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题名	高层连体结构动力可靠度与减震控制理论研究
作者	李春锋
答辩日期	2016
导师	李慧 ; 杜永峰
关键词	高层连体结构 平稳随机地震响应 非平稳随机地震响应 动力可靠度 主动最优控制 模糊控制 动力试验
学位名称	博士
英文摘要	高层连体结构在动力特性与确定性激励作用下的地震响应方面已有了大量的研究成果,这些成果大多未考虑地震动随机性或研究仅针对具体工程进行,研究结论的较大离散性使设计者对高层连体结构的性态难以进行全面有效的把握与控制。一方面,我国“工程结构可靠度设计统一标准”明确提出:在有条件的情况下建筑结构宜进行可靠度分析,但对高层连体结构动力可靠度研究可供参考的成果较少;另一方面,人们对于基于传统结构抗震性能的要求已发生了较大变化,提出并积极推进结构减震控制技术的发展,高层连体结构主动、智能减震控制的研究成果也很少。基于上述讨论,本文从7个方面对高层连体结构动力可靠度与减震控制理论进行了较系统的研究。1.高层连体结构地震响应影响参数研究。以毗邻结构周期比反映结构的非对称程度,以连体刚度变化反映连体协调塔楼的能力,结合数值算例详细讨论了不同周期比、不同连体刚度条件下连体结构的动力特性与地震响应。2.高层连体结构的平稳随机地震响应分析。鉴于强震下地震动满足大致平稳的规律,选用Clough和Penzien建议的修正过滤白噪声地震动随机模型,提出将虚拟激励法与状态空间分析法相结合,直接采用功率谱密度法进行多遇、罕遇地震作用下高层连体结构的平稳随机响应分析,罕遇地震作用下采用刚度退化的Bouc-Wen模型模拟连体结构楼层的滞变特性,并对分析结果采用Monte Carlo随机抽样法进行比拟研究。3.高层连体结构的非平稳随机地震响应分析。考虑地震作用的非平稳性,将连体分为“强连体”与“弱连体”,将连体与塔楼的连接方式分为“刚性连接”与“柔性连接”;建立了不同连接位置、连接方式下高层连体结构的动力分析模型,罕遇地震作用下采用刚度退化的Bouc-Wen模型和Bouc-Wen模型分别模拟塔楼各楼层和柔性连体的滞变特性;将虚拟激励法、状态空间分析法及混合精细积分法结合运用求解罕遇地震下连体结构每一时刻的响应,得到连体结构在不同连接方式、不同连接位置处的非平稳随机地震响应。4.高层连体结构动力可靠度研究。从4个方面详细探讨了高层连体结构在平稳随机激励和非平稳随机激励条件下连体结构的动力可靠度。平稳随机激励下,假定连体结构最大层间位移角服从对数正态分布,采用前述平稳随机响应统计量得到5种连接工况下连体结构的动力可靠度,并采用Monte Carlo随机抽样法进行比拟研究;非平稳随机激励下,以结构层间最大位移首次超越层间位移角限值作为结构的破坏界限,基于首次超越破坏准则,假设交叉事件是成群出现且各群之间是相互独立的Makov过程,在非平稳随机地震响应分析的基础上得出了多遇、罕遇地震作用下刚性连体位置、刚性弱连体位置及阻尼弱连体位置对连体结构动力可靠度的影响。5.高层连体结构的主动控制理论研究。为弥补经典LQR最优控制算法要通过试算方法确定最优控制参数Q和R的困难,提出了2种主动最优极点配置算法,并采用3种主动控制算法对减震连体结构进行多遇、罕遇地震作用下的时程分析、非平稳随机地震响应分析与动力可靠度分析,并采用Monte Carlo随机抽样法对非平稳随机地震响应与动力可靠度分析的结果进行了比拟研究,得出三种主动控制算法在高层连体结构减震控制理论应用方面的有效性与正确性。6.高层连体结构的模糊减震控制理论研究。给出了高层连体结构模糊控制器的设计方法,建立了高层连体结构模糊控制系统仿真结构图。以经典LQR算法结论为对比,对给定数值算例进行了系统的模糊减震控制研究,所得结果表明两种减震控制方案均能实现对连体结构的有效控制,但模糊控制具有不依赖模型精确性的优势,为工程的具体应用提供了更好的参考价值。7.连体结构的动力试验研究。以自制加工的6层双塔楼连体钢框架结构为试验研究对象,采用7条天然地震波激励给定试验模型,得到连体位置变化对连体结构地震响应均值、标准差及的最大值响应影响曲线,所得结论从试验分析的角度对前述理论研究进行了一定的补充和验证。
语种	中文
页码	170
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内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/89836]
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	李春锋. 高层连体结构动力可靠度与减震控制理论研究[D]. 2016.

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