主权项 |
一种用于相邻建筑结构的粘滞流体阻尼器设计方法,包括下述步骤:(1)确定控制目标步骤:对于两座相邻建筑结构,在对应楼层相同标高楼板处水平设置粘滞流体阻尼器,连接相邻建筑结构,确定两座建筑结构的第一阶自振频率ωj和总质量Mj,j=1、2;第一控制目标是使其中一座建筑结构的平均相对振动能量最小,则将作为控制目标的一座建筑结构作为第一座建筑结构,转步骤(2);第二控制目标是使两座建筑结构总的平均相对振动能量最小,则将其中自振频率较大的结构作为第一座建筑结构,转步骤(3);(2)第一控制目标优化参数计算步骤,包括下述过程:(2.1)计算第二座建筑结构与第一座建筑结构的第一阶自振频率比β=ω2/ω1,第一座建筑结构与第二座建筑结构的总质量比μ=M1/M2;其中,ω1、ω2分别为第一座建筑结构和第二座建筑结构的第一阶自振频率,M1、M2分别为第一座建筑结构和第二座建筑结构的总质量;(2.2)判断是否β≤1,是则进行过程(2.3),否则进行过程(2.4);(2.3)阻尼参数ξopt和松弛时间参数χopt为: <mrow> <msub> <mi>ξ</mi> <mi>opt</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <msqrt> <mi>μ</mi> </msqrt> </mrow> <msqrt> <mo>-</mo> <mi>μ</mi> <msup> <mi>β</mi> <mn>4</mn> </msup> <mo>+</mo> <mi>μ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>+</mo> <mn>4</mn> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>+</mo> <mn>6</mn> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> </msqrt> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow> <mrow> <msub> <mi>χ</mi> <mi>opt</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <mi>μ</mi> <mo>+</mo> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <msqrt> <mi>μ</mi> </msqrt> </mrow> <msqrt> <mo>-</mo> <mi>μ</mi> <msup> <mi>β</mi> <mn>4</mn> </msup> <mo>+</mo> <mi>μ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>+</mo> <mn>4</mn> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>+</mo> <mn>6</mn> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> </msqrt> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>转步骤(4);(2.4)阻尼参数ξopt和松弛时间参数χopt为: <mrow> <msub> <mi>ξ</mi> <mi>opt</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <msqrt> <mi>μ</mi> </msqrt> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msqrt> <mi>μ</mi> <mo>+</mo> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> </msqrt> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> <msub> <mi>χ</mi> <mi>opt</mi> </msub> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>;</mo> </mrow>转步骤(4);(3)第二控制目标优化参数计算步骤,包括下述过程:(3.1)计算第二座建筑结构与第一座建筑结构的第一阶自振频率比β=ω2/ω1,第一座建筑结构与第二座建筑结构的总质量比μ=M1/M2;(3.2)判断是否μ≥1,是则进行过程(3.3),否则进行过程(3.4);(3.3)阻尼参数ξopt和松弛时间参数χopt为: <mrow> <msub> <mi>ξ</mi> <mi>opt</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msqrt> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msup> <mi>μ</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>μ</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </msqrt> <mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msqrt> <mi>μ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>-</mo> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>β</mi> <mn>4</mn> </msup> <mo>+</mo> <mi>μ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mi>μ</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mn>18</mn> <mi>μ</mi> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </msqrt> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow> <mrow> <msub> <mi>χ</mi> <mi>opt</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>μ</mi> <mo>-</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <mi>μ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>μ</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <msqrt> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msup> <mi>μ</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </msqrt> </mrow> <msqrt> <mi>μ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>μ</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>-</mo> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>β</mi> <mn>4</mn> </msup> <mo>+</mo> <mi>μ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mi>μ</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mn>18</mn> <mi>μ</mi> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>转步骤(4);(3.4)判断是否β2<μ(2μ‑1)/(2‑μ),是则进行过程(3.5),否则进行过程(3.6);(3.5)阻尼参数ξopt和松弛时间参数χopt为: <mrow> <msub> <mi>ξ</mi> <mi>opt</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msqrt> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msup> <mi>μ</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>μ</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </msqrt> <mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msqrt> <mi>μ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>-</mo> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>β</mi> <mn>4</mn> </msup> <mo>+</mo> <mi>μ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mi>μ</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mn>18</mn> <mi>μ</mi> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </msqrt> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow> <mrow> <msub> <mi>χ</mi> <mi>opt</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>μ</mi> <mo>-</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <mi>μ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mi>μ</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <msqrt> <mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msup> <mi>μ</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mrow> <msqrt> <mi>μ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>μ</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>-</mo> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mi>β</mi> <mn>4</mn> </msup> <mo>+</mo> <mi>μ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mi>μ</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mn>18</mn> <mi>μ</mi> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>转步骤(4);(3.6)阻尼参数ξopt和松弛时间参数χopt为: <mrow> <msub> <mi>ξ</mi> <mi>opt</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msqrt> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msup> <mi>μ</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </msqrt> <mrow> <mn>2</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msqrt> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>μ</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mi>μ</mi> <mo>+</mo> <msup> <mi>β</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </msqrt> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> <msub> <mi>χ</mi> <mi>opt</mi> </msub> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>;</mo> </mrow>转步骤(4);(4)零频率阻尼系数和松弛时间计算步骤:粘滞流体阻尼器的零频率阻尼系数c0与松弛时间λ分别为:c0=2ξoptm1ω1,λ=χopt/ω1;所述零频率阻尼系数c0与松弛时间λ是指所有连接相邻建筑结构的所有粘滞流体阻尼器的系数和,则每一层粘滞流体阻尼器的零频率阻尼系数为c0/N,松弛时间为λ/N,其中N为安装阻尼器的总楼层数。 |