数学博士后科研流动站--博士后出站报告

报告题目：消能伸臂体系抗震性能时频域分析框架及其自适应控制研究

报告人：方创杰 博士（汕头大学）

时间：2023年11月15日 16：00

线上会议：腾讯会议：836-886-337, 密码：2222

摘要：框筒—伸臂结构形式因能有效提高结构整体刚度在高层和超高层建筑予以广泛使用。随着结构高度增加，设计有足够刚度和阻尼的高层建筑以抵抗水平荷载仍具有挑战性，而传统阻尼器的布置方式因可利用于层间位移变形较少且需要大量阻尼器而显得低效。近年来，在伸臂与外框柱之间设置竖向连接阻尼器的消能伸臂体系已展示了在提高加结构阻尼和抗震性能的巨大潜力。本文旨于从频域和时域建立该体系抗震性能分析框架，并探索其安装阻尼器最大出力退化和参数变化的自适应控制。主要研究工作包括：（1）从分析模型、理论公式推导和数值分析方法等三个层面建立黏滞型消能伸臂体系的频域抗震性能分析框架，全面分析该体系自身动力特性，以及在确定性和随机性地震作用时相应的动力时程响应和随机响应；（2）基于附加阻尼比，将该体系的适用性与核心筒长细比、核心筒和伸臂与外框柱的刚度比值、伸臂的位置和数量以及黏滞阻尼系数等结构特征参数进行全面参数化分析，并拟合易于工程应用以第一阶模态阻尼比导向的简化设计公式；（3）在时域建立了设置各种类型阻尼器消能伸臂体系的通用分析模型，包括代表着速度相关型和位移相关型的黏滞阻尼器和防屈曲支撑的状态空间表达式，综合随机优化、Pareto最优曲线和敏感性分析提出了一种权衡不同消能伸臂体系设置方案并考虑地震随机性的多目标优化设计方法；（4）考虑装置最大出力退化和参数改变，提出了综合修正开关算法和无迹Kalman滤波器自适应算法控制MR阻尼器的控制电压和出力。本报告可以作为消能伸臂体系的应用指南，能在涉及外荷载和装置不确认性中考虑多目标优化时有效评估该体系设置不同类型阻尼器的抗震性能。