一種任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法，包括：選定兩層任意剛度偏心結(jié)構(gòu)模型，并確定其相關(guān)技術(shù)參數(shù)；在極坐標(biāo)系中描述剛度中心(CR)和附加阻尼中心(CSD)，建立結(jié)構(gòu)動(dòng)力方程；建立粘滯阻尼器的阻尼力表達(dá)式；建立結(jié)構(gòu)-粘滯阻尼器系統(tǒng)的動(dòng)力方程；通過(guò)對(duì)雙向水平地震譜強(qiáng)度因子的單位化，給出結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化均方根扭轉(zhuǎn)位移(即評(píng)價(jià)指標(biāo))計(jì)算式；通過(guò)徑向和環(huán)向地變化CSD位置，計(jì)算分析CSD對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響規(guī)律，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。創(chuàng)新之處在于，在極坐標(biāo)系中描述結(jié)構(gòu)CR和減震裝置的CSD位置，建立了普遍性的減震設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明方法可以容易地確定出CR為任意位置剛度偏心結(jié)構(gòu)的CSD最優(yōu)位置。
【專利說(shuō)明】一種任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 建筑在向空中發(fā)展的同時(shí)，也作為一門藝術(shù)，在世人面前展現(xiàn)出獨(dú)特的復(fù)雜形體。 例如：位于北京市中央商務(wù)區(qū)（CBD)規(guī)劃范圍內(nèi)的中央電視臺(tái)（CCTV)新臺(tái)址，其高度為 234m，其獨(dú)特的建筑形式、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系一出現(xiàn)，就引起了民眾和專家學(xué)者的廣泛關(guān)注。 當(dāng)前，復(fù)雜建筑形體在我國(guó)發(fā)展迅速。這些復(fù)雜的建筑形體，結(jié)構(gòu)往往在兩個(gè)主軸方向均存 在平面不對(duì)稱（雙向偏心）或具有不平行抗側(cè)體系，不僅使得結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力特性和地震 反應(yīng)變得異常復(fù)雜，更是大大地增加了結(jié)構(gòu)抗震分析和抗震設(shè)計(jì)的難度。再者，因建設(shè)場(chǎng)地 所限和使用多功能的需要，也涌現(xiàn)出大量的單向、雙向平面不對(duì)稱建筑。平面不對(duì)稱結(jié)構(gòu)對(duì) 地震作用具有高度易損性而更易遭受大的地震損傷、破壞或倒塌，其主要原因是：不同抗側(cè) 力構(gòu)件的不均勻側(cè)向變形需求將導(dǎo)致某個(gè)或某些抗側(cè)力構(gòu)件（特別是邊緣抗側(cè)力構(gòu)件）彈 塑性變形的集中。特別是，當(dāng)結(jié)構(gòu)的扭平周期比接近于1時(shí)，結(jié)構(gòu)承受到的動(dòng)扭矩會(huì)大大超 過(guò)水平剪力和靜力偏心距之乘積，動(dòng)扭矩會(huì)成倍地增加，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)因而劇烈地放大，造成邊 緣抗側(cè)力構(gòu)件較快地進(jìn)入彈塑性變形狀態(tài)，形成整體結(jié)構(gòu)彈塑性變形的集中。在當(dāng)前基于 性能地震工程框架下，對(duì)這類不規(guī)則建筑安裝各種性能優(yōu)良的減震裝置來(lái)提高結(jié)構(gòu)整體抗 震性能是解決其抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題的一條有效途徑。因此，減震裝置在復(fù)雜形體建筑抗震中的 應(yīng)用更有優(yōu)勢(shì)。然而，至目前，任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法仍然缺乏。因此，建立在雙向 地震作用下任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震設(shè)計(jì)方法具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法，可以容易地確定出 剛度中心（CR)為任意位置復(fù)雜形體建筑的減震裝置阻尼中心設(shè)計(jì)位置，即附加阻尼中心 (CSD)設(shè)計(jì)位置，實(shí)現(xiàn)其地震扭轉(zhuǎn)響應(yīng)的最優(yōu)控制。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法，包括：
[0005] 1)選定一個(gè)兩層任意剛度偏心結(jié)構(gòu)模型；
[0006] 2)通過(guò)極坐標(biāo)度量方法表示各層的剛度中心、附加阻尼中心位置，建立在雙向水 平地震作用下任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的動(dòng)力方程；
[0007] 3)在極坐標(biāo)系下，建立附加粘滯阻尼器的阻尼力表達(dá)式；
[0008] 4)建立基于極坐標(biāo)系所述任意剛度偏心結(jié)構(gòu)和粘滯阻尼器系統(tǒng)的動(dòng)力方程；
[0009] 5)通過(guò)對(duì)雙向水平地震譜強(qiáng)度因子的單位化，給出任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化均 方根扭轉(zhuǎn)位移計(jì)算式；
[0010] 6)通過(guò)改變減震裝置的阻尼中心位置在徑向和環(huán)向的變化，分析在雙向地震作用 下阻尼中心對(duì)任意剛度偏心結(jié)構(gòu)在頂層幾何中心處標(biāo)準(zhǔn)化均方根扭轉(zhuǎn)位移的影響規(guī)律；并 且，尋找到阻尼中心與剛度中心之間的合理位置關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)剛度中心為任意位置結(jié)構(gòu)的 扭轉(zhuǎn)響應(yīng)最優(yōu)控制。
[0011] 進(jìn)一步的，在所述的任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法中，所述步驟4)中所述任意剛 度偏心結(jié)構(gòu)和粘滯阻尼器系統(tǒng)的阻尼比是由任意剛度偏心結(jié)構(gòu)阻尼比和粘滯阻尼器阻尼 比組合而成。
[0012] 進(jìn)一步的，在所述的任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法中，在所述選定一兩層任意剛 度偏心結(jié)構(gòu)模型后，確定該模型的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。
[0013] 進(jìn)一步的，在所述的任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法中，所述參數(shù)包括高度、堆積質(zhì) 量、平移剛度、旋轉(zhuǎn)剛度和阻尼系數(shù)。
[0014] 進(jìn)一步的，在所述的任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法中，所述步驟4)中基于極坐標(biāo) 系所述任意剛度偏心結(jié)構(gòu)和粘滯阻尼器系統(tǒng)的動(dòng)力方程：

【權(quán)利要求】
1. 一種任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法，其特征在于，包括： 1) 選定一個(gè)兩層任意剛度偏心結(jié)構(gòu)模型； 2) 通過(guò)極坐標(biāo)度量方法表示各層的剛度中心、附加阻尼中心位置，建立在雙向水平地 震作用下任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的動(dòng)力方程； 3) 在極坐標(biāo)系下，建立附加粘滯阻尼器的阻尼力表達(dá)式； 4) 建立基于極坐標(biāo)系所述任意剛度偏心結(jié)構(gòu)和粘滯阻尼器系統(tǒng)的動(dòng)力方程； 5) 通過(guò)對(duì)雙向水平地震譜強(qiáng)度因子的單位化，給出任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化均方根 扭轉(zhuǎn)位移計(jì)算式； 6) 通過(guò)改變減震裝置的阻尼中心位置在徑向和環(huán)向的變化，分析在雙向地震作用下阻 尼中心對(duì)任意剛度偏心結(jié)構(gòu)在頂層幾何中心處標(biāo)準(zhǔn)化均方根扭轉(zhuǎn)位移的影響規(guī)律；并且， 尋找到阻尼中心與剛度中心之間的合理位置關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)剛度中心為任意位置結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn) 響應(yīng)最優(yōu)控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法，其特征在于，所述步驟4)中 所述任意剛度偏心結(jié)構(gòu)和粘滯阻尼器系統(tǒng)的阻尼比是由任意剛度偏心結(jié)構(gòu)阻尼比和粘滯 阻尼器阻尼比組合而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法，其特征在于，在所述選定一 兩層任意剛度偏心結(jié)構(gòu)模型后，確定該模型的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法，其特征在于，所述參數(shù)包括 高度、堆積質(zhì)量、平移剛度、旋轉(zhuǎn)剛度和阻尼系數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的減震方法，其特征在于，所述步驟4)中 基于極坐標(biāo)系所述任意剛度偏心結(jié)構(gòu)和粘滯阻尼器系統(tǒng)的動(dòng)力方程：
[C]為任意剛度偏心結(jié)構(gòu)的阻尼矩陣，[Cs]為阻尼力表達(dá)式{Fs}中的左邊矩陣；
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK104358327SQ201410318671
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】束文輝, 鄧德君 申請(qǐng)人:上海天華建筑設(shè)計(jì)有限公司