基于 DMF 研究地震作用下 MSCSS 的控制特性.pdfVIP

2014年 12月 西 北 工业 大 学 学 报 Dec． 2014 第32卷第 6期 JournalofNorthwestern PolytechnicalUniversity Vol_32 No．6 基于 DMF研究地震作用下 MSCSS的控制特性 蔡婷 ，张洵安 (西北工业大学 力学与土木建筑学院，陕西 西安 710129) 摘 要：通过对巨子型结构体系(mega．subcontrolledstructuresystem，即MSCSS)的动力学方程进行推 导，利用拉氏变换得到系统的传递函数，进一步表示出该新型控制结构体系在地震作用下所特有的位 移动力放 大系数 (dynamicmagnificationfactor，即DMF)表达式，以DMF为指标从理论层面揭示 MSCSS的频域控制特性及动力响应特征。通过算例基于DMF分析主结构与子结构的参数(质量比、 刚度比、附加阻尼比)设置对MSCSS调谐减震性能的影响，为建构不同层数MSCSS及合理的实体模 型提供理论依据。 关 键 词：控制 阻尼动力响应动力学地震作用运动方程 频域分析拉氏变换矩阵代数参数化 抗震性能 刚度矩阵振动分析 巨子型结构体系动力放大系数 参数设置 中图分类号：TU311．3 文献标志码 ：A 文章编号：1000—2758(2014)06—0950—06 美国学者FengMQ和AkiraMita于 1995年提 参数值提供理论依据。 出子结构对主结构的调谐控制研究并用单 自由度的 简化模型进行分析 。j。蓝宗建等对新结构在地震 1 MSCSS的动力方程 力下的动力特性进行研究，但模型分析只是将子结 构作为单 自由度来研究 j。2004年，张洵安、张建 以巨型框架结构为背景，MSCSS解除巨框结构 霖和姜节胜在 WinsonChai和 FengMQ研究的基础 中子结构与主结构间的侧面连接、放松子结构顶部 上，将主结构和子结构简化为多 自由度结构体 与巨型梁之间的连接。为增强主子结构间的联系及 系 J，提出巨子型有控结构的概念 ，开始对MSCSS 起到减震作用，侧向布置附加阻尼器连接主子结构， 进行研究。在随后研究中，连业达、张洵安等将巨子 附加阻尼值用adcj(j=1，2，…P一1)表示，竖向在最 型有控结构在随机荷载作用下的动力响应 (位移和 高子层顶部设置与主结构相连的附加柱，附加刚度 加速度)与框结构的抗震性能进行对比，并基于响 值用adkj(j=1，2，…P一1)表示。结构系统的动力 应功率谱及均方响应探讨了结构的相对参数 J。 学方程可表述为： 巨子 型结 构体 系 (mega．sub controlledstructure + +Kx=一M腑g(t) (1) system，即MSCSS)作为一种新型具有 自控能力的减 式中： 为体系总质量矩阵；C为体系总阻尼矩阵； 震结构体系为多自由度结构系统，其减震机理有别 为体系总刚度矩阵；一 攒 为地震作用力向量；J 于传统MTMD原理有其 自身鲜明的特点。 为单位列向量