体育场悬挑屋盖风振控制研究

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1、摘要体育场悬挑屋盖结构是大型体育场馆建设中的一种常用形式，该类结构具有质量轻、柔度大、阻尼小、自振频率低等特点，动力特性复杂。对于大跨度屋盖结构的风振问题，目前还没有合理成熟的理论。根据屋盖结构风致振动的特点，研究结构风振控制的新型阻尼器和相应的控制方法：在高效、稳定、可靠的原则下，解决阻尼器控制措施在实际应用中的难点，也是大量的工程实践迫切要求解决的问题。本文对体育场悬挑屋盖结构进行风振控制研究。首先对随机脉动风作用下体育场悬挑屋盖结构的风致响应进行计算，应用风荷载数值模拟技术，在有限元软件中对无控结构进行时程

2、分析。由于悬挑屋盖结构在强风荷载作用下产生较大的振动，本文分别采用粘滞和粘弹性阻尼器对结构的风振响应进行控制。结果表明，加入粘滞阻尼器后，结构节点位移、加速度和杆件轴力都得到了明显的控制，而屋盖结构加入粘弹性阻尼器后杆件轴力的减振效果不太稳定。原因是安装粘弹性阻尼器有可能引起结构局部刚度改变，从而增大了部分杆件的内力。粘滞流体阻尼器与粘弹性阻尼器相比，只提供给结构较大的附加阻尼，不改变结构的刚度，有效地控制了结构在强风荷载作用下的动力响应。为了在结构中合理有效地布置阻尼器，寻求使得减振效果达到最优的阻尼器布置，对

3、阻尼器的位置优化问题进行研究。根据大跨空间结构的特点，采用遗传算法进行阻尼器的位置优化。编制了相应的优化程序，以体育场悬挑屋盖为研究对象，进行阻尼器数量和位置寻优；进而总结了粘滞阻尼器阻尼器的优化布置规律，对实际工程提供建议。最后系统进行了粘滞阻尼器在悬挑屋盖结构中的减振控制参数研究，通过对比分析，给出了实用性的工程建议。关键词：悬挑屋盖结构；风振控制；位置优化；遗传算法北京工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTCantileverroofstmctureofstadiumsisatypeofcommonlyu

4、sedstructure．whichposeslightweight，largeflexibility,smalldampingandlowernaturalvibrationfrequency．However,atpresent，thereisnoreasonabletheoryforsolvingtheproblemofwind．inducedvibrationof10ng．spanroofstructures．Theresearchonnewtypedamperandthecorrespondingcont

5、rollingmethodsforthestructurewhichbasedonthewind．inducedvibrationcharactersofitandtheresolutiontotheproblemsofdamperswhenappliedinpracticalstructuresundereffective，stableandreliableprinciplearequiteurgentinamountsofengineeringstructures．Int11isdissertation．th

6、ewind．inducedvibrationcontrolincantileverroofstructureofstadiumsisstudied．Firstly,thewind．inducedresponsewascalculatedbyexertingrandomlypulsantloadtime．historytocantileverroofsnuctl】re．Andtime．historyanalysisforuncontrolledstruct眦．eiscarriedinANSYSprogrambysi

7、mulatingwind·loadwitllnumericaltechnology．Sincethes仃ucnlreindicateslargewind．inducedvibrationunderstrongwindload．theviscousdampersandviscoelasticdampersareusedtocontrolthevibration．Theresultsshowthatthejointdisplacementandaccelerationtogethertheelementaxialfo

8、rcehavebeenapparentlyreduced、析tllviscousdampers．However,thecontroleffectofaxialforceisnotsteadywhenusingviscoelasticdampersforthat10calstiffnessofthestmcturehasbeenchanged．whichpossiblyen