【摘 要】
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针对大跨空间结构水平向与竖向自振周期较长、跨度大以及在地震作用下水平向与竖向动力响应相当等特点,三维隔震技术在大跨空间结构中具有较好的应用前景。当大跨空间结构所承受地震动的频率与结构的频率具有较大差异时,预期隔震效果较好;而当两者接近时,可能引起共振效应,削弱三维隔震效果甚至引起隔震支座破坏等。本文在分析三维隔震单层球面网壳抗震性能的基础上,提出了一种变阻尼半主动控制算法,并在ABAQUS有限元软
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针对大跨空间结构水平向与竖向自振周期较长、跨度大以及在地震作用下水平向与竖向动力响应相当等特点,三维隔震技术在大跨空间结构中具有较好的应用前景。当大跨空间结构所承受地震动的频率与结构的频率具有较大差异时,预期隔震效果较好;而当两者接近时,可能引起共振效应,削弱三维隔震效果甚至引起隔震支座破坏等。本文在分析三维隔震单层球面网壳抗震性能的基础上,提出了一种变阻尼半主动控制算法,并在ABAQUS有限元软件中开展了三维隔震单层球面网壳结构的半主动控制模拟。本文主要研究工作和结论如下:（1）研究了阻尼比对三维隔震大跨空间结构动力响应的影响,结果表明,三维隔震大跨空间结构在长周期地震动作用下,阻尼比越大,结构节点加速度、杆件轴力等动力响应越小;在短周期地震动作用下,阻尼比越小,结构节点加速度、杆件轴力等动力响应越小。（2）为提高不同周期地震动作用下大跨空间结构的三维隔震效果,提出了一种地震动主频的检测方法以及一种地震动主频相关的变阻尼半主动控制基本算法。为了降低半主动控制基本算法由于阻尼器出力突变而带来的结构振动响应增加,提出了加速度阈值阻尼优化与匀速阻尼优化两种方法。（3）建立了一种使用ABAQUS有限元软件DLOAD子程序进行大跨空间结构有限元模型半主动控制的方法。该方法通过有限元子程序定义阻尼变化规则,模拟阻尼器根据所提出的频率相关半主动控制算法所计算的出力。通过对三维隔震大跨空间结构的模拟,验证了方法的可行性与有效性。（4）使用ABAQUS有限元软件开展了三维隔震大跨空间结构的变阻尼半主动控制模拟。结果表明,加速度阈值阻尼优化方法比匀速阻尼优化方法更为有效,可消除变阻尼半主动控制基本算法引起的阻尼力突变现象,其对结构节点加速度、杆件轴力等响应控制结果接近最优被动控制。且相比对结构设置不利阻尼时,结构的动力响应幅值大幅降低,隔震效率有所提升。
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