一种反向肘节式粘滞阻尼器几何参数优化方法技术

本发明专利技术涉及一种反向肘节式粘滞阻尼器几何参数优化方法，包括以下步骤：(1)确定反向肘节式粘滞阻尼器的可布置位置；(2)在反向肘节式粘滞阻尼器的可布置位置处布置支撑；(3)提取所有可布置位置处支撑的两节点的坐标信息；(4)采用控制变量法对每一个可布置位置处的反向肘节式粘滞阻尼器进行分析；(5)根据反向肘节式粘滞阻尼器几何参数的数学模型，筛选最优的几何参数。与现有技术相比，本发明专利技术优化后的参数可以直接应用于实际的工程中，而且定量考虑了施工误差对设计的最不利影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种粘滞阻尼器参数优化方法，尤其是涉及一种反向肘节式粘滞阻尼 器几何参数优化方法。
技术介绍
随着超高层建筑高度的不断增加，结构整体抗侧刚度相对较小，结构柔性大，这使 得高层结构的固有频率与强风的卓越频率越来越接近，导致结构的风敏感性也越来越强。 超高层建筑一般为细长型建筑，当高度超高一定高度后，结构的横风向响应显著，结构的风 振舒适度问题会变得比较突出。为了提高结构的舒适度性能，通常有三种方法：一是增大结构抗侧构件的截面，通 过提高结构的整体刚度来达到减小风致振动的目的。但是，这种方法显然是不经济的，并且 会增大结构的地震作用，对抗震不利。二是采用TMD来减小风致振动，TMD是基于共振的原 理，通过子结构和主体结构的共振来消耗输入的风荷载能量。但是TMD也存在对频率敏感， 造价较高，占用空间大等缺点。三是采用粘滞阻尼器来减小风致振动，粘滞阻尼器是一种 无刚度、速度相关型阻尼器，在风和地震荷载作用下，粘滞流体通过阻尼孔或阻尼间隙并带 有一定速度的流向另一侧而产生阻尼力，从而耗散输入结构的能量。粘滞阻尼器在小变形 下便进入耗能状态，具有较强的耗能能力，且既能抗风又能抗震，其经济性要优于前两种方 案。粘滞阻尼器虽然在较小的变形下就可耗能，但是在十年一遇风荷载下，结构的层 间变形很小。在如此微小的变形下，采用传统的对角连接方式，粘滞阻尼器效率较低，甚至 难以发挥作用。因此需采用位移放大装置来放大风荷载下阻尼器两端相对速度和相对变 形，从而提高粘滞阻尼器的耗能效率。本专利技术提出了一种针对反向肘节式粘滞阻尼器几何 参数优化方法，建立了反向肘节式粘滞阻尼器几何参数优化的数学模型，通过控制变量法 优化反向肘节式粘滞阻尼器的几何参数，并提出了反向肘节式粘滞阻尼器施工误差对阻尼 器提供的附加阻尼比影响的分析方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种反向肘节式粘 滞阻尼器几何参数优化方法，建立了反向肘节式粘滞阻尼器几何参数优化的数学模型，通 过控制变量法优化反向肘节式粘滞阻尼器的几何参数，并提出了反向肘节式粘滞阻尼器的 施工误差分析方法。 本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种反向肘节式粘滞阻尼器几何参 数优化方法，包括以下步骤： (1)根据建筑及业主要求确定反向肘节式粘滞阻尼器的可布置位置； (2)在反向肘节式粘滞阻尼器的可布置位置处布置支撑； (3)提取所有可布置位置处支撑的两节点的坐标信息； (4)采用控制变量法对每一个可布置位置处的反向肘节式粘滞阻尼器进行分析； (5)根据反向肘节式粘滞阻尼器几何参数的数学模型，筛选最优的几何参数。所述 的步骤（2)具体为： (201)检查反向肘节式粘滞阻尼器的可布置位置处是否有支撑，如果是，则执行步 骤（202);如果否，则执行步骤（203); (202)检查支撑的布置方式与反向肘节式粘滞阻尼器的布置方式是否相同，如果 是，则执行步骤（3);如果否，则执行步骤（203); (203)在反向肘节式粘滞阻尼器的可布置位置处布置一根属性为'None'的支撑。 所述的步骤（4)具体为：采用控制变量法对每一个可布置位置处的反向肘节式粘 滞阻尼器进行分析，计算当反向肘节式粘滞阻尼器的几何参数Θi变化时，反向肘节式粘滞 阻尼器相应的几何参数02和Θ3，两根支撑的长度lpljp阻尼杆的长度13，水平位移放大 系数fh和竖直位移放大系数fv。 所述的步骤（5)具体为：筛选满足反向肘节式粘滞阻尼器几何参数的数学模型并 使得反向肘节式粘滞阻尼器的水平位移放大系数fh取得最大值时的几何参数Θi，该参数 即为反向肘节式粘滞阻尼器的最优几何参数。 所述的数学模型如下：maxfh (θi) (4a) s.t. :30° ^θ1=Θ80° (4b)max(Θ2nin，30。）彡Θ2彡 80。 （4c)fh (Θ-fh (Θ1+〇. 3) <0.2 (4g)fh^ 4 (4h) 其中，Θi为反向肘节式粘滞阻尼器支撑杆一与水平轴的夹角，Θ2为反向肘节式 粘滞阻尼器支撑杆二与竖直轴的夹角，Θ3为反向肘节式粘滞阻尼器阻尼杆与竖直轴的夹 角，h分别为反向肘节式粘滞阻尼器支撑杆一的长度，12为反向肘节式粘滞阻尼器支撑杆 二的长度，1 3为反向肘节式粘滞阻尼器阻尼杆的长度，px、py、PZ分别为反向肘节式粘滞阻 尼器区格对角线两角点沿X、Y、Z轴的坐标之差，fh为反向肘节式粘滞阻尼器的水平位移放 大系数，θ2_为考虑门窗开洞要求的最小的θ2角。 上述参数可按下列公式计算：当反向肘节式粘滞阻尼器沿X轴布置时： 当反向肘节式粘滞阻尼器沿Υ轴布置时： 式中，b为门窗宽度；h为门窗高度。 该数学模型中式（4a)为目标函数，优化的目标为使得反向肘节式粘滞阻尼器的 水平位移放大系数fh取得最大值。优化变量为反向肘节式阻尼器支撑杆一与水平轴夹角 。式（4b_4h)为反向肘节式粘滞阻尼器几何参数优化的约束条件。其中式（4b_4c)规 定了三个角度θi、Θ2和Θ3的取值范围；式（4d-4f)规定了三根杆件长度1pljP13的取 值范围；式（4g)规定了当角度Θi改变〇.3°时水平位移放大系数改变量的取值范围；式 (4h)规定了水平位移放大系数的取值范围。所述的几何参数用于对反向肘节式粘滞阻尼器的施工误差进行分析，并考虑Θi 和θ2±〇. 3°的施工误差。 所述的施工误差分析方法具体步骤如下： (a)确定反向肘节式粘滞阻尼器的布置位置和数量； (b)根据几何参数ΘΘ2， 四种工况下反向肘节式粘滞阻尼器的水平位移放大系数fh; (c)步骤（b)中fh为最小值时的工况为最不利工况，分别按最不利工况下的几何 参数和最优几何参数对反向肘节式粘滞阻尼器建模，并进行非线性时程分析； (d)分别求得最不利工况下的几何参数和最优几何参数情况下反向肘节式粘滞阻 尼器提供的附加阻尼比，即可定量求出反向肘节式粘滞阻尼器施工误差对阻尼器提供的附 加阻尼比的影响。 所述的步骤（b)中fh的具体计算过程如下： ①当反向肘节式粘滞阻尼器沿X轴布置时， ②当反向肘节式粘滞阻尼器沿Y轴布置时， 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点： (1)本申请提出了，建立了反向肘 节式粘滞阻尼器几何参数优化的数学模型，通过控制变量法可以得到反向肘节式粘滞阻尼 器的最优几何参数，该参数可以直接应用于实际的工程中； (2)本申请得到的最优几何参数满足反向肘节式粘滞阻尼器布置时实际的构造要 求，并可保证反向肘节式粘滞阻尼器的位移放大系数在3-4之间，充分发挥了反向肘节式 的位移放大作用； (3)本申请提出了反向肘节式粘滞阻尼器施工误差对阻尼器提供的附加阻尼比影 响的分析方法，可以定量考虑施工误差对设计的最不利影响。【附图说明】 图1为本申请反向肘节式粘滞阻尼器的示意图； 图2为本申请反向肘节式粘滞阻尼器几何参数优化流程图； 图3为本申请实施例中22和43加强层粘滞阻尼器可布置位置图； 图4为本申请实施例中59A加强层粘滞阻尼器可布置位置图；当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反向肘节式粘滞阻尼器几何参数优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)确定反向肘节式粘滞阻尼器的可布置位置；(2)在反向肘节式粘滞阻尼器的可布置位置处布置支撑；(3)提取所有可布置位置处支撑的两节点的坐标信息；(4)采用控制变量法对每一个可布置位置处的反向肘节式粘滞阻尼器进行分析；(5)根据反向肘节式粘滞阻尼器几何参数的数学模型，筛选最优的几何参数θ1。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马浩佳，丁鲲，赵昕，秦朗，
申请(专利权)人：同济大学建筑设计研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31