一种以附加阻尼比为约束条件的粘滞阻尼器优化设计方法技术

本发明专利技术涉及一种以附加阻尼比为约束条件的粘滞阻尼器优化设计方法，该方法分为位置与数量的优化与阻尼系数的优化两个阶段。两个阶段交替进行，并可以相互转化。与现有技术相比，本发明专利技术能够求得满足50年一遇风或小震时程波下粘滞阻尼器提供的附加阻尼比、中震下粘滞阻尼器的最大出力和50年一遇风下粘滞阻尼器的最大功率约束条件下粘滞阻尼器的最优布置位置、最少布置数量与最小阻尼系数，对于指导工程实践具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
201610140926

【技术保护点】
一种以附加阻尼比为约束条件的粘滞阻尼器优化设计方法，用于优化粘滞阻尼器的位置、数量及阻尼系数，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定粘滞阻尼器的可布位置及最大布置数量Nmax并分组；(2)确定粘滞阻尼器的布置方式及相应的几何参数；(3)设i为迭代次数，并令i＝0，当粘滞阻尼器数量N(i)＝0时，设50年一遇风或小震时程波下粘滞阻尼器提供的附加阻尼比ξ(i)＝0；(4)令i＝1，计算当粘滞阻尼器数量N(i)＝Nmax时，50年一遇风或小震时程波下粘滞阻尼器提供的附加阻尼比ξ(i)、中震下粘滞阻尼器的最大出力F(i)和50年一遇风下粘滞阻尼器的最大功率P(i)，并设定初始阻尼系数C(i)＝C0，C0为阻尼系数的初始值，是一常数；(5)令i＝2，调整阻尼系数，然后计算粘滞阻尼器数量N(i)＝Nmax时，50年一遇风或小震时程波下粘滞阻尼器提供的附加阻尼比ξ(i)、中震下最大出力F(i)和50年一遇风下粘滞阻尼器的最大功率P(i)，如果ξ(i)≥[ξ]，则转步骤(6)，否则，优化结束，其中[ξ]为50年一遇风或小震时程波下附加阻尼比限值；(6)令循环变量k＝1，不满足附加阻尼比约束条件的粘滞阻尼器数量下限值A(k)＝0，满足附加阻尼比约束条件的粘滞阻尼器数量上限值B(k)＝N(i)，迭代次数指标m＝1，约束状态参数flag＝0，估算满足附加阻尼比约束条件所需的粘滞阻尼器数量λ(k)；(7)对粘滞阻尼器排序并筛选粘滞阻尼器，如果实际筛选出的粘滞阻尼器的数量n＝N(i)，则令flag＝0，转步骤(8)，否则保持阻尼系数不变，并转步骤(9)；(8)采用线性插值法分别计算满足附加阻尼比、最大出力、最大功率约束条件的阻尼系数，并确定其中的最小值Cmin；(9)判断是否满足优化结束条件，如果是，则优化结束，否则，转步骤(10)；(10)令i＝i+1，k＝k+1，将步骤(7)中筛选的粘滞阻尼器布置在建筑结构上，并计算50年一遇风或小震时程波下粘滞阻尼器提供的附加阻尼比ξ(i)、中震下粘滞阻尼器的最大出力F(i)及50年一遇风下粘滞阻尼器的最大功率P(i)；(11)估算满足附加阻尼比约束条件的粘滞阻尼器数量并转步骤(7)。...

【技术特征摘要】
1.一种以附加阻尼比为约束条件的粘滞阻尼器优化设计方法，用于优化粘滞阻尼器的
位置、数量及阻尼系数，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定粘滞阻尼器的可布位置及最大布置数量Nmax并分组；
(2)确定粘滞阻尼器的布置方式及相应的几何参数；
(3)设i为迭代次数，并令i＝0，当粘滞阻尼器数量N(i)＝0时，设50年一遇风或小震时
程波下粘滞阻尼器提供的附加阻尼比ξ(i)＝0；
(4)令i＝1，计算当粘滞阻尼器数量N(i)＝Nmax时，50年一遇风或小震时程波下粘滞阻
尼器提供的附加阻尼比ξ(i)、中震下粘滞阻尼器的最大出力F(i)和50年一遇风下粘滞阻尼
器的最大功率P(i)，并设定初始阻尼系数C(i)＝C0，C0为阻尼系数的初始值，是一常数；
(5)令i＝2，调整阻尼系数，然后计算粘滞阻尼器数量N(i)＝Nmax时，50年一遇风或小震
时程波下粘滞阻尼器提供的附加阻尼比ξ(i)、中震下最大出力F(i)和50年一遇风下粘滞阻
尼器的最大功率P(i)，如果ξ(i)≥[ξ]，则转步骤(6)，否则，优化结束，其中[ξ]为50年一遇
风或小震时程波下附加阻尼比限值；
(6)令循环变量k＝1，不满足附加阻尼比约束条件的粘滞阻尼器数量下限值A(k)＝0，
满足附加阻尼比约束条件的粘滞阻尼器数量上限值B(k)＝N(i)，迭代次数指标m＝1，约束
状态参数flag＝0，估算满足附加阻尼比约束条件所需的粘滞阻尼器数量λ(k)；
(7)对粘滞阻尼器排序并筛选粘滞阻尼器，如果实际筛选出的粘滞阻尼器的数量n＝N
(i)，则令flag＝0，转步骤(8)，否则保持阻尼系数不变，并转步骤(9)；
(8)采用线性插值法分别计算满足附加阻尼比、最大出力、最大功率约束条件的阻尼系
数，并确定其中的最小值Cmin；
(9)判断是否满足优化结束条件，如果是，则优化结束，否则，转步骤(10)；
(10)令i＝i+1，k＝k+1，将步骤(7)中筛选的粘滞阻尼器布置在建筑结构上，并计算50
年一遇风或小震时程波下粘滞阻尼器提供的附加阻尼比ξ(i)、中震下粘滞阻尼器的最大出
力F(i)及50年一遇风下粘滞阻尼器的最大功率P(i)；
(11)估算满足附加阻尼比约束条件的粘滞阻尼器数量并转步骤(7)。
2.根据权利要求1所述的一种以附加阻尼比为约束条件的粘滞阻尼器优化设计方法，
其特征在于，所述的步骤(1)中分组的过程具体为：按照对称性的原则，将粘滞阻尼器分别
沿X向和Y向分组，分组时将同一区格或关于结构中轴对称的两个粘滞阻尼器分为一组，同
组粘滞阻尼器同时添加，同时删除。
3.根据权利要求1所述的一种以附加阻尼比为约束条件的粘滞阻尼器优化设计方法，
其特征在于，所述的布置方式包括对角布置、人字形布置、跨层布置、剪刀式布置、肘节式布
置和竖向布置。
4.根据权利要求1所述的一种以附加阻尼比为约束条件的粘滞阻尼器优化设计方法，
其特征在于，所述的步骤(5)中调整阻尼系数具体为：根据式(1)调整阻尼系数，
C 0 ′ = m i n ( C 0 [ F ] F ( 1 ) , C 0 [ P ] P ( 1 ) ) - - - ( 1 ) ]]>其中，C'0为调整后的阻尼系数，[F]为中震下粘滞阻尼器的最大出力的限值，[P]为50年
一遇风下粘滞阻尼器最大功率的限值。
5.根据权利要求1所述的一种以附加阻尼比为约束条件的粘滞阻尼器优化设计方法，
其特征在于，所述的步骤(6)中：根据式(2)估算满足附加阻尼比条件所需要的粘滞阻尼器
数量：
λ ( k ) = A ( k ) + ξ ( m ) - [ ξ ] ξ ( m ) - ξ ( i ) ( B ( k ) - A ( k ) ) - - - ( 2 ) ]]>。
6.根据权利要求1所述的一种以附加阻尼比为约束条件的粘滞阻尼器优化设计方法，
其特征在于，所述的步骤(7)具体为：计算50年一遇风荷载或小震时程波下每一组粘滞阻尼
器的平均耗能，按照平均耗能分别对X向和Y向的粘滞阻尼器排序，然后从B(k)个粘滞阻尼
器中筛选出至少ceil(λ(k)/2)个分别沿X向和Y向布置的粘滞阻尼器，如果实际筛选出的粘
滞阻尼器的数量n＝N(i)，则令flag＝0，转步骤(8)，否则令C(i+1)＝C(i)，转步骤(9)。
7.根据权利要求6所述的一种以附加阻尼比为约束条件的粘滞阻尼器优化设计方法，
其特征在于，所述的平均耗能的计算方式如下：
如果以50年一遇风荷载下附加阻尼比为约束条件，平均耗能＝50年一遇风荷载下各组
粘滞阻尼器的总耗能/本组粘滞阻尼器数量；
如果以小震下附加阻尼比为约束条件，当输入3条小震波时，平均耗能＝附加阻尼比计
算值最小的小震波下各组粘滞阻尼器的总耗能/本组粘滞阻尼器数量；当输入7条小震波
时，平均耗能＝各组粘滞阻尼器在7条小震波下的总耗能/7/本组粘滞阻尼器数量。
8.根据权利要求1所述的一种以附加阻尼比为约束条件的粘滞阻尼器优化设计方法，
其特征在于，所述的步骤(8)具体为：
(801)统计历次迭代的粘滞阻尼器数量与本次迭代的粘滞阻尼器数量相同的个数，如
果相同的个数为1，则执行步骤(802)，并转步骤(804)；否则，执行步骤(803)；
(802)按照式(5a)、式(5b)及式(5c)计算满足附加阻尼比、最大出力、最大功率约束条
件的阻尼系数C1,C2,C3：
C 1 = C ( i ) · [ ξ ] ξ ( i ) - - - ( 5 a ) ...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵昕，马浩佳，丁鲲，徐芳，何荣，杨悦，丁国，
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