下载文档原格式
收稿日期:2005-09-20基金项目:国家自然科学基金资助项目(50508008);辽宁省博士启动基金资助项目(20041014)作者简介:张延年(1976-),男,副教授,博士,主要从事防震减灾及优化研究.文章编号:1671-2021(2006)01-0001-06双向耦合地震作用下的混合控制结构研究张延年1,刘剑平2,李 艺2,董锦坤3,朱朝艳3(1.沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁沈阳110168; 2.东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳,110004;3.辽宁工学院土木建筑系,辽宁锦州121001)摘 要:目的为了改善滑移隔震结构的减震效果和适用范围,研究双向耦合地震作用对控振结构的影响.方法提出3种磁流变阻尼器(MRD )与滑移隔震混合方案,建立了双向耦合地震作用下MRD 与滑移隔震混合控制结构的动力分析模型,推导出其运动微分方程,采用瞬时最优控制算法对6层MRD 与滑移隔震混合控制结构进行地震反应分析.结果MRD 与滑移隔震混合结构的3种混合方案在3种工况荷载作用下的相对加速度峰值、相对速度峰值、相对位移峰值和层间剪力峰值分别比3种工况下的滑移隔震结构有不同程度的降低.结论当考虑竖向地震作用存在时,随着竖向地震作用的加大,结构的地震反应有小幅度地增加,但各种结构方案都具有良好地减振效果。
各混合方案在各种工况下的各种地震反应均得到了更好地控制,而混合方案3的控制效果更加明显.关键词:混合控制;滑移隔震结构;MRD ;耦合地震作用中图分类号:TU31113 文献标识码:A 0 引 言近年来,我国在工程结构的隔震、减振与振动控制方面研究十分活跃,工程应用日益增多[1],其中滑移隔震结构技术具有简单易行、造价低廉、性能稳定、性价比远大于橡胶隔震、几乎不会出现共振现象等优点[2],是一种经济实用的隔震体系[3],特别适用于多层砌体结构,因而在我国有广阔的发展前景[4].然而,它作为被动控制装置存在着无法避免的缺陷[5].磁流变阻尼器(Mag 2netorheological damper ,简称MRD )是现今最新的半主动控制装置,除性能安全可靠,制造成本较低外[6],还具有体积小、功耗少、耐久性好、机构简单、可靠性强、适用面大、响应速度快、动态范围广、频率响应高、阻尼力大且连续可调等特点,特别是它能根据系统的振动特性产生最佳阻尼力,因而具有广阔的应用前景[7-10].目前,结构振动控制的地震反应通常只考虑水平地震动而不考虑竖向地震动的影响.地面的水平运动和竖向运动具有相关性,从而影响控制效果.因此笔者提出3种MRD 与滑移隔震混合控制方案,建立双向耦合地震作用下MRD 与滑移隔震混合控制结构的动力分析模型,推导出其运动微分方程,采用瞬时最优控制算法对6层MRD 与滑移隔震混合控制结构在3种工况下的地震反应进行分析.1 动力分析模型的建立假定同一层各构件的上下移动量基本相同,采用层间剪切型分析模型,墙体的质量集中于各层,整个结构建立在刚性地基上,不考虑基础的提离,不考虑土与结构的相互作用.以n 层MRD 与滑移隔震混合控制结构为例,MRD 恢复力模型采用平行板模型[11],隔震层U 型带片限位阻尼器采用双线性恢复力模型[12],建立动力分析模型如图2006年1月第22卷第1期 沈阳建筑大学学报(自然科学版)Journal of Shenyang Jianzhu University (Natural Science ) Jan. 2006Vol 122,No 111所示.m b 为隔震层质量,m 1～m n 分别为上部结构各层质量;k z ,b 和k x ,b 分别为隔震层总的竖向和水平刚度,k z ,1～k z ,n 、k x ,1～k x ,n 分别为上部结构各层竖向和水平刚度;c z ,b 、c x ,b 分别为隔震层竖向和水平阻尼,c z ,1～c z ,n 、c x ,1～c x ,n 分别为上部结构各层竖向和水平阻尼;c mc ,b ,c m v ,b 分别为隔震层MRD 提供的库仑阻尼和粘滞阻尼,c mc ,1～c mc ,n 、c m v ,1～c m v ,n ,分别为上部结构各层MRD 提供的库仑阻尼和粘滞阻尼;μ为隔震层摩擦系数;¨x g (t )、¨z g (t )分别为水平和竖向加速度时程.图1 动力分析模型2 滑动与啮合状态判别准则在地震作用下,滑移隔震结构总是处于滑动状态与啮合状态不断交替之中,其状态转换的判别准则是:当满足式(1)时,结构处于滑动状态;当满足式(2)时,结构处于啮合状态.|m b (¨x b +¨x g )+∑ni =1mi(¨x b +¨x g )|>μ[g (m b +∑ni =1m i)](1)|m b (¨x b +¨x g )+∑ni =1mi(¨x b +¨x g )|<μ[g (m b +∑ni =1m i)]且x b=0(2)3 竖向运动微分方程的建立由于在水平与竖向地震同时输入时,结构竖向运动是独立的;由于相对于动力体系的静力平衡位置的运动方程不受重力影响,则MRD 与滑移隔震混合结构竖向运动微分方程为M ¨z +C z z +K z Z =F ¨z g(3)式中:z 、 z 、¨z 分别为MRD 与滑移隔震混合结构各层竖向相对位移、速度和加速度列向量;M 、K z 、C z 分别为MRD 与滑移隔震混合结构质量、竖向刚度和阻尼矩阵,¨z 为竖向地震加速度输入;F 为地面地震加速度转换矩阵: F =(-m 1,-m 2,…,-m n -1,-m n )T (4)4 水平运动微分方程的建立411 水平啮合状态运动方程图2 柱受力图在水平与竖向地震同时输入时,水平运动与竖向运动因结构的几何非线性而耦联,第i 层柱受力如图2所示,则该柱柱端剪力表达式为F i =k h ,i (x i -x i -1)+p i Δih i=k h ,i (x i -x i -1)+p i (x i -x i -1)h i(5)式中:h i 为第i 层层高;Δi 为第i 层层间位移;p i 为结构第i 层含竖向地震影响的轴向力,其表达式为p i =EA ih i(z i -z i -1)-m i g (6) 当MRD 与滑移隔震混合结构所受惯性力小于最大静摩擦力时,体系处于啮合状态,则MRD 与滑移隔震混合结构水平啮合状态运动微分方程为M ¨x +C x x +(K x +K p )x =C m +F ¨x g (7)式中:x 、 x 、¨x 分别为MRD 与滑移隔震混合结构各层水平相对位移、速度和加速度列向量;M 、C x 、K x 分别为MRD 与滑移隔震混合结构的质量、水平阻尼和水平刚度矩阵;K p 为考虑竖向地震力影响的几何刚度矩阵;¨x g 为地震水平加速度2 沈阳建筑大学学报(自然科学版)第22卷输入;C m 为MRD 的总阻尼向量.如果MRD 与滑移隔震混合结构每一层都安装MRD ,问题将容易解决,但是某些情况下是在滑移隔震结构上选择安装MRD ,并不是在每一层间都安装MRD .假设安装r 个MRD ,则需要引入一个n ×r 控制装置位置矩阵E ,这时的C m 为r 维MRD 的总阻尼向量,则运动方程为M ¨x +C x x +(K x +K p )x =EC m +F ¨x g(8) 如果在每一层均设置MRD ,那么就很容易得到阻尼系数矩阵,若不是在每一层间都设置MRD ,则得到阻尼系数矩阵就比较复杂.将MRD所产生的总阻尼力向量C m 分解:C m =C v +U(9)式中:C v 、U 分别为MRD 的粘滞阻尼力和库仑阻尼力向量.一般情况下,MRD 都采用同一型号,因此,黏滞阻尼系数均为c v ,则C v =-c v V(10)式中:V 为各自MRD 活塞与缸体间的相对速度向量,它与各楼层的运动速度向量 x 的关系为V =-E T x(11)则C v 为C v =-c v EE Tx(12)运动方程为M ¨x +(C x +c n EE T) x +(K x +K p )・x =EU +F ¨x g (13)412 水平滑动状态运动方程当MRD 与滑移隔震混合结构所受惯性力大于最大静摩擦力时,隔震层与基础之间发生相对滑动,隔震层受到的摩擦力达到最大值,并随滑动方向改变而改变,体系由n 个自由度变为n +1个自由度.F b 表示隔震层在滑动中所受到的库仑摩擦力,其方向与运动方向相反.考虑竖向振动,该结构在滑动状态下各层的水平力平衡方程为F b =-sign ( x b )μ[g (m b +∑ni =1m i)+c z ,1 z 1+k z ,1z 1](14)由于竖向地震作用对结构水平地震反应的影响相当于附加一水平剪力,因此整个MRD 与滑移隔震混合结构写成矩阵形式的水平运动微分方程为M ¨x +(C x +c n EE T) x +(K x +K p )x =EU +F ¨x g (15)这时x 、 x 、¨x 、F 由n 维变为n +1维;M 、C z 、K z 、K p 由n ×n 维变为(n +1)×(n +1)维.5 工程实例分析以6层MRD 与滑移隔震混合结构为例,1～6层的层高为316m ,结构主要参数见表1.隔震层的摩擦材料采用聚四氟乙烯滑移板,其摩擦系数μ=0118;屈服刚度k b 2=0111k b 1;屈服位移x y =014cm .经计算,结构隔震前水平及竖向自振周期T x =01268s ,T y =01089s ,隔震后水平自振周期T ′x =11426s .在隔震结构上安装Load 公司生产的20t 足尺MRD ,其主要性能参数见表2.MRD 与滑移隔震混合方案分为3种:方案1:在上部结构层间各安装一个MRD ;方案2:在隔震层安装一个MRD ;方案3:在隔震层和上部结构层间各安装一个MRD.3种方案的地震波均选用El -Centro (1940-05-18),各混合方案的地震波输入均分为3种工况:工况1:水平加速度峰值为220cm/s 2,无竖向地面加速度输入;工况2:水平加速度峰值为220cm/s 2,竖向加速度为水平向的1/3倍;工况3:水平加速度峰值为220cm/s 2,竖向加速度为水平向的2/3倍。
辽宁省海城市地震灾害预评估精细化方法研究
王万宁;孔祥雪;于浩;张文静;田雨佳
【期刊名称】《黑龙江科学》
【年(卷),期】2024(15)6
【摘要】辽宁省海城市地震灾害预评估精细化方法研究基于30弧秒格网数据代替现有以区县一级行政区为基本空间单元的数据统计方式作为预评估基础评估单元,对海城市格网化后,提取有效像元并选取抽样点进行建筑物结构类型实地调研,推算每个像元内不同建筑物结构类型面积,以此计算人口数量并验证数据准确性。
在设定地震下快速高效产出预先模拟的计算结果。
结果发现,精细化后的预评估结果更接近地理情况的真实分布现状,可有效识别高风险区并根据优先等级辅助形成更精准的处置建议。
【总页数】3页(P159-161)
【作者】王万宁;孔祥雪;于浩;张文静;田雨佳
【作者单位】辽宁省地震局
【正文语种】中文
【中图分类】P315.9
【相关文献】
1.地震灾害风险预评估数据库设计与研究
2.基于遥感影像的建筑物空间分布方法在地震灾害损失预评估中的应用
3.地震灾情评估方法初探——以《汶川地震灾害地
图集》之“灾情评估”图组为例4.地震灾害损失精细化预评估成果集成及可视化应用研究5.地震灾害损失预评估信息精细化服务产品应用
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
数学思维在旅游规划中的应用有哪些在当今社会，旅游已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
而一个成功的旅游规划不仅需要考虑到丰富多样的旅游资源、游客的需求和体验，还需要运用科学的方法和思维来实现可持续发展和经济效益的最大化。
数学思维作为一种严谨、精确和逻辑性强的思维方式，在旅游规划中发挥着不可忽视的作用。
接下来，让我们一起探讨数学思维在旅游规划中的具体应用。
一、线性规划在旅游线路设计中的应用旅游线路的设计是旅游规划中的关键环节之一。
线性规划可以帮助我们在满足各种限制条件的情况下，找到最优的旅游线路组合。
例如，我们需要考虑游客的时间限制、景点之间的距离、交通方式的选择以及每个景点的游览时间等因素。
通过建立线性规划模型，将这些因素转化为数学变量和约束条件，可以计算出能够最大程度满足游客需求、同时又最节省时间和成本的旅游线路。
假设我们有一组景点 A、B、C、D、E，游客在该地区停留的时间为 T 小时，每个景点的游览时间分别为 tA、tB、tC、tD、tE，景点之间的交通时间为 TAB、TAC、等。
我们的目标是让游客在有限的时间内游览尽可能多的景点，同时保证有足够的休息和交通时间。
那么可以建立如下的线性规划模型：目标函数：Maximize（游览景点的数量）约束条件：tA ＋ TAB ＋ tB ＋ TBC ＋ tC ＋＋交通和休息时间＜＝ T通过求解这个线性规划模型，我们可以得到最优的景点游览顺序和停留时间安排，从而为游客提供更加高效和满意的旅游体验。
二、概率统计在旅游需求预测中的应用准确预测旅游需求对于旅游规划至关重要。
概率统计方法可以帮助我们分析历史数据，预测未来的游客数量、旅游消费趋势以及游客的来源地等。
通过收集和分析过去几年的旅游数据，如游客数量的季节性变化、不同年龄段和地区游客的比例、旅游消费的平均值和方差等，我们可以运用概率统计模型来预测未来的旅游需求。
例如，我们可以使用时间序列分析方法，如移动平均法、指数平滑法等，来预测未来某个时间段的游客数量。
毕业论文文献综述信息与计算科学时间序列分析模型研究人们的一切活动，其根本目的无不在于认识和改造客观世界。
时间序列分析不仅可以从数量上揭示某一现象的发展变化规律或从动态的角度刻画某一现象与其他现象之间的内在数量关系及其变化规律性，达到认识客观世界之目的。
而且运用时间序列模型还可以预测和控制现象的未来行为，修正或重新设计系统以达到利用和改造客观之目的。
从统计学的内容来看，统计所研究和处理的是一批又“实际背景”的数据，尽管数据的背景和类型各不相同，但从数据的形成来看，无非是横剖面数据和纵剖面数据两类（或者叫做静态数据和动态数据）。
横剖面数据是由若干相关现象在某一时点上所处的状态组成的，它反应一定时间、地点等客观条件下诸相关现象之间存在的内在数值联系。
研究这种数据结构的统计方法是多元统计分析。
纵剖面数据是由某一现象或若干现象在不同时刻上的状态所形成的数据，它反映的是现象以及现象之间关系的发展变化规律性。
研究这种数据的统计方法就是时间序列分析。
由此足以看出时间序列分析的重要性和其应用的广泛性。
早期的时间序列分析通常都是通过直接观察的数据进行比较或绘图观测，寻找序列中所蕴含的发展规律，这种分析方法就称为描述性时间序列分析。
古埃及人发现尼罗河河水间歇性泛滥的规律就是依靠这种分析方法所得出的。
而在天文、物理、海洋学等自然科学领域中，这种简单的描述性时间序列分析分析方法也常常能使人们发现意想不到的规律。
比如，19世纪中后叶，德国药剂师、业余的天文学家施瓦尔就是运用这种方法，经过几十年不断的观察、记录，发现了太阳黑子的活动具有11年左右的周期。
描述性时间序列分析方法具有操作简单、直观有效的特点，它通常是人们进行统计时间序列分析的第一步。
统计时间序列分析随着研究领域的不断扩展，人们发现单纯的描述性时间序列分析有很大的局限性。
在金融、法律、人口、心理学等社会科学研究领域，随机变量的发展通常会呈现出非常强的随机性，如果通过对序列简单的观察和描述，总结出随机变量发展变化的规律，并准确预测处它们将来的走势通常是非常困难的。
监测显示地面沉降量与地下水位下降幅度呈高度正相关，地面沉降分布范围与地下水位降落漏斗根本吻合，而且地面沉降发育和生长的过程与地下水的开采过程根本保持一致或滞后一个时段。
一般而言，地面沉降的开展都经历过缓慢沉降、显著沉降、急剧沉降等几个阶段，与同期地下水少量、大量、超量开采几个阶段相对应。
在开展压缩开采量、人工回灌等治理措施之后，随着地下水位逐步恢复，沉降速率减小。
特别是人工回灌地下水，可能引起地面在一段时间内回弹。
地面沉降是渗流场变化和地层应力重分布的过程[13]。
过量开采地下水会引起松散地层大量释水，造成含水层水位下降，孔隙水压力减小，同时含水层水位地面沉降量主要来源于弱透水层〔黏性土层〕压缩变形和含水砂层压缩变形，对弱透水层和含水砂层变形特征的研究是抽水地面沉降机理研究的重要内容。
黏性土的变形具有塑性变形和蠕变的特点，而砂性土的变形特征较为复杂。
薛禹群等试验说明，不同的砂性土在不同的应力条件下会有不同的表现，有的表现为弹性变形，有的表现为非线性变形，压缩变形以塑性变形为主并包含有蠕变是它变形的根本特点[5, 12, 14]。
所以砂土层变形也存在迟后效应。
发生地面沉降的地区一般都是由岩性不同的多种土层〔如砂土层、黏质土层等〕组成，各土层的沉降量不仅与土层自身特性〔如压缩性〕有关，还与土层的厚度以及地下水的采灌格局有关。
压缩性小的砂性土层如果厚度大，也会引起较大的沉降。
抽采和回灌水的状况影响地下水位的变化，导致土层经历不同的应力路径和应力历史，进而使土层表现不同的变形特征。
薛禹群等研究了上海土层在5 种地下水位变化模式下的变形特征[15]。
对于大面积区域性地面沉降，由于水文地质背景复杂，各土层的变形特征不可一概而论。
研究区域性地面沉降的成因机制需要将不同的水文地质单元别离出来分别研究，试验证明相同的水文地质单元在不同的时期由于地下水位的不同也可能表现出不同的变形特征[5]。
2.1.2 地面建筑荷载引起的地面沉降在地面建筑荷载的作用下，土体产生附加应力，导致持力土层变形并伴随瞬时沉降，这一般发生在施工阶段瞬时完成。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
收稿日期:2004212222基金项目:国家自然科学基金资助项目(50508008);辽宁省博士启动基金资助项目(20041014)・作者简介:张延年(1976-),男,辽宁葫芦岛人,东北大学博士研究生;刘 斌(1940-),男,辽宁沈阳人,东北大学教授,博士生导师・第27卷第1期2006年1月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern University (Natural Science )Vol 127,No.1Jan.2006文章编号:100523026(2006)0120095204MRD 与LRB 相混合的结构振动控制张延年,刘 斌,李 艺,范 鹤(东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳 110004)摘 要:磁流变阻尼器(MRD )利用磁流变液提供可控性是当今最有前途的半主动控制装置,附加MRD 是铅芯橡胶垫(L RB )隔震结构的发展方向・因此提出3种MRD 与L RB 隔震混合方案,建立了MRD 与L RB 隔震混合结构的动力分析模型,推导出运动微分方程,对其进行时程反应分析・以7层框架结构为例,采用瞬时最优控制算法分别对3种混合方案进行地震反应分析,与L RB 隔震结构进行比较,各混合方案的各种地震反应均明显得到更好地控制,而混合方案3的控制效果最显著・关 键 词:振动控制;混合控制;隔震结构;MRD ;L RB ;恢复力模型中图分类号:TU 31113 文献标识码:A铅芯橡胶垫(L RB )由于装置简明、构造简单、造价低,容易在工程上实现,易于维护且无需外界能源支持等优点而引起广泛关注,并成为当前应用开发的热点[1]・然而,它作为被动控制装置存在着无法避免的缺陷,一旦被安装在结构上后,其固有特性就无法改变,因此无法对各种特性的地震激励都有控制效果[2]・而且风载作用、结构物倾覆及地震后隔震系统的残余变形影响等,使其应用受到一定的限制・Spencer 等人发现在隔震系统底部增加一定的阻尼,可减少上部结构的加速度及层间侧移,但增加阻尼过大反而会增大上部结构的响应[3]・磁流变液(MRF )是在1948年由Rabinow 发明的一种智能材料,具有强度高、黏度低、能量需求小、温度稳定性好、对通常在制造过程中引入的杂质不敏感等特点[4]・由其制成的磁流变阻尼器(MRD )是当今最新的半主动控制装置,除性能安全可靠,制造成本较低外[5],还具有体积小、功耗少、耐久性好、机构简单、可靠性强、适用面大、响应速度快、动态范围广、频率响应高、阻尼力大且连续可调等特点,特别是它能根据系统的振动特性产生最佳阻尼力,因而具有广阔的应用前景[6～9],因此附加MRD 是L RB 隔震结构的发展方向[2]・本文作者将MRD 安装在L RB 隔震结构的隔震层及上部结构,形成MRD 与L RB 隔震混合结构,使其在地震作用下的水平位移反应得到很好的控制,可以避免隔震层的位移超过其设计容许值,有效地提高了结构的稳定性和可靠性・1 MRD 与L RB 混合隔震结构的模型建立假定同一层各构件的上下移动量基本相同,采用层间剪切型模型,墙体的质量各集中于各层,整个结构建立在刚性地基上,不考虑基础的提离,不考虑土与结构的相互作用・以n 层MRD 与L RB 隔震混合结构为例,MRD 恢复力模型采用平行板模型[10],建立动力分析模型如图1所示・m b 为隔震层质量,m 1～m n 为上部结构各层质量;k h ,b 为隔震层总水平刚度,k h ,1～k h ,n 为上部结构各层水平刚度;c h ,b 为隔震层水平阻尼,c h ,1～c h ,n 为上部结构各层水平阻尼;c mc ,b ,c mv ,b 为隔震层MRD 提供的库仑阻尼和黏滞阻尼,c mc ,1～c mc ,n ,c mv ,1～c mv ,n 分别为上部结构各层MRD 提供的库仑阻尼和黏滞阻尼・由于隔震层有L RB 存在,所以水平恢复力按双线性模型(见图2)考虑・F y 为隔震层的屈服力;x b y 为隔震层的屈服位移;k R 为天然橡胶垫(RB )的刚度;k s 为铅的初始刚度・由于铅芯的灌入,L RB 的初始刚度k b1较k R 有较大的提高・当铅芯屈服后,L RB 屈服刚度k b2趋于k R ,从而可获得比较饱满的滞回曲线,达到耗能的目的・图1 MRD 与LRB 隔震混合结构的动力分析模型Fig.1 Model of dynamic analysis of hybrid MRDand LRB base 2isolation图2 LRB 双线性恢复力模型Fig.2 Bilinear hysteretic model of LRB(a )—橡胶恢复力特性;(b )—铅阻尼器恢复力特性;(c )—L RB 恢复力特性・2 水平运动微分方程的建立MRD 与L RB 隔震混合结构的水平运动微分方程为M {¨x }+C h { x }+K h {x}=C m +F {¨x g }・(1)式中,{x},{ x },{¨x }分别为MRD 与L RB 隔震混合结构各层水平相对位移,速度和加速度列向量;M ,C h ,K h 分别为MRD 与L RB 隔震混合结构的质量、水平阻尼和水平刚度矩阵;F 为地面地震加速度转换矩阵;{¨x g }为地震加速度输入;C m 为MRD 的总阻尼力向量・如果结构每一层都安装MRD ,问题将容易解决,但是一些情况下是在结构上选择安装MRD ,并不是在每一层间都安装MRD ・假设安装r 个MRD ,则需要引入一个n ×r 控制装置位置矩阵E ,这时的C m 为r 维MRD的总阻尼力向量,可得运动方程为M {¨x }+C h { x }+K h {x}=EC m +F {¨x g }・(2)由于选择安装MRD ,则阻尼系数矩阵也比较复杂,将MRD 所产生的总阻尼力向量C m 分解:C m =C v +U ・(3)式中,C v ,U 分别为MRD 的黏滞阻尼力和库仑阻尼力向量・一般情况下,MRD 都采用同一型号,因此,黏滞阻尼系数均为c v ,则C v =c v V ,(4)其中,V 为各自MRD 活塞与缸体间的相对速度向量,它与各楼层的运动速度向量 X 的关系为V =-E T { x },(5)则C v 为C v =-c v EE T { x },(6)则运动方程为M {¨x }+(C h +c n EE T ){ x }+K h {x}=EU +F {¨x g }・(7)3 工程实例分析以7层MRD 与LRB 隔震混合结构为例,结构主要参数见表1・1～7层的层高为316m ,隔震层等效阻尼比ξ=0116,屈服后刚度k b2为初始刚度k b1的016,屈服位移为0103m ・在隔震结构上安装Load 公司生产的20t 足尺MRD ,其主要性能参数见表2・MRD 与LRB 隔震混合方案分为3种:(1)方案1:在上部结构层间各安装一个MRD ;(2)方案2:在隔震层安装一个MRD ;(3)方案3:在隔震层和上部结构层间各安装一个MRD ・表1 MRD 与LRB 隔震混合结构参数Table 1 Structural parameters of hybrid MRDand LRB base 2isolation 层数隔震层1～6层7层楼层质量/t215240180层间水平刚度/(MN ・m -1)21515515表2 20t 足尺MRD 主要性能参数Table 2 De sign parameters of the 20t large 2scale MRD冲程cm最大阻尼力kN 最大最小力比v =10(cm ・s -1)最大耗电功率W (1A ,22V )线圈缸体直径cm磁流变液动黏系数Pa ・s流体最大屈服应力kPa两极间隙mm有效流体体积cm 3±820010.1223×105020.320.65029069东北大学学报(自然科学版) 第27卷3种方案的地震波均选用El 2Centro (1940205218),加速度峰值为220cm/s 2,采用IOC 算法[11]对混合结构进行地震反应分析・图3～图6分别为方案3的相对加速度、速度、位移、层间剪力的时程曲线・图3 MRD 与LRB 隔震混合结构加速度时程曲线Fig.3 Acceleration 2time history curve MRDandLRB base 2isolation图4 MRD 与LRB 隔震混合结构速度时程曲线Fig.4 Velocity 2time history of hybrid MRD andLRB base 2isolation图5 MRD 与LRB 隔震混合结构位移时程曲线Fig.5 Displacement 2time history curve of hybridMRD and LRB base 2isolation图6 MRD 与LRB 隔震混合结构层间剪力时程曲线Fig.6 Interstory shear 2time history curve of hybridMRD and LRB base 2isolationMRD 与L RB 隔震混合结构的3种混合方案的相对加速度峰值、相对速度峰值、相对位移峰值和层间剪力峰值与L RB 隔震结构分别进行比较・如表3所示,各混合方案的各种地震反应均得到了更好的控制・表3 结果的地震反应比较Table 3 Comparison of seismic re sponse s of different hybrid scheme s方案相对加速度峰值与L RB 隔震结构比较cm ・s -2%相对速度峰值与L RB 隔震结构比较cm ・s -2%相对位移峰值与L RB 隔震结构比较cm %层间剪力峰值与L RB 隔震结构比较kN %L RB 隔震结构323.21—35.38—7.34—2160.26—混合结构方案1286.97减小11.2131.48减小11.02 6.46减小11.991892.39减小12.40混合结构方案2273.53减小15.3729.60减小16.34 6.16减小16.081817.02减小15.89混合结构方案3241.82减小25.1826.26减小25.78 5.51减小24.931632.18减小24.454 结 论为了使L RB 隔震技术有更好的适应性,本文提出3种MRD 与L RB 隔震混合方案,建立MRD 与L RB 隔震混合结构的动力分析模型并得出运动微分方程・以7层MRD 与L RB 隔震混合结构为例,采用IOC 算法对MRD 与L RB 隔震混合结构进行地震反应分析・结果表明各混合方案的各种地震反应均得到了更好的控制,而混合方案3的控制效果更加明显・参考文献:[1]刘季,周云・结构抗震控制研究与应用状况(上)[J ]・哈尔滨建筑大学学报,1995,28(4):1-10・(Liu J ,Zhou Y.State of the art and state of the practice in earthquake response control of structures (1)[J ].Journal of U niversity of A rchitect ure and Engi neeri ng ,1995,28(4):1-10.)[2]Ribakov Y ,G luck J.Active control of MDOF structures with supplemental electrorheological fluid dampers [J ].Earthquake Engi neeri ng and St ruct ural Dynamics ,1999,28(2):143-156.[3]Spencer B F ,Dyke S J ,Sain M K.Phenomena logical model for magnet or ecologicaldampers [J ].JournalofEngi neeri ng Mechanics ,A S CE ,1997,123(3):230-238.79第1期 张延年等:MRD 与L RB 相混合的结构振动控制[4]Takesue N,Furusho J,K iyota Y.Fast response MR2fluidactuator[J].JS M E International Journal,2004,47(3):783-791.[5]张延年,刘剑平,刘斌・多向地震耦合作用下MRD结构的地震反应分析[J]・东北大学学报(自然科学版),2005,26(9):897-900・(Zhang Y N,Liu J P,Liu B.Seismic responses of MRDconfiguration under coupled action of multi2directionalearthquake[J].Journal of Northeastern U niversity(N at ural Science),2005,26(9):897-900.)[6]Toshihiko S,Tomoya S,Shin M.Design and performanceverification of variable damper using MR fluid[J].A mericanSociety of Mechanical Engi neers,Dynamic Systems andCont rol Division(Publication)DS C,2003,72(2):989-994.[7]Y ang G Q,Spencer J B,J ung H J,et al.Dynamic modelingof large2scale magnetorhrological damper systems for civilengineering applications[J].Journal of Engi neeri ngMechanics,2004,130(9):1107-1114.[8]Xia P Q.An inverse model of MR damper using optimalneural network and system identification[J].Journal ofSound and V ibration,2003,266(5):1009-1023.[9]Atray V S,Roschke P N.Neuro2fuzzy control of railcarvibrations using semiactive dampers[J].Com puter2A i dedCivil and Inf rast ruct ure Engi neeri ng,2004,19(2):81-92.[10]周云,徐龙河,李忠献・磁流体阻尼器半主动控制结构的地震反应分析[J]・土木工程学报,2001,34(5):10-14・(Zhou Y,Xu L H,Li Z X.Seismic responses of semi2controlusing magnetorhrological fluid dampers[J].Chi na CivilEngi neeri ng Journal,2001,34(5):10-14.)[11]Y ang J N,Wu J C,Li Z.Control of seismic2excitedbuildings using active variable stiffness systems[J].Journalof St ruct ure Engi neeri ng,1996,18(8):589-596.Hybrid Control of MRD and L RB for Structural VibrationZHA N G Yan2nian,L IU Bin,L i Yi,FA N He(School of Resources&Civil Engineering,Northeastern University,Shenyang110004,China.Corres pondent:ZHAN G Y an2 nian,E2mail:zhangyannian@)Abstract:The magnetorhrological damper(MRD)that uses MR fluids to provide controllability is one of the most promising semi2active devices to control structural vibration,which is available to be attached to Lead2Rubber Bearing(L RB)so as to form a base2isolated structure.Three kinds of such hybrid schemes of MRD and L RB were thus proposed with dynamic analysis set up.A kinetic differential equation was derived and a dynamic time history analysis was made.Taking a72story frame as example,the seismic res ponse analysis was made for the proposed three kinds of hybrid schemes according to the theory of instantaneous optimal control(IOC)algorithm pared with the single L RB base2isolated structure,all the three hybrid schemes present clearly the effective controllabilities of seismic res ponse especially the scheme3.K ey w ords:vibration control;hybrid control;base2isolated structure;MRD;L RB;restoring model(Received December22,2004)待发表文章摘要预报食物链算法及其在分销网络优化中的应用喻海飞,汪定伟根据人工生命突现集群及其对环境进行动态作用的特点,即人工生命个体间微观的相互作用将在整个人工生命系统中产生突现集群的现象,同时基于食物链也是生命系统中重要而又有广泛存在的重要现象,通过定义各级人工生命的局部活动规则,提出一种具有食物链形式的人工生命算法,并称之为食物链算法・把食物链算法应用于选址2分配问题的求解,优化设计分销网络结构并最小化供应链成本・该算法取得了较好的解,可以作为企业分销渠道设计的参考,也可应用于物流、电子商务中的优化问题・钢铁企业生产与运输费用协调调度问题关 静,唐立新针对钢铁企业生产前存在不可忽略运输的实际,研究了生产与生产前运输费用协调调度问题・由于钢铁企业被调度的工件体积较大及加工前不能等待太长的时间,因此运输车辆有容量限制及工件在机器前的缓冲等待时间有限制・考虑的机器环境为单机环境,单机前有无限的缓冲空间,运输车辆数目无限,调度的目标函数为传统的调度函数加上运输费用・对于不同的目标函数,证明了工件在单机加工前缓冲等待时间有限制的调度问题是强NP难的,对于运输车辆有容量限制问题的可解情况给出了多项式时间算法・89东北大学学报(自然科学版) 第27卷。
