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结构振动主动控制读书报告姓名： 裴少帅学号： 1332504电话构振动主动控制读书报告一、结构振动控制研究与应用概况上木工程结构振动控制的研究和应用已有3}余年的历史，其研究和应用大体上分为三个领域:基础隔震、被动耗能减振以及主动、半主动和智能控制。1881年日本河合浩藏提出结构基础隔震的概念，1924年日本鬼头健三郎提出结构基础轴承隔震方案（鬼头健三郎，1924 ）。 I978年美国Kelly和Eidinger提出叠层橡胶支座隔震方法和技术(Kelly and Eidinger,1978)，从此结构基础隔震进入了蓬勃发展的阶段(唐家祥，1992)。20世纪70年代初，美国Kelly提出在结构中设置非结构构件的耗能元件—金属软钢屈服耗能器（Kelly,1972 )，包括扭转梁、弯曲梁和U形钢器件等，分担和耗散本来由结构构件耗散的能量。这一思想是对结构抗震延性设计的一个重要发展，由此形成了结构耗能减振的一个重要方向(欧进萍等,1996;Housner et al.1997)。20世纪50年代期间，日本Kobori提出了结构变刚度的减振概念(Kobori 1960)。1972年，美国Yao结合现代控制理论，提出了土木工程结构振动控制的概念(Yao,1972),开创了结构振动的主动控制研究新的里程。由于直接将能量转变为控制力的主动控制在土木工程中的应用遇到了很大的困难—需要很大的能量转变为控制力，人们不得不转向主动变刚度和变阻尼等机械调节式半主动控制装置(Kobori et aI. , 1990; 1993; Kawashima et al. 1992 ;Mizuno et al. ,1992 ; Shinozuka et al.，X992)。近年来，电/磁流变液体、压电材料、电/磁致伸缩材料和形状记忆材料等智能驱动材料和器件的发展为土木工程结构的振动控制开辟了新的天地(Ehrgott and Masri, 1992; Gavin et al. , 1993;Aiken et aI.，1993 ; Spencer et a1.，1997;Kamada et al.，1996;欧进萍等，2000)。采用智能驱动材料可以制作电(磁)或温度等调节的被动阻尼减振装置、主动控制的驱动装置和半主动控制的变阻尼装置，而且出力大、能耗小、反应迅速，将成为结构振动控制新一代的高性能减振驱动装置或变阻尼装置。例如，美国Lord公司已经研制出能耗22W.最大出力达20OkN的磁流变液阻尼器(Housner et al. , 1997)。这种装置固定磁场强度可以用作被动耗能减振的阻尼器，调节磁场强度可以用作半主动控制的变阻尼装置。基础隔震是在上部结构和基础之间设置水平柔性层，延长结构侧向振动的基本周期，从而减小水平地震地面运动对上部结构的作用。水平地震地面运动加速度的卓越周期通常在0.1-1.0s之间（GB50011-2001）,基础隔震结构侧向振动的基本周期一般可延长到4.0s左右，因此基础隔震结构基本周期远离地震动卓越周期，上部结构的地震作用、横向剪力和相对变形大幅度减小，但是水平刚度较小的柔性隔震层变形较大，是整个结构安全保障的关键。基础隔震的水平柔性层通常由隔震垫（水平刚度小、竖向刚度大)和阻尼器组成。隔震垫和阻尼器都已有标准型号的商业产品，隔震结构的分析和设计方法日渐成熟并进入设计规范、规程和指南（ATC17-1，1993；FEMA273，1996；FEMA274，1996；GB50011-2001）。隔震桥梁和建筑已在国内外建成了上千座，并经受了地震的考验。结构被动耗能减振是在结构中设置非结构构件的耗能元件(通常称为耗能器或阻尼器)，结构振动使耗能元件被动地往复相对变形或者在耗能元件问产生往复运动的相对速度，从而耗散结构振动的能量1减轻结构的动力反应。结构设置耗能元件一般不改变结构的形式，也不需要外部能量输入。近30余年来研究发展起来的耗能元件大体上可以分为三类（Soong and Dargush;欧进萍,2003):速度相关型耗能元件，如线性粘滞或粘i弹性阻尼器;位移相关型耗能元件，如金属屈服型或摩擦型阻尼器;调谐吸振型耗能元件，如调谐质量阻尼器‘Tuned MassDamper , TMDB或调谐液体阻尼器(Tuned Liquid Darnper,TI.D) 。钢结构低阶阻尼比一般小于2%,钢筋混凝土结构低阶阻尼比通常在5%左右，结构中设置的调谐吸振型耗能元件一般可以给结构附加3%以上的阻尼比，因此对小阻尼比的钢结构具有较好的减振效果，而结构中设置其他类型的耗能元件通常可以给结构附加l0%甚至20%以上的阻尼比，对多数结构都具有较好的减振效果。被动耗能元件已有不同形式的、标准型号的商业产品，被动耗能减振