高层建筑与高耸结构抗风计算及风振控制PDF电子书下载

第一章 引论 1

1.1 风的概述 1

1.2 风灾给人类带来的损害 14

1.3 风对建筑结构的作用及抗风设计要求 16

1.4 振动控制的任务与实现的途径 19

1.5 振动控制的分类 20

1.6 结构振动控制 22

1.7 土木工程中的风振控制 24

2.1.1 概率分布函数 26

2.1 概率论基础 26

第二章 结构上的静力风荷载 26

2.1.2 概率密度函数 27

2.1.3 随机变量的数字特征 28

2.2 风压计算公式 30

2.3 基本风速与基本风压 31

2.4 非标准情况下风速与风压 35

2.4.1 非标准高度换算 35

2.4.2 非标准地貌的换算 36

2.5.1 风压高度变化系数 38

2.4.3 不同时距的换算 38

2.5 结构上的静力风荷载 38

2.5.2 重现期调整系数 40

2.5.3 结构体型系数 41

2.5.4 静力风荷载计算 44

第三章 结构上的脉动风荷载 46

3.1 随机振动基础 46

3.1.1 随机振动的基本概念 46

3.1.2 两类常用的随机过程 47

3.1.3 相关系数和相关函数 48

3.1.4 功率谱密度 50

3.1.5 单自由度体系的随机振动 52

3.1.6 多自由度体系的随机振动 57

3.1.7 连续体的随机振动 59

3.2 结构上的脉动风荷载 60

3.2.1 脉动风的概率分布 60

3.2.2 脉动风速功率谱函数 61

3.2.3 脉动风压功率谱函数 63

3.2.4 紊流度和脉动系数 64

3.2.5 脉动风的频域空间相关性 66

3.3 结构上的尾流旋涡干扰 67

3.3.1 圆形截面结构的尾流旋涡干扰 68

3.3.2 矩形截面结构的尾流旋涡干扰 70

第四章 结构的风效应 72

4.1 结构的静力风效应 72

4.2 结构顺风向的风振响应 74

4.2.1 顺风向动力位移根方差和设计位移计算 75

4.2.3 脉动增大系数、脉动影响系数和风振系数 78

4.2.2 顺风向加速度响应、风振力 78

4.3 结构横风向的风振响应 80

4.3.1 圆形截面细高结构的旋涡干扰风振响应 81

4.3.2 旋涡随机脱落干扰横风向风振响应 85

4.4 结构扭转风振响应 86

4.5 结构在风力作用下的自激振动 86

4.5.1 结构的横风向驰振 87

4.5.2 结构的颤振 92

5.1 高层建筑的动力特性 95

5.1.1 高层建筑结构的变形特点 95

第五章 高层建筑结构抗风计算 95

5.1.2 连续化高层建筑的振型与频率 96

5.1.3 离散化高层建筑的振型与频率 97

5.1.4 自振周期的折减系数和经验公式 98

5.2 高层建筑的顺风向响应 99

5.2.1 高层建筑顺风向静力位移计算 99

5.2.2 高层建筑顺风向动力响应与风振系数 101

5.3 高层建筑的横风向风振响应 105

5.4 高层建筑的扭转风振响应 106

5.5 高层建筑风荷载作用下的舒适度分析 111

5.6 高耸结构的动力特性 112

5.6.1 连续化的高耸结构 113

5.6.2 离散化的高耸结构 113

5.6.3 高耸结构自振周期经验公式 114

5.7 高耸结构的顺风响应 115

5.7.1 顺风向平均风作用下的响应 115

5.7.2 顺风向脉动风作用下的动力响应与风振系数 116

5.8 高耸结构的横风向风振响应 123

5.9 高耸结构安全度、适用度校核与极限风荷载 126

6.1.1 结构风振振型控制 130

6.1 结构风振控制的概念 130

第六章 结构风振控制的基本原理 130

6.1.2 结构风振控制装置设置位置的选择 131

6.1.3 结构风振控制计算方法 132

6.2 最优控制理论基础 134

6.2.1 线性系统状态空间方程 135

6.2.2 系统的性能指标 136

6.2.3 线性最优控制系统设计原理 137

6.3 主动控制的实时最优振型控制算法 142

6.2.4 按最优控制规律进行最优控制器装置的设计 142

6.4 主动控制的随机最优控制算法 147

6.4.1 广义动力风荷载的成型滤波器 147

6.4.2 结构风振振型控制的扩展状态方程和观察方程 150

6.4.3 随机最优控制的分离 151

6.5 被动控制的准最优控制算法 153

6.5.1 准最优控制的最小误差激励法 154

6.5.2 准最优控制的最小范数法 156

6.5.3 准最优控制的等效最优控制特性法 156

6.6.1 结构受控风振反应传递函数的计算 158

6.6 被动控制的传递函数算法 158

6.6.2 结构受控风振反应的减振系数 160

6.6.3 控制装置参数的优化设计 162

6.7 结构风振控制的计算机模拟 163

6.7.1 结构受控风振反应模拟计算的积分法 164

6.7.2 控制力的模拟计算 165

6.7.3 广义脉动风荷载的模拟计算 166

第七章 主动控制控制律设计中的其他问题 170

7.1 模型降阶 170

7.1.1 代价分析法 171

7.1.2 平衡降阶法 173

7.2 溢出 175

7.2.1 观测溢出与控制溢出 175

7.2.2 稳定性分析 176

7.2.3 溢出抑制 177

7.3 传感器与作动器的定位 180

7.4 鲁棒性 184

7.5 时滞 184

7.5.1 时滞的影响 185

7.5.2 时滞补偿 186

7.6 控制律的设计途径 189

7.6.2 高阶受控对象—高阶控制器—低阶控制器 190

7.6.1 高阶受控对象—低阶受控对象—低阶控制器 190

7.6.3 高阶受控对象—低阶控制器 192

第八章 粘弹性阻尼器对结构风振控制 193

8.1 国内外研究状况和发展趋势 193

8.2 粘弹性阻尼器及其在结构控制中的应用 197

8.2.1 粘弹性材料VEM 197

8.2.2 粘弹性阻尼材料动态力学性能 198

8.2.3 VED的构造 202

8.2.5 VED的力学性能和特点 203

8.2.4 VED的耗能机理 203

8.2.6 VED对结构控制的计算 204

8.2.7 VED参数的设计 205

8.2.8 安装VED的结构设计 206

8.2.9 VED在结构控制中的实际应用 206

8.3 粘弹性阻尼器的各种计算模型 207

8.4 粘弹性阻尼材料的分数导数模型的对比分析 210

8.5 粘弹性阻尼器对结构风振控制的设计方法 223

8.5.1 粘弹性阻尼器的设置 223

8.5.2 粘弹性阻尼器对结构的控制力 224

8.5.3 结构受粘弹性阻尼器控制的风振计算 225

8.5.4 粘弹性阻尼器数量及参数优化设计 227

8.6 粘弹性阻尼器参数对结构风振控制的影响 228

8.7 其他耗能构件 230

第九章 主动控制的近期进展 231

9.1 受控对象与控制器的联合优化设计 231

9.2 新型作动器及其他主动元件 232

9.2.1 反作用式作动器 232

9.2.2 压电式作动器 233

9.2.4 磁致伸缩材料作动器 234

9.2.3 形状记忆材料作动器 234

9.2.5 电流变流体 235

9.3 智能结构 236

9.4 神经网络在振动主动控制中的应用 237

附录一 蒲福风力等级表 238

附录二 全国基本风压标准值 240

附录三 风压高度变化系数 242

附录四 高耸结构沿高度直线变化结构的振型和频率 243

参考文献 244