建筑结构减振防灾关键技术与应用

2008年度国家科学技术进步奖二等奖。 2100433B

主要完成人：贾 洪，李爱群，闫维明，周锡元，纪金豹，程文瀼，徐茂义，李振宝，张志强，姜大力

主要完成单位：中铁建设集团有限公司，北京工业大学，东南大学，中铁十四局集团有限公司

《建筑结构施工预变形控制技术与应用》“十一五”科技支撑计划：建筑结构高效施工关键技术研究（2006BAJ01B04）。

颗粒调谐质量阻尼系统是对颗粒阻尼和调谐质量阻尼有机结合的新型阻尼系统，既能有效拓宽调谐质量阻尼的减振频带、提高减振效率和耐久性，又为颗粒阻尼的结构工程应用提供了实现途径。本课题将探索该新型阻尼系统的减振机理及应用于建筑结构振动控制的效果。通过振动台和风洞模型试验，以及相应的数值理论分析，总结减振规律，揭示工作机理和物理本质，着重考察对于地震和风振的振动控制效果；建立建筑结构附加该阻尼系统的精细离散元模型和等效简化算法，进行参数敏感性分析及优化分析；提出合理的设计方法，明确相应的核心技术、设计流程、构造、制作、安装和测试要求，并用于指导工程实践。深入开展该组合减振技术的理论和试验研究，有助于透彻理解该类非线性系统的减振机理，对于提出一种新的建筑结构被动控制技术的解决方案具有重要的理论和工程意义。

结构中的负刚度可以增大结构的阻尼比，降低结构的自振周期，减小结构的地震反应。本项目针对已有的被动负刚度装置，拟采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法，研究结构中的被动负刚度装置在地震动力作用下对结构的减振机理及减振控制策略。提出考虑带有刚度非线性负刚度装置的结构简化计算方法，研究被动负刚度装置在结构动力反应计算中的减振机理并建立优化目标函数；提出被动负刚度装置在结构中的优化布置方法，研究安装于上部结构各层中的被动负刚度装置负刚度值的优化设计问题；根据负刚度优化设计值，对被动负刚度装置的可调参数部件进行调节，或对负刚度装置进行改进，并通过试验结果和数值模拟的对比来进行验证，从而提出了减振控制策略。本项目对被动负刚度装置实际应用的研究，对结构抗震减振具有重要的意义。