建筑结构隔震与减震控制施工技术

建筑结构隔震与减震控制关键技术1．概况建筑结构减振防灾关键技术是利用控制理论的基本思想，通过在建筑结构上附加隔减震装置，通过对地震、强风等动力作用的抑制和利用，实现提高建筑结构综合防灾能力，保障人民生命和财产安全，减轻和避免地震等自然灾害对建筑结构损伤作用的目的。本项目根据国内建筑结构的特点和我国处于高烈度地震多发区的客观情况，以先进实用的隔震与减振装置开发为重点，立足于工程应用和产学研联合，经过多年的研究开发与技术攻关，开发了系列的具有自主知识产权的新型的隔震与减振装置，对这些装置进行了系统的理论和实验研究工作，提出了若干分析计算算法，并在具体工程中得到试点应用。形成了从设计和验算方法、配套装置到施工方法的完整系统的科技成果。在减隔震体系分析设计理论和算法方面，形成了建筑结构地震反应机理与评价、减隔振系统模型与分析计算方法、主动智能半主动控制算法三部分共十项理论成果，对于抗震设计具有一定的指导意义和参考价值；在新型减隔震控制装置方面，根据使用对象和控制目标研制了包括新型隔震控制装置、新型耗能减振控制装置、智能型和其他控制装置三类十种装置；在减隔震技术的产业化与技术标准化方面，通过积极的工程推广应用，不仅发现和解决了理论上和试验条件下难以显现的工程技术问题，并且积累了加工和施工经验，培育和锻炼了相关设计、生产和施工队伍，为我国隔震和减振技术的普及打下了基础。２.科技成果内容本项目在国家计委重点科技项目（攻关）计划专题（编号*****）、国家自然科学基金项目（编号*****）、****筑总公司科技研究开发计划等科研课题的支持下，通过***建设集团有限公司、*****集团有限公司等科研院校和企事业单位近30名科研人员历时10余年的不懈努力和联合攻关，对建筑结构地震和风致振动控制的基本理论和方法进行了研究，发展和完善了建筑结构减隔震（振）控制的理论体系和相应的实用设计方法，研制了多种性能优异的具有自主知识产权的新型减隔震控制装置，研制了多种性能优异的具有自主知识产权的新型减隔震控制装置，形成了从设计和验算方法、配套装置到施工方法的完整系统的科技成果，部分已应用于北京****（****办公楼）等近20余项实际工程，推动了结构减振控制在我国的推广应用进程。２.１减隔震体系分析设计理论和算法充分考察建筑结构在地震作用下的反应机理和隔震与减振装置的力学模型是有效实施隔震与减振控制的基本前提。本项目立足国内外研究前沿，对建筑结构抗震、隔震和减振理论和算法开展了全面的研究工作，不仅针对被动控制体系提出了相应的设计计算方法，对主动/半主动控制体系的智能控制策略也开展了大量的研究工作，形成了建筑结构地震反应机理与评价、减隔振系统模型与分析计算方法、主动智能半主动控制算法三部分内容，研究成果对于抗震设计具有一定的指导意义和参考价值。贯２冷.冬１识.苏１闪建懒筑原结服构草地惹震牧反捡应骡机哑理当与悟评颂价勾（搂１座）剥在持不稻同拳服瘦役马期涨内歉结棚构身抗浸震涨设勺防乘水坏准弹的和简雁化就计做算标方兵法等我肠国瞎现杨行议建异筑温抗感震亿设冒计笛规己范染以郊5尊0尺年翻为阳设允计然的堪基候准跳期兆，辽要赖求掠结荣构罩在该此何期驴间岭满滑足邮具择备吓正聪常袭的惩服览役煤性蔑能屈。眼显透然锤这仍种茎标激准酱服笔役土期坐是武针办对眠大饥多闯数短普已通陈建绿筑锻物煌而肃言胶的房，挎不血同仁的舅建等筑刊物乎所甲要堵求昨的邻服补役陶期虚长随短旅可奋能乓会廊有蹲所别不据同种。灯关渡于贸抗矮震耕设膨防致烈滤度蹄和墙对娇应渐的白地航震还重搁现竟期低（顽与梁超瓜越弟概习率拍对滤应碗）兽的亲规践定庙以宣“颠中灯震秀”袜(扬基校本蛛烈昆度兼地姐震栽)姻烈环度蹲为蚊基般础肺来碍确影定臣“染小把震睬”悼和缘“稿大处震掀”酸对航应云的战烈炸度声，屋“垄小敏震丸”汉和够“碰大喊震紫”候的裤概灰率辩含诞义株实厨际牧是扁平余均舞意堪义闻上洒的餐一绣种克人武为课的年约项定月，泼对萝于启给怜定汗的治地密区波或护场计地迟，梁如炎果斜明总确军规怖定虎“厉小打震厉”罩和投“疮大僻震浇”臣的堪重将现樱期蜡分处别恨为扎5蚕0读年肌和湖1精9幕7驼5倚年吊，虫相灶应钞的刊烈汇度括就淘不役能夏保吧持磨比石“雕中昆震牵”足减考小犹1汤.尤5秆5妈度校和求“皆大就震薄”熔增继加翠1势.介0虫0蓝度换，擦反坛之涂，单如震果扁“拖小扩震掀”握和秒“京大座震议”狡明蜂确羊为虾比绿“上中偏震岔”副减做小逃1剂.宋5根5笨度旗和窑增班加例1镰.都0隆0于度标，袜相辉应佩的蜻重搬现膏期汗就茎不刮能苍保彻持悟为但5践0崇年杜和栽1绒9懂7浴5鹊年俱，构这梯是分抗恼震晚设验计象规小范板中惹设浑防挺水言准昨概励率忧含善义祥中使存败在子的脆不间明绳确星的要一呆方市面蠢。嘉目济前津抗漠震嫩设谷防秧标扰准授中鸭的柔“戚三肤水塘准退二询阶康段体”踢设直计盏，省名须义农上弹以络“圆小纲震何”块时劲的两抗限震狗强访度拌验踩算庆为染主细要盐对摊象层，危由艳于托其耻概求率逐水王准爽并趋不咽是总“兔小宁震禁”重时北的虹实袭际关值古，戴而裁是老发御生僻基仪本师烈挠度绍地厅震玻的蒸概蝶率捡水知准探，温因仁此妖是科在抬一进定目延固性男要昆求灿之背下净对敌基络本雷烈驶度筋地照震恼的吼验影算倾。举工生程到界嫁迫絮切割希欺望液有昏一苦个酱简职单长的栽抗债震筹设幕防纺水侦准散估真计脑方劳法雅，刺以盟便冻了脊解睁设膝防桶烈荷度施随目服盟役民期扯的扔变备化毫规扎律漆，榴因票此守本震项帮目虫假古定疫“窜小丽震焰”虾和副“怜大防震统”赠的连概捉率蛛定掀义妨是历确号定站的畏，梨与接“沫中盛震退”巡相我比冷其从烈姓度具差抹异皮在缓平型均服意免义欲上宰分自别怒为速-喊1倒.超5察5演和疗+扮1箱.共0客0肚度屋(颤对胆9缠度奶区箭为重+竞0财.土5壤0闭度淹)决。狱基目于滚“妥小竹震途”截和支“蛇大寻震奉”等间狡的雪近煤似洗比仓例承关浑系允，补通咏过度二完次恨项错插沉值北得恶到诊了鞭不豪同晋概荒率效水庄准惨(久重眉现甲期茂)屡的国设木防奸烈涉度裙和椒抗偶震湾设层计穗地发震垃动饿参则数每的海实床用啦计晚算助公鉴式击。均所怨提耍出具的炭对值不乖同转服治役涝期肺内膜设怨防斯烈骡度傍的索估爆计抽方荡法岩，坛可垫用凶于锅重扫大最工扛程昂的僻方减案第和握初零步蛛设光计削和线一葱般升工没程宾的防抗绕震佳设挠计系。瞎侵（婶２旅）厌初基说于洲反追应也谱畅的罩复闪振哄型国叠勒加誉方蚂法率大丰量合工士程慌实绍践基表选明园，例尽坐管壁依悠据限现单行对抗爹震牧规狱范烈设医计孩的糠建益筑羽物做在贴地睛震湾作众用束下轨可遥以浙有世效缎避旷免遥人干员域伤兄亡舍和迎控躁制红结键构滑的脉破患坏比程瞒度须，垂然邻而嫁由锋于雾性怕能腿下愉降圣和搅维睬修疫耗和资削所碍造娃成歉的奴经吃济恶损鄙失嗓却楚往早往咐很幕大允。丛正贺因晕如瓶此跃，著基圆于特性敢能级的上抗稼震饱设是计盟理骄论撑日叛益浆受搞到皂重篮视忽。民基昆于盖性旅能尼的邀抗木震辽设策计尊的锄基凯本银目能标售是废要舌全芽面鹿考裤虑慧地公震背可催能却造缴成塘的傻各秀种负危黄害碗，柳有岔针亩对钓性讨地谣采焰取态防眠范屿措方施参，序与救传鹊统房的湾抗棋震锐设祝计厌相奏比宴，服主假要强体钢现嫩了拥精舰细佣化碰、伯数生量双化捎和瓜多架样次化僵（搂性碗能床目贿标珍和字设痒计甜标箩准次）怨的度特片点横，瞎将疤以窝经委验嗽为沙基锈础峰的批设遣计逮上拜升倡到之理波性棉和柴定转量层的缓设顺计生。硬本馒成截果究结伯合死消立能蒙减矩振缴系寄统毅发维展池了猜抗渴震由性渗能膛设蝇计吨方临法胶，自提蓝出升了引基紫于症复锋振缴型蜘结佣构决地赢震难反百应版解骂耦洞技澡术向，绕发庸展遮了摘大幻阻杜尼悟系裙统枝的漫地历震遣反怒应惹振钳型从分袜解剪理谊论史。五研丹究偿了培一错般猾非视正朋交绣阻衬尼控结攀构喂在喘地足震励地运面美运葵动象影跨响案下蓝的常动特力师反小应油分刊析程方辈法杀，前此椅方毅法锅将融复劣振挂型谣地稻震活响食应访叠站加疾解乡中络关灯于剥余塘弦相函璃数阳的碎杜镰哈勤美萄积善分担表谅示往为裳该米相敌应择模留态艇地岭震细位缠移扑和激速菌度稳响清应浸的符线夜性项组咸合通。逼本擦项爆目炒研俩究延中罢提茂出还的锤基运于该反染应简谱言的仿复璃振午型帅叠咽加辰法薪（润建摸立蓄于沾复明振是型势分句解都理升论着的级基近础阶上转）音对图于崖按张照晌抗炊震耗规酸范裕设外有间消址能糖阻等尼额器虾的妇减罪震凤系问统码如锹何想有龄效嫌进豪行剖地挤震权反住应皱分企析怎具当有盘重口要贺的描理纠论元意惰义孙和棉实岔用芳价往值秀。质为唉了斑计驼算震的回方使便资，镇通敲常宁假醉定端实务际汽工孙程垦结摸构处的笑阻射尼惊特昂性么为摔系术统超质盗量池和夏刚槐度懂矩吩阵狱的谢线距性甩组柔合络，响即畏所带谓钓的悬瑞却利庙阻凝尼痕，铺从腿而屯可饰以糊使房问应题坑按纹经幕典覆无弯阻留尼登振仔型拦解脊耦茂。轮实慕践湿表仔明禾，荷比围例巧阻切尼滨的颠假谈定睡对群阻核尼郑较桃小库、榜质信量尾和党刚降度绢分遗布并比夹较锅均垦匀胖的贤建述筑佩物犯是改可班以夸接昏受肌的撤，痰此谷时已，野系漠统民动仅力再学拥问妄题明可指以朗近亡似姓按递经品典潮振咱型但解炼耦邪，茅进月而铁求鉴解葵体蔑系内反缠应档。嫩然盒而获当饶动猜力员系障统料的辛上挺述被特趟性键分怠布稼很运不乒均门匀枪时冒，悠比英例意阻炸尼油结躁构近假租定袄会饰给骨系喊统邻动末力暮反河应盟分爷析赴带穗来题显据著筒的舌误引差祝。茂随玩着抗阻房尼各器卷的湿广亦泛烤应蒜用协，药结掀构肌的辰阻献尼茅可印以监比悉较种大扯，睛并问能拿按茂照宝设肌计涉要钓求字设支置擦。白这杀已追成冒为置改钩善兄结闻构维抗况震逼性配能皇的信重蒜要伐手钳段火。大在决这仍种疾情侮况傅下梅非识比容例钞阻昌尼寨问算题阅也您可踏以灯看历成底是点抗肥震包性敬能超设压计铲的职一遣个蝇组翻成粱部逆分逐。究另滑外液，察对冻于阵非源比熊例坐阻逗尼榆体完系新，翼用星经轻典承振科型颈分探解好，垄使愉各僚振缴型暮广检义笛坐疼标耗硬吧性叔解兼耦湾，榨然扛而池可金能理即雁使央考谈虑廊了演所啦截惯取乏振泡型炉广哀义钢坐呆标帐间色的姓相运关题，腐有拆时踢也霜会避产秧生工较首大赶的仍误蜜差育。罪因缴此境采率用亡理想论脂上架严掌谨蒙的努复鉴振掩型袭（别非蚕经葡典需振萌型惹）抹分露解肌法证来衫计喉算播或灵分快析毫非盏比巴例酿阻仙尼头系堤统为的元反负应碍是纪很前有题必汉要债的凭。席本魔成究果吹将汽二疑阶客微闹分仅方惑程秩降弯阶等化志为挺一誓阶选微色分芦方略程顿，醉然位后舞解好耦权求咏解三各叼个续复叛模挠态碧，户最纠终争将宽一终般纤有串阻晚尼降体擦系们的调地骆震钳反像应缓按睬照胞复暗振瓶型吉分盏解窑法负看醋作推N矩个交单吹自就由区度路体忘系旧对询同出样穷基棉底于运匀动歇下羡反仰应啦之珍和遣，辞所候不觉同吹的境是殖在炒这船种蹈情趴况严下皆每指个驻单我自圾由洋度配体菌系首的祝反挤应芹都驾是包由棕位译移亩和乖速必度斤两懒部站分废组矛成渔。际为逼了房将偶非炉比羡例差阻兼尼宣系饰统起地君震择反助应漆复巡振著型归叠系加干的图一谢般牛公取式胖能锅应险用狡于圾根喜据蒙给己定馆的桐反制应显谱喷（所包贼括禽规挖范烈谱角）死计圣算锄最叼大裳反俱应会，寄与侵经怕典登的其无谈阻作尼拒振包型久分涉解薯方坚法筛一剃样培，宁需怕要血解盈决侦各赴振获型勒的编随梢机饶耦词合突问铅题集。约对哈于败非株比狐例虚阻溉尼嚷系洒统巨，众由释于江各贸振诉型没的逼地奏震悟反宗应滩不耳仅闪与浇对板应痰质圣点掠系招的戏位宋移斧反蜻应阳有血关妥，炸而晃且熟还厕与亲速抹度宋反悦应殿在葡振冒型铺组染合开方笨面逗将锹面洒临尸更秆大惊的痰困米难畅。从应易用武反释应黄谱东振晌型宵叠拢加港方驳法鬼在云一桂般播情遭况段下搏仍陕有亲可呜能价获斤得凉地云震糕反查应阁最勤大咱值饥的慨较兰精糠确箩结背果更，逼在贸一英定层保悉证摩概恭率案之盖下载提爸出忆了鄙两肆种肆近麻似泛分轰析颠方馋法屋。缺理观论油分溪析肢及闷算波例醒比盯较殊表膝明土，辈所顷提眼出优的锐反监应存谱雹叠许加饿方并法酬可弦以呆直搭接狠应等用奔于株设腾置省阻厅尼而器扮的怎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在每一采样周期内都呈指数规律变化，这一假定可能会使主动控制在工程实际中较难实现。本项目显式地考虑控制器的额定能力，假定地震作用和控制力在每个采样周期内呈线性变化，提出了改进的瞬时最优控制算法，该算法可以使控制器的额定工作能力得到充分的、合理的利用，并可获得明显优于J.N.Yang的瞬时最优控制算法和经典线性最优控制算法的控制效果。（３）结构离复位控制策略离复位控制策略的核心思想是限制结构零位置穿越速度以尽可能孤立每个往复运动，防止动力效应的累积。以此为基础，可以与模糊控制理论相结合形成具体的控制算法，包括离散控制和连续控制两种。本项目提出并进一步发展了离复位控制策略，并分别结合相平面法和模糊控制理论，提出了相应的直接控制法与间接控制法。离复位控制具有类似智能控制的优点，直接法是指作为一种分级振动控制方法直接实施，间接法是指用于生成结构模糊控制系统的控制规则，与模糊控制结合使用。无论采取两者中任一种途径，离复位控制均无需建立控制系统的精确数学模型即可有效实施控制，容许结构控制系统本身内嵌的参数不确定性、非线性和时变特性等因素存在，具有容错性强、鲁棒性好等优点，相比传统控制方法更符合结构振动控制工程的实际特点。２.２新型减隔震控制装置本项目立足工程实际需要，开发了一系列新型的隔震与减振控制装置，进行了相关理论研究、性能试验和效果测试，建立了其分析模型和简化设计方法，相关成果获得多项国家发明专利和实用新型专利，部分技术在实际工程中取得了很好的应用。根据使用对象和控制目标可以分为新型隔震控制装置、新型耗能减振控制装置、智能型和其他控制装置三部分。２.２.１新型隔震控制装置（１）竖向和三维隔震装置基础隔震与设备竖向隔振技术已取得了令人瞩目的成果，并广泛用于工程实践中。但是，对于地铁运行诱发的环境振动与竖向地震引起建筑物的竖向振动隔振（震）研究却相对非常薄弱。在这样的背景下，本项目提出一种采用铅芯橡胶支座和碟形弹簧的串联组合系统作为三维基础隔振（震）装置，它不仅具有三向适宜刚度和阻尼性能，刚度易于调整，而且加工制作容易，性能稳定。铅芯橡胶隔震支座是建筑基础隔震技术中普遍使用的隔震元件，由多层薄钢板和橡胶片交替叠合经热硫化而成，然后在其中心孔压入铅棒，具有较大的初始水平刚度，能有效的控制地基微震动和风振动的影响。铅芯橡胶隔震支座不仅具有制作工艺简单，经济性较好，同时具有适宜的水平刚度和阻尼性能，能保证良好的隔震效果。同时，通过橡胶支座第二形状系数S2、橡胶材料硬度和铅芯直径的调整，较容易改变橡胶支座水平刚度和阻尼性能。但是，铅芯橡胶隔震支座的竖向刚度很大，常常是水平刚度的几百倍以上。因此只能降低水平地震对上部结构的地震反应，而对于竖向地震动没有多大的隔震效果。将铅芯橡胶支座和碟形弹簧串联组合，取长补短，形成一个具有三向适宜刚度和阻尼性能的三维基础隔振（震）系统。既能有效地降低水平地震对上部结构的地震反应，并且构造简单，易于实现。本成果研究和探讨了铅芯橡胶隔震支座和碟形弹簧支座的构造、特点和性能参数的计算方法，据此提出了三维隔振（震）支座的设计原则和方法。（２）变刚度隔震保护装置、隔震软着陆保护装置本成果发展和改进了基础隔震变刚度保护措施，即通过在隔震层引入附加弹簧来改变结构周期，选取了恰当的参数，减小了隔震层变形。按照多质点结构分析模型建编制了弹塑性分析程序。进行了地震模拟振动台试验。理论与试验分析结果表明：变刚度隔震保护方案是合理可行的，能有效改变结构动力特性，减小隔震层变形，同时还能使上部结构层间剪力不明显增大，具有很好的应用前景。深入研究了基础隔震软着陆保护措施，即通过在隔震层增设一种由承载橡胶支座和一端具有摩擦滑动面的、在正常使用状态下增设不受竖向荷载的后备支座组成的并联隔震体系，用以防止承载橡胶支座发生大变形失稳破坏。在理论分析的基础上进行了地震模拟振动台试验，验证了限位保护措施的效果以及轴压力转移的情况。理论分析与试验结果表明：软着陆保护能有效保护承载支座免遭失稳破坏，同时还能提供附加的阻尼，可以同时将隔震层和上部结构的层间位移控制在允许范围以内。软着陆保护为实际工程应用提供了必要的理论与试验技术支持，不失为一种经济有效的基础隔震保护措施。２.２.２新型耗能减振控制装置（１）变间隙型、自复位型粘滞流体阻尼器粘滞阻尼器是一种速度相关型耗能阻尼器，本项目为了促进耗能阻尼器的产业化和工程实用化，对各类粘滞阻尼器进行了详细的研究，研制和开发了包括单出杆、双出杆、孔隙式、间隙式、组合式阻尼器（缓冲器）等结构形式的一系列粘滞阻尼器。本项目对各类粘滞阻尼器的性能及速度非线性指数进行了详细地对比研究，并得出了一些规律性结论。双出杆粘滞阻尼器拉压力相同，容易提供较大阻尼力，适用结构范围较广；单出杆粘滞阻尼器具有拉压力不平衡的缺陷，但也具有特殊的用途，本项目利用该特点研制了一种具有自复位能力的粘滞阻尼器，缸内装有高压缩性的粘滞材料，当活塞受到压力时，活塞向缸筒内部进入，粘滞材料从间隙中流动产生阻尼，粘滞材料受压缩产生弹性力，能使活塞迅速复位，承受下次缓冲。但这种阻尼器只能承受压力不能承受拉力。为了使该缓冲器能够承受拉力，采用了一种转化装置，这种装置能够把拉力转化成压力，使这种具有自复位功能的粘滞阻尼器能够承受拉压作用,可以作为具有承载力（承受静载）的支座式阻尼器使用。被动控制是需要外部能源和只对某种设定地震动特征和结构响应进行的控制，其调节能力相对比较弱。假如输入地震动偏离预先设定的情况，控制的效果将大大减弱甚至失效。主动控制可以实时调整控制器出力或状态，但其稳定性问题、能源需求问题长期以来难以得到很好的解决。结构减振控制系统的性能绝大程度上由装置和算法所共同决定。控制装置是控制作用的实际执行者，也始终是控制研究的重点。随着理论研究的深入以及控制对象趋于多样化、复杂化，结构控制对控制装置的要求逐渐提高。如果能够依据主动/半主动控制法则对控制力的需求以及反馈机理，设计出具有近似于半主动控制功能的被动控制系统，将大大简化结构控制的实现，为工程实用化提供一种简单、经济、高效的实现方案。本项目提出一种变间隙式粘滞阻尼器，通过改变间隙式粘滞阻尼器的间隙达到以被动方式实现半主动控制效果的目的。这种变间隙式粘滞阻尼器，缸体内壁采用中部内径最大，靠近端部内径逐渐减小的变内径旋转曲面，活塞的纵面也采用同样曲率的中部内径最大，靠近端部内径逐渐减小的变直径旋转曲面。亦即缸体内壁的纵截面为关于缸体中部对称的变缸径曲面，活塞的纵截面为关于活塞中部对称且曲率与缸体纵向截面一致的曲线形式。缸体内径和活塞的纵向直径的曲率一致使得粘滞阻尼器的活塞和缸体保持均匀的间隙值，当阻尼器活塞由缸体的中部向端部运动时，活塞和缸体间的间隙减小导致阻尼器的阻尼系数随之增加。也就是说，阻尼器的阻尼系数随着阻尼器缸体与活塞的相对位移的增大而增大，从而提高阻尼器的耗能能力。仿真分析表明，随着振动幅值的增大，变间隙粘滞阻尼器的最大出力也相应增大。在振幅值较小时，两种阻尼器的最大出力相近，变间隙粘滞阻尼器的出力小于一般间隙式粘滞阻尼器，但耗能相近；随着振动幅值的增大，变间隙粘滞阻尼器的出力大于一般间隙式粘滞阻尼器。在振动幅值达到变间隙粘滞阻尼器的行程时，变间隙粘滞阻尼器的最大出力远远大于一般间隙式粘滞阻尼器。当地震激励的强度不确定时，变间隙粘滞阻尼器对位移的减振效果保持恒定，整体减振效果优于一般间隙式粘滞阻尼器,考虑到尚不能对未来可能发生的地震动的强度做出可靠的估计，变间隙粘滞阻尼器的应用将提高结构的安全性能。（２）剪弯型铅合金阻尼器本项目研制了一种剪弯型铅合金消能器。剪弯型铅合金消能器由耗能铅体、传力件和螺栓组成，也可在铅体外加设约束件。它是通过铅体的剪弯变形来耗能。设置一定的偏心距，使铅体承受一部分弯矩的目的主要是增加铅体的变位量，另外偏心产生的弯矩使铅体部分受压，又增加一部分摩擦阻力。这种消能器的滞回曲线相当丰满，滞回曲线基本呈双线形。为了减小结构物在小震和风载作用时的变位，还在铅消能器上并联了钢棒，使钢棒与铅体共同工作。由于钢棒的刚度较大，小变位时它将承受大部分荷载。钢棒未屈服时它不起耗能作用，所以滞回曲线比较窄；钢棒屈服后滞回环又渐趋丰满。进行了钢筋混凝土结构消能支撑伪静力模拟试验，取得了较好的减震效果。（３）高效阻尼（HEDC）控制装置本项目提出一种高效被动阻尼控制装置（High-efficientPassiveDampingController，即HEDC），具有放大阻尼器两端相对位移反应功能，可以在结构的层间位移较小时就开始发挥作用，以改善和提高结构在中小地震作用或风荷载作用下的正常使用环境和居住者的舒适性；在强烈地震作用下，该装置可以使阻尼器产生比普通被动阻尼控制装置更大的变形，从而更多地耗散地震能量，以确保主体结构的安全性。具有放大阻尼器两端相对运动功能的高效被动阻尼控制装置（HEDC），由互相连通的两个液压缸、活塞、导杆、阻尼器和水平抗侧力构件等组成，液缸内充满了压缩性很小的液体。HEDC的阻尼器可以是摩擦耗能器、金属履历型阻尼器、活塞式油压阻尼器以及粘性和粘弹性阻尼器等。该被动阻尼控制装置具有放大阻尼器两端相对运动的功能，通过调整上、下两活塞的面积比将使阻尼器两端产生比普通阻尼器更大的相对位移，从而提高阻尼器对受控结构所产生的附加阻尼，该装置无需对阻尼器的工作性能、加工维护等提出额外的要求，通过合理设计上、下两活塞的几何尺寸及支撑（或其它抗侧力构件）的刚度，就可以将结构与支撑的位移之差通过液缸放大，使阻尼器产生较大的变形，从而充分发挥阻尼器的工作潜力，故该装置将具有良好的减震（振）耗能效果。通过对单自由度结构体系、多自由度体系运动分析和地震作用下的动力仿真计算和优化分析表明，具有位移放大功能的高效阻尼（HEDC）控制装置可以比普通阻尼控制装置更有效减小受控结构的相对位移反应，取得远远优于普通无放大功能阻尼控制装置的控制效果。（４）新型悬吊式调谐质量阻尼器为了提高悬吊式调谐质量阻尼器(TMD)的工作稳定性，防止配重块的抖动和扭转，并克服其阻尼装置需要频繁检修更换等缺点,本项目提出一种新型悬吊式调谐质量阻尼器装置，该装置不仅能够减小和控制结构多个方向的水平振动，而且避免了配重块的扭转和抖动，而新的阻尼方式可以长期使用无需维修更换。所设计的悬吊式调谐质量阻尼器减振控制装置包括十字形万向铰、配重块、刚性吊杆、摩擦阻尼片、拉簧；其中，十字形万向铰与主体结构连接，十字形万向铰转轴的轴端周围设置摩擦阻尼片，配重块通过刚性吊杆悬挂于十字形万向铰的下部，刚性吊杆的底部采用拉簧与主体结构连接。用刚性吊杆代替柔性吊线，可以避免配重块的扭转和竖向抖动，而采用的十字形万向铰能够保证TMD对各个水平方向均起到减振控制作用。摒弃了传统的活塞式阻尼器，而采用包裹在十字形万向铰转轴部位的摩擦阻尼片来提供TMD的阻尼，通过调节摩擦阻尼片的预紧力可以方便的调节TMD的阻尼。摩擦阻尼片制作简单，不存在活塞式阻尼器的渗漏和参数不稳定等问题，可以长久使用而无需检修。为了提高TMD对地震等冲击性作用的控制能力，本项目提出一种调速型调谐质量阻尼器。利用磁流变阻尼器锁紧TMD与主体结构，调节TMD和结构的相位关系，减少频率失调带来的控制效果的降低。调速型调谐质量阻尼器在冲击型荷载作用和TMD失调情况下的控制效果明显好于传统被动TMD，不存在大震时主动控制难以解决的能量问题，易于实现，成本较低。２.２.３智能型和其他控制装置（１）巨电流变复合叠层橡胶支座中低层房屋采用叠层钢板橡胶支座进行基础隔震，可以大幅度地提高抗震能力，但也存在一些不足，即当隔震建筑遭遇地震波中的低频成分时仍存在发生类共振的可能性。由于隔震层的刚度比上部结构层间刚度小100倍，甚至更小，变形将集中发生在隔震层。为使隔震层具有较大的变形能力，需要采用直径较大的隔震橡胶支座，但水平刚度和造价一般就要增大。出于经济方面的考虑，橡胶支座直径不可能用得太大，且一经投入工程使用，其刚度和阻尼就不能再加以改变，地震时的水平位移就有可能会超过其变形极限，导致发生失稳现象。如何确保橡胶支座在罕遇地震或长周期地震时的安全，同时控制上部结构地震反应是一个急待解决的问题。本项目采用新型巨电流变液设计了三种电流变阻尼器，研究了智能隔震保护技术，对触发限位型电流变阻尼器隔震结构进行了理论分析,编制了程序，通过实例分析，探讨了其在限制支座大变形中的作用，选取了恰当的参数。同时，对采用剪切阀式电流变阻尼器结合各种算法进行了智能隔震仿真对比分析，编制了分析程序，设计了模糊逻辑控制和位移限值控制算法，综合考虑了隔震周期、隔震层阻尼比、上部结构刚度、上部结构阻尼比、半主动控制中不同的权系数对控制效果的影响，选取了适宜的区间范围，考虑了土和结构相互作用的影响。此外，还设计了一种具有较大粘滞阻尼系数和可调系数的双出杆双缸电流变阻尼器，进行了仿真分析。结果表明，电流变阻尼智能隔震是很好的隔震保护方案，能有效地改善被动隔震系统的性能，可用来防止隔震层因过大变形而失效破坏，同时也能控制和减少上部结构地震反应。此项成果为进一步的研究和实际应用奠定了基础。采用磁流变阻尼器和改进的实时控制程序进行了振动台半主动控制试验，通过和基础固定、基础隔震的对比，验证了该阻尼器在瞬时最优、模糊逻辑控制、位移限值控制算法以及零场控制和满场控制的效果以及相对于一般基础隔震的优越性。试验结果表明：智能隔震系统不仅能够大幅度减小隔震层的水平位移，有效保护隔震层和隔震支座，上部结构层间位移反应和加速度反应也得到了有效的控制。采用智能型隔震系统能够有效改善隔震结构的性能，大大提高隔震建筑的安全可靠性。（２）逆变型磁流变阻尼器现有的磁流变阻尼器(Magnetorheologicaldamper简称MRdamper)技术存在诸多的优点也已经有小范围的实际工程应用，对于本项目而言，进一步提高磁流变阻尼器的性能，降低其造价，简化其设计方法从开始就是一个主要的研究目标。针对现有磁流变阻尼器的若干不足，本项目利用电磁—永磁复合磁路设计原理提出一种新型的逆变式磁流变阻尼器，理论分析及试验表明所提出的设计方案切实可行，不仅丰富了磁流变阻尼器的结构形式，也为具体结构减振控制应用提供了可供选择的磁流变阻尼器设计方案。现有磁流变阻尼器在接通电流时阻尼工作区域的磁场强度增加，阻尼器的阻尼增大，而切断电流时磁流变阻尼器仅仅提供有限的粘滞阻尼力。为了提高磁流变阻尼器的动态可调范围，一般需要进行合理的设计使得磁流变阻尼器在切断控制电流时粘滞阻尼力尽可能小以满足控制律要求，同时为了使得磁流变阻尼器即使在控制器失效时仍能提供足够大的阻尼力，则希望磁流变阻尼器的不可控阻尼维持在一定水平，这给实际的磁流变阻尼器设计带来困难。对于大多数的工程应用情况，磁流变阻尼器处于较大阻尼状态对减振控制比较有利，维持一定阻尼是磁流变阻尼器发挥其耗能能力的重要前提。为了实现磁流变阻尼器逆变的设想，可行的途径是在不通电流时使得磁流变液处于一定强度的磁场作用下，而通过电流时磁流变液所处磁场强度减小。通过永磁体可以很容易的实现不需要电流的永磁磁场，一种办法是将永磁磁路引入磁流变阻尼器磁路设计，建立一种永磁磁场和电磁场共同工作的复合磁路，利用并行（支路）磁路的设计原理，合理布置永磁体和电磁线圈，通过电磁动势影响磁力线的分布，从而改变磁流变液所在区域的磁感应强度，实现接通电流时阻尼变小，关闭电流时阻尼增大的逆变效应。为了引入永磁磁场以及实现电流调节磁场的目的，最关键的一点是保证永磁体和励磁线圈的正确使用，为了避免永磁体的直接退磁，逆变复合磁路通过电磁磁通改变永磁磁通的流向，从磁路上讲会存在一个理论上的辅助气隙。在实际磁路设计中，辅助气隙可以由一定磁导率的半导磁性材料（较低磁导率的钢材）来实现。为了具体在磁流变阻尼器上实现复合磁路，本项目设计的一种逆变式剪切流动式磁流变阻尼器，该磁流变阻尼器除磁路部分外其它构造与现有技术的磁流变阻尼器相同。在这个设计方案中，励磁线圈仍然绕于活塞中部挖出的凹槽内，与常规磁流变阻尼器不同的是活塞的中部采用了低磁导率的中心连杆（高强无磁铝或铜合金），线圈的内部仍然有部分的高导磁铁芯，但是铁芯的中部断开加入低磁导率无磁合金环作为辅助气隙，在线圈的外部安装有环形或棒形的永磁体。合理设置辅助气隙的大