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摘 要

重庆大学测试结果显示，苯菲尔框架结构存在大幅低频振荡现象，会对结构产生不利影响，亟需减振控制。文章利用ANSYS14.5对现有该框架结构的有限元分析模型进行动响应分析,包括模态分析和谐响应分析，其中模态分析确定原框架的振动频率及阶次振型，谐响应分析确定振动峰值及峰值对应的频率。将两种分析结果进行对应观察，确定峰值对应振型，从而确定大幅低频振荡主要是由14.50m平台的100V10主振源引起的。本文研究通过对苯菲尔框架进行结构优化来实现该结构的减振控制，主要减振方法和工作内容包括：

1. 结构降层减振方法研究，具体通过改变结构刚柔度和重心位置来减小结构振动幅度。
2. 在适当位置安装橡胶隔震支座来实现减振，主要通过消耗传递中的振动能量实现降低振幅的效果。
3. 通过有限元分析软件对优化后的结构进行动响应分析。对比分析不同减振方案的实际减振效果，综合选择将两种减振措施合理混合应用的方案为最优减振方案。同时提出可能的更优减振方案，为以后苯菲尔框架结构的减振控制提供新思路。

关键词：苯菲尔框架；减振；结构优化；降层；隔震支座

Abstract

Test results from Chongqing University show that there is a significantly low frequency oscillation phenomena existing in the Benfield framework that may do harm to the structure. So we need to control the vibration of the structure as soon as possible. In this paper, ANSYS14.5 is used to analyze the dynamic response of the finite element analysis model of the frame structure, including modal analysis and harmonic response analysis. We can learn the vibration frequency and order modes of the original frame from the modal analysis, and then take the massage of the vibration peak in the harmonic response analysis. Make a comprehensive consideration of the two kinds of analysis results. As a result, we gain that the main reason of substantial oscillation is the main vibration source 100V10 on the 14.5m platform. In this paper, we try to optimize structures of the Benfield framework to realize the vibration control. The main vibration reduction method and the contents of work are as follows:

1. The vibration reduction method of structure layer reduction changes the rigidity, flexibility and the center of gravity of the structure to reduce the vibration amplitude.
2. Arrange the rubble bearings at the appropriate location to consume the vibration energy during energy transportation to achieve the reduction of the vibration amplitude.
3. Do the dynamic response analysis of the optimized structure by the finite element analysis software. we compare the actual vibration control effects of different schemes and finally choose the synthesis of two kinds of vibration reduction measures as the best one. At the same time, put forward a possibly better vibration reduction scheme, which can provides a new idea for the vibration control of the Benfield framework in the future.

Keywords：Benfield framework; vibration reduction; structure optimization; layer reduction; rubble bearings

目 录

第一章 绪论

1.1减振措施

1.1.1工程结构减震控制

1.1.2高层建筑抗震设计

1.2本文主要研究内容

第二章 苯菲尔框架现状与减振方案

2.1框架结构概述

2.2苯菲尔框架有限元分析模型的建立

2.3原苯菲尔框架结构的动力分析

2.3.1模态分析

2.3.2谐响应分析

2.3.3结果分析

2.4减振方案

2.4.1降层减振

2.4.2橡胶隔振支座

2.4.3降层并使用橡胶隔振支座

第三章 降层处理后苯菲尔框架结构

3.1降层方案

3.2降层后苯菲尔框架结构的动力分析

3.2.1模态分析

3.2.2谐响应分析

3.3减振效果分析

第四章 采用橡胶隔震支座后苯菲尔框架结构分析

4.2框架结构底端支撑处安装隔震支座

4.2.1隔震支座的布置

4.2.2底端支撑布置隔震支座后的动力分析

4.3100V10设备支座处安装隔震支座

4.3.1隔震支座的布置

4.3.2振动源支座处安装隔震支座后的苯菲尔框架结构的动力分析

4.4减振效果分析

第五章 降层兼安装橡胶减震支座后的苯菲尔框架结构

5.1具体减振方案

5.2综合优化后苯菲尔框架结构的动力分析

5.2.1模态分析

5.2.2谐响应分析

5.3减振效果分析

第六章 综合分析及结论

致 谢

参考文献

第一章 绪论

传统意义上的抗震一般是指抵抗地震灾害。地震具有突发性且具毁灭性，易对人类社会造成严重威胁。随着人类社会的不断发展，人类在抗震这一方面已取得了一定的成就。在确保结构一定刚强度和延性的前提下，基本实现“小震不坏,中震可修,大震不倒。”的抗震设防标准。

而与此同时，随着科学技术的发展，工业也发展迅速，机械运行速度也不断提高，高层建筑的应用越来越广泛，工业结构变得越来越轻型。高层结构在节约城市用地，缩短开发周期，加快城市建设方面具有显著的优势。但随着建筑结构高度的增加，建筑结构自身重量增加，同时伴随着结构重心的上升，结构柔度变大，建筑结构的抗振能力降低。高层结构中大型仪器运作时易造成工程振动问题，引起机械工作状态恶化，生产效率与工作质量下降。长期的机械振动易造成机械本身的损坏和建筑结构的恶性破坏甚至失效，影响精密仪器的正常工作，引起结构安全性问题，甚至导致工程事故的发生，危及仪器安全和工人的生命安全。同时振动带来的噪音也会影响工人们的工作心情，影响工作效率。工业振动问题也是不容小觑的。

1.1减振措施

振源产生振动，通过介质作用于受振对象上。因此控制振动基本分为三个方面：控制振源，在介质传递中控制和控制受振对象。故可分别从这三个方面去实现减振。

1.1.1工程结构减震控制

近年来我国在工程减震方面进行了理论与试验研究，并进行方案设计后应用于工程试点，已在一些减震体系方面取得了明显的进展。传统结构抗震设计主要是通过提高结构自身刚度及抗变形能力实现抗震的。尽管这种方式可以确保结构的整体性，防止结构倒塌，但结构内构件的损伤是不可避免的，结构隐患仍然存在。同时并不是结构刚度越大越好。结构刚度过大，非但不能减少振动对建筑结构造成的影响，还可能造成结构的变形，影响建筑结构的质量和稳定性。而减震控制则通过不同方法进行结构自身减振或施加外力等行为来降低振动效应，既确保了结构安全，又较传统抗震方法减振效果更明显，结构更安全可靠，经济可行，适用面广。工程结构减震控制按是否需要输入外部能量分为四类：被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制[1]。

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