1、高层建筑抗震设计 AVS 构件优化布置1AVS 构件的优化布置方法11 控制性能指标为了在各个可行的结构刚度参数中找出一个效果最好的参数，需要首先建立一种评价控制效果好坏的性能指标函数2，6。选择性能指标主要取决于问题所要解决的主要矛盾，各种控制问题的性能指标没有统一的格式。在每一控制时段，当已对未来地震动及响应变化趋势做出预测后，AVS 控制的关键就在于选择合适的K(t)，以极小化结构的响应。容易想到可以取结构的势能作为性能指标，或取结构的动能作为性能指标。楼梦麟、吴京宁曾对动能作为 AVS控制的性能指标进行了研究4。以下研究三种性能指标的控制效果:12 优化方法当在结构的每一层都布置 AV
2、S 构件时，系统具有最小的性能指标函数值，即 J 取最小值 Jmin，当去掉第 i 层 AVS 构件时，性能指标J 将增加。如果这个增加量较小，则说明去掉该层 AVS 构件将不会对系统性能产生很大影响，因而可以在该层不布置 AVS 构件;反之，若 J 的增加量很大，则说明该层 AVS 构件对系统性能影响较大，因而必须在该层布置 AVS 构件。考虑直接计算性能指标的增量，首先假定在受控结构的每一层都布置 AVS 构件，然后将各层 AVS 构件分别撤除一次，可以求得因撤除各层 AVS 构件而产生的性能指标增量，进而求出系统性能指标对各层 AVS 构件的灵敏度。应用中可以根据AVS 构件数量的限制，
3、按照灵敏度进行布置，从而得到 AVS 构件的最优布置。将计算步骤总结如下:在控制时段kT，(k+1)T。2 各层 AVS 构件的重要性算例 1:剪切型建筑物，结构层数为 n，每层的物理参数相同，分别为:层间质量 mi=3456t，层间刚度ki=68105kN/m，层间阻尼 ci=734kNs/m，其中，i=1，2，5。在每一层都设置 AVS 构件(钢性斜支撑)，其下部固定于楼板，上部通过 VSD 与结构的横梁相连，各层 AVS 构件的连接刚度为 ki=68105kN/m。地震动输入仍采用经调整的 El-Centrol 波，分析前 20s 内的结构响应。取结构层数n=5，8，10，12，15，2
4、0，求出各层 AVS 构件的重要性系数。分析结果表明，AVS 构件的重要性分布规律:在结构的中下部，各层 AVS构件的重要性比较大，而在结构的上部，各层 AVS 构件的重要性相对较小。也就是说，在进行 AVS 构件的优化布置时，应按照重要性的分布规律进行。2 按重要性优化布置AVS 构件后的结构振动控制效果算例 2:结构的物理参数与算例 1中的相同，取结构的层数为 5。对建筑物的 AVS 构件进行优化布置，其 AVS 构件的优化布置为以下两种情况:工况 1:AVS 构件位于第 1层第 4 层(重要性占 939%);工况 2:AVS 构件位于第 1 层第 3层(重要性占 833%)。为了说明优化
5、布置的正确性，对这两种工况进行地震响应分析。两种工况下的结构顶层位移响应的最大值，与AVS 构件满布置时结构的峰值响应相比，工况 1 时结构的顶层峰值位移是 262cm，增大了 125%，结构的顶层峰值加速度是1350m/s2，增大了 7%，结构的峰值基底剪力是 10895kN，减小了39%;工况 2 时结构的顶层峰值位移是 314cm，增大了 31%，结构的顶层峰值加速度是 1250m/s2，减小了 08%，结构的峰值基底剪力是 13819kN，增大了 23%。由以上分析可知:按 AVS 构件的重要性撤除部分 AVS 构件后，结构的顶层位移将有所增大，而且撤除的构件越多，位移的增加越大;但顶层加速度和基底剪力可能会增大，也可能会减小。3 结语本文对 AVS 控制系统中 AVS 构件的优化布置进行了初步研究，通过算例分析得出以下结论:1)基于系统的控制性能指标对各层 AVS 构件的灵敏度的方法来确定各层 AVS 构件的重要性系数是正确而且可行的。2)根据 AVS 构件重要性系数的分布规律，应首先在结构的中下层布置构件，然后按照重要性系数的大小进行布置。
