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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VEM197

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