兰州理工大学防震减灾研究所简介

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兰州理工大学防震减灾研究所

兰州理工大学防震减灾研究所是在土木工程学院结构减震控制及健康检测研究课题组基础上发展起来的校属研究机构。本研究所主要致力于结构振动控制、健康监测及高层结构基础研究,主要包括以下几个研究内容:

1、被动隔震、智能隔震及耗能减震

结构减振控制技术通过在结构中安装减震控制装置,阻隔、耗散地震能量或主动抵御地震作用力,从而有效减小主体结构损伤,并保护建筑物内部设施的安全。这项技术在上个世纪末20多年里得以迅速发展,成为土木工程结构的前沿研究领域。课题组抓住结构减振控制技术研究与发展的重要机遇,从上个世纪90年代初 期,就开始从事摩擦滑移隔震研究,并较早地在国内用能量法阐述隔震体系的减震机理。90年代中期,随着叠层橡胶隔震的兴起,结合地方特色开展橡胶支座隔震的关键技术研究,在非比例阻尼动力分析的工程实用方法、橡胶隔震器的低温力学性能试验、地下室柱与隔震器组成的串联系统的动力稳定性、震结构的随机响应分析和动力可靠性等方面取得了一批创新成果。本世纪初,又开始进行以磁流变阻尼器、压电摩擦阻尼器为背景的智能隔震技术研究。针对结构振动控制建立了一种概念严密的最优控制模型,分别在线性和滞变结构中实现了模型更为合理的最优控制算法,改进了原来由美国学者提出的两种近似算法。该部分研究得到了中国和美国国家自然科学金的联合资助。在耗能减震结构方面,研究多种阻尼器的减震机理、耗能减震结构的时域响应和随机响应,对粘滞阻尼墙和耗能支撑最优布置及动力可靠性进行探讨,并在实际工程中尝试了采用耗能支撑减小机械设备引发的楼板振动。



2、结构健康监测与诊断

通过对土木工程结构服役过程中的响应信息进行监测,实时获得结构内部特性。或者在结构经历某种灾害后,通过测定其关键性能指标,把握结构性能的退化和继续服役的安全程度,已经成为国际土木工程领域的又一研究热点。课题组将小波包分解与人工神经网络技术相结合,利用结构响应的能量谱,对结构损伤位置和程度的进行识别,探讨不同类型的神经网络在结构特性识别方面的应用特点;将结构健康监测技术用于基础纠倾过程中上部结构的动态监测,并对一顶升纠倾的实际工程结构进行静力模拟和动力数值仿真;正在开展的研究中,采用冲击激振手段,采集动态应变和加速度等参量,对钢筋单元、砼单元,以及由此而组合得到的梁、板等结构系统在经历不同应变历史的响应特征进行探索;通过对不同结构系统的动力有限元响应分析及损伤模拟,探讨采样点的最佳布置方式。



3、高层建筑基础非线性共同工作分析与损伤监测

高层建筑的基础造价占建筑物造价的很大比例。课题组早在上个上个世纪80年代,就开始对基础、结构和地基土的共同工作效应进行研究。随着各种不同造型高层建筑的不断涌现,不规则平面的高层建筑基础也成为结构工程领域的新课题。针对本地区的工程地质特色,湿陷性黄土地基上不规则平面的箱形及筏形基础与土体、上部结构的共同工作进行分析和现场实测,还利用ANSYS, ADINA等大型工具软件对厚板筏式基础的局部力学特性做了研究。利用非线性有限元模拟厚板筏式基础的冲切破坏机理,并正在开展室内模型试验,利用智能材料对其冲切损伤过程进行监测。

本研究所的多项成果被转化,率先在甘肃兰州市承担设计,建造了首批隔震工程,并先后在


甘肃省的八度、九度等高烈度区建造了最早的一批隔震工程,成为我国西北地区结构减振控制技术研究的主要技术支撑力量,2000年被甘肃省政府确立为本省唯一的隔震技术依托单位。此外,还利用高层建筑基础方面的研究成果,对位于多个省区、数十项工程的特殊基础进行优化设计或咨询服务,取得了较好的经济效益和社会效益。以上研究除分别获得甘肃省科技进步一等奖一项、甘肃省科技进步二等奖、三等奖各两项、其他科技进步奖项5项外,在《Journal of structural control》、《工程力学》、《大连理工大学学报》、《地震工程与工程振动》、《兰州大学学报》等国内外刊物或学术会议发表学术论文100余篇,其2篇被EI收录,4篇被ISTP收录


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