摘要：在我国进入21世纪以来，我国的经济发展十分迅速，社会在不断的进步，传统土木工程中的结构减震主要借助弹塑性设计手段，依托加强结构自身的抗震性能以达到减震的目的，这种方式显然存在一定的被动、消极性特征。结构减震控制作为一门新兴学科，其旨在借助相应的控制手段，缓解及抑制结构在强风、地震等动力荷载下的动力反应，提升结构的动力稳定性，以满足结构的适用性、安全性等要求。由此可见，对土木工程结构减震控制技术开展研究，有着十分重要的现实意义。
关键词：土木工程；结构减震控制技术；应用
引言
以削弱工程结构振动反应为目的，把具体的一种外力或者某种控制结构又或者某种种子结构作力和设置在工程结构的指定位置，令结构的动力作用和动力情况发生一定的变化，这种目的和运作方式的技术被称为结构减震技术。这个技术的历史并不长，仅发展了三十年左右，属于一种新的工程设计技术，它的理论来源不仅有结构振动理论、计算机科学，还有控制论和新材料科学等学科内容。从更全面和细致的角度来看，结构减震控制技术主要用来削弱和减轻地震、强风和别的动力影响下建筑结构受到的波及，使其更稳定，对外界影响有更好的抵抗力，从而使建筑结构更安全、舒适和适用。
1土木工程结构中的减震控制技术体系简析
土木工程结构控制这一概念是1972年被美籍华裔学者姚治平所提出的，他的研究迄今为止已经有40余年的时间，技术理论与实践内容均已经相对成熟。在结构控制中就涉及到一些控制装置，如果土木工程结构发生振动，它就会主动或被动的施加一组控制力来改变结构的动力性特性，尽可能减小结构振动反应，保证结构本体的安全与舒适性。此时工程系统本身会提出是否需要外部能量输入，保证结构减震控制的全面实施。一般来说，工程结构减震体系控制应该囊括了主动控制、被动控制、半主动开控制与混合控制4项。这其中被动控制就涉及到基础隔震、耗能隔震、调谐减震等等技术分项，而主动控制则包括了主动质量阻尼器、主动拉索系统以及主动支撑系统等分项技术。
2结构减震控制技术在土木工程中的应用
2.1被动控制在土木工程中的应用
被动控制在土木工程中的应用主要包括三种类型:基础隔震体系、耗能减震体系以及协调减震系统等。其中，基础隔震体系是选取相关隔震消设备安装于上部结构与基础之间，使地震能量向上部的输入实现降低，进而收获上部结构振动降低的成效。基础隔震土木工程中的应用，可显著缩减结构自振频率，适用于短周期的中低层建筑及刚性结构。因为隔震只可对高频地震波发挥作用，所以该项控制技术不适用于高层建筑。对于耗能减震体系而言，耗能剪力墙、耗能支撑等是较为常用的耗能元件，另外，摩擦阻尼器、金属屈服阻尼器及黏弹性阻尼器等则是较为常用的阻尼器。对于协调减震系统而言，应用相对较多的协调减震系统包括有液压质量振动控制系统、调谐质量阻尼器及协调液体阻尼器等。以调谐质量阻尼器为例，其属于一种小型的振动系统，主要由质量块、阻尼器及弹簧等组成。控制结构振动的机制为:调谐质量阻尼器置入原结构体系后，动力性能会出现转变，等到原结构在动力作用下产生距离振动后，因为调谐质量阻尼器质量块产生惯性作用，进而对原结构产生一个反作用力，如此一来，阻尼同样会产生耗能作用。
2.2地基隔振
当发生地震时，最先与地震发生接触到就是建筑物的地基部分，这也是地震能量在传播过程中会直接作用的区域。因此，必须要采取有效措施来保障地基，使其具有良好的抗震效果，为抗震工作打下良好的基础。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆地基隔震一般是指针对建筑工程内的一些基础设施采取有效的处理，比如，可以铺设垫层降低地震波的作用，从而进一步控制地震带来的破坏，最终起到保护建筑物的作用。这种方法经历了较长的发展时间，抗震效果也十分良好。地基隔震的原理如下：首先，在建筑工程的地基部分实施特殊处理，通过间隔物质的阻拦使得地震力量被大幅度削减，从而达到有效的抗震效果，保护整个建筑工程的安全。在传统时期，人们曾将糯米作为地基隔震的原材料，从而在发生地震时能够尽可能地减少灾害问题造成的破坏。从当前角度来看，这种方法的不足之处很多并且不具备较强的实用性，但不可否认这在当时这是一种十分有效的技术创新方法。在此方法的基础上，人们逐渐了解到外墙材料的选取需要具有良好的黏着性，这样能够在一定程度上起到减震作用。随着近年来我国科技水平的提升，相关领域的专家学者也对房屋建筑的抗震减震技术进行了深入的分析和研究，在大量的实验下，专家发现将沥青应用于地基隔震中可以起到较为良好的效果，并且这种方法的造价成本不高，具有一定的经济适用性和推广价值。
2.3半主动控制在土木工程中的应用
主动变刚度控制系统和主动变阻尼控制系统是半主动控制在土木工程中频繁出现的内容。主动变阻尼控制系统能够实现在所有的采样周期内，把受控结构的刚度和外荷载频谱特性结合起来，也就实现了能在任意刚度值之间切换的目的，从而在每一采样周期内，受控结构都能够避免陷入共振状态，实现了减震的最终目标，完成这个过程需要用到主动变刚度控制系统。相似的，主动变刚度控制系统可以在所有的采样周期内，任意切换获取的阻尼状态，完成减震目标，在这整个过程中，要用到控制装置。很明显，半主动控制技术糅合了主动控制和被动控制的优点，能够根据外界干扰和结构反应的共同反应，去调节工程结构。还需要提到的是，半主动控制技术操作控制设备的能量是来自于电池输出的能量，这就意味着，半主动控制技术避免了主动控制因地震等原因而无法获取能量的缺陷。种种优势的累积，使得可靠、实惠成为半主动控技术制应用控制设备的最大特点，也令半主动控制成为全世界土木工程结构减震控制技术中最常见的部分。
2.4主动控制技术体系
主动控制技术体系充分利用到了外部能源，在考量结构受到激励振动的过程中对结构施加控制力一改变它的结构动力特性，以达到快速见效结构振动反应的目的。主动控制结合传感器监测结构与实时控制力以改变输入地震波，在控制振动效果方面要优于被动控制。1989年日本所建成的世界上第一幢采用了AMD系统的11层办公楼京桥成和大厦就主要结合了这种主动控制技术，它对风振与中等地震具有良好的应付能力，其最下方6层都采用了1：4的钢框架模型顶层设置，配合AMD系统实现了对地震的主动控制过程。
结语
总而言之，结构减震控制技术在土木工程中还有待进一步推广，相关人员要不断研究、总结经验，提高对结构减震控制技术内涵特征的有效认识，推进结构减震控制技术在土木工程中的科学合理应用,进一步促进结构减震控制技术的有序健康发展。
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论文作者:李芳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/12
标签：结构论文; 土木工程论文; 主动论文; 技术论文; 阻尼论文; 地基论文; 动力论文; 《基层建设》2019年第25期论文;