宋相友
黑龙江省合江林业勘察设计院 黑龙江佳木斯 154002
摘要：自然灾害具有无法控制的特征，以至于人们的生命安全受到了一定的伤害。于是，在发生地震时，稳定建筑物的技术正受到越来越多人的关注。在此，我们将讨论控制技术如何使用能量扩散技术对建筑设计结构进行抗震加固。
关键词：土木工程；结构减震；控制技术
前言
当今世界上大多数国家都在技术和结构方面开展减震研究来应用和推广这项技术。因此，结构地震控制技术通常可以在应用科学和技术科学中看到，这项技术采用缓冲控制技术进行结构设计达到了减震加固效果并且节约了建筑物的总成本。
1 隔震控制技术的基本原理
结构阻尼控制就是说将控制器结构或者原始结构安装在建筑结构的特定部分中。当结构振动时，从而主动触发液压物体的振动使之被动地施加外力以改变结构的动态效果或调节其动态特性，并有效降低结构的振动响应。最终目的是使用一系列控制方法来降低建筑结构对地震高动态载荷的响应，提高建筑结构的稳定性和安全性，减少地震造成的危害，保护在地震中受灾的人们。通常，我们可以看到加速度会随着周期的增加而逐渐减小。由于高层的建筑物的刚度大，所以地震发生周期相对较短，不过加速度相对较大，会导致超出良好的定位周期，而结构的基本频率也将扩展结构的基本持续时间增加到适合测量的范围，最后只留下具有高地震能量的频率范围，这样就可以有效降低地震进入建筑物的速度，从而进行疏散人群措施。
2 土木工程结构减震控制方法
2.1 主动控制
结构的主动控制原理上是利用外力改变结构在控制力以及振动期间的动态特性，从而达到迅速降低结构的振动响应的目的。主动控制系统主要由三部分组成：传感器、控制器和执行器。其中传感器的作用是测量产生结构响应和外部刺激的信息。控制器的作用是处理由传感器测量的信息以获得所需的控制律，其输出是由驱动器来控制的，驱动器产生控制，所需要的能量由外部电源供应，并且控制功率偶尔也会由两个子结构控制。因此，主动控制可以应用到现代商业和其他技术研究中。通过主动控制，驱动器的控制功率可以连续变化，具有非常宽的控制频率，从而可以在各个领域广泛运用，实现各种控制效果。目前，常用的主动控制系统装置包括主动质量阻尼器、主动支撑系统以及主动雷击系统。
2.2 半主动控制
简单来说，半激活控制是一个控制参数。它的控制过程完全基于阻尼参数信息和结构刚度在外部驱动结构反应后实时产生的一种略微变化能量结构反应。半主动控制器不需要大量外部电源来直接提供驱动动力，而使用控制器的驱动器则需要实时调整功率来使用结构振动，但是由于会相对速度或相对应力，导致完全失去了最佳主动控制力。可是如果采用半主动控制，它具有手动控制、简单控制和主动控制等优势，解决了主动控制所需的大范围功率以及有限的控制参数范围的问题。因此，在较大的研究领域方面得到了广泛的应用。传统的半主动控制系统是SBS系统，即可变刚度Amorting系统，并且在AVD（可变Amorting系统）中，阻尼质量（包括ATMD）在系统的刚度变量（AVS）和有源系统参数中都存在。
2.3 被动控制
手动控制技术包括三个技术方面：即基本绝缘、可调阻尼和技术阻尼的能量吸收。显而易见，手动控制技术不是基于外部能源，而是需要借助使用产生振动能量的绝缘减震器。手动控制不仅设计简单，其维护和结构也不复杂，而且与外部电源相比，需要的成本很低。1985年至1999年，日本建造了700多座采用基本绝缘技术的房屋，在长距离桥梁中使用手动控制和调节阻尼技术，从而增强了抗风和抗冲击的能力。
2.4 混合控制
混合控制包括结构的有源质量衰减和可调阻尼、主动控制和基本绝缘的组合以及主动控制技术和能量吸收三大方面。混合控制把主动控制技术和手动控制有效地结合起来。混合控制具有有效反应地震、维护方便以及成本低等优点，因此它正逐步向土木工程结构的新方向发展。如我国建立了与风相关的振动特性的混合控制技术已成功应用于南京电视塔的建设中，主动阻尼系统得到有效控制，提升了混合控制技术的价值。
3 工程实例
办公楼建筑由混凝土结构组成，整栋建筑有5层，东西方向全长36米，南北方向18米，每层楼东西方向6米，南北方向6米，第一层高4米，而其他几层楼高度为3.3米。同时，上述工程的标称阻力C30，地震放大强度为7，屋顶有效载荷为2.0 KN / m2土壤有效载荷为2.0 KN / m2，梁载荷为9kN / m，框架梁的一部分为300mm×600mm，框架列的一部分为500mm×500mm，实心板的厚度为100mm。办公室使用能量分散技术进行地震处理来改善地震代码，该项目利用能量扩散技术在地震技术结构中运用。
3.1 原结构地震反应分析
对建筑物的结构进行抗震加固，需要分析建筑物原有结构的地震反应。如办公楼项目，地震要塞的初始强度为7度，而在提高抗震标准的办公楼中，我们需要改进原始设计的设计，安装地震要塞之后力量可以达到8度。在实际工作中，首先要进行原始结构的地震分析。分析结果显示原来的办公室结构属于8度抗震范围。虽然符合地震标准，但加固可以极大的降低地震速率，但下端不加固的话依然不符合抗震速率标准。我国抗震速率包括层间剪切力、层间剪切角和剪切强度，其抗震标准如下表：
根据中国地震结构设计指南可知，小地震之间结构的偏移角为1/550。办公室计算结构级别的偏移角度需要与参考值相匹配。但是，由于办公楼建设时间比较长，根据地震设防标准，可能不符合某些地震框架负荷能力和项目办公室的标准，需要定向进行加固刚度的处理。
3.2 阻尼器设置
在能量分散技术中，需要调整寄存器。通过选择适当的寄存器来确保能耗影响。同时，阻尼器的正确放置会直接影响建筑结构的抗震性能。需要按照粘滞阻尼器目标控制的方法选择和安排办公室，在设计减震器能耗结构的过程中，设置各种参数，尤其是速度指标、阻尼系数、阻尼器的最高性能等。接下来，根据阻尼器选择合适的阻尼器，如果阻尼系数在该项目中是恒定的，随着速度指数变低，阻尼器的阻尼效果就变得更加重要了。因此，在实际工作中，需要选择较小的速度指标，这样的话，如果速度改变，则在计算数值最大时更容易获得阻尼力。当速度超过最大估计值时，阻尼力略微增加就可以基本上保持恒定。过大的阻尼力不会影响耦合点和轴承系统，这就表现了结构设计的抗震特征。
3.3 加固后结构地震反应分析
为了测试能量浪费技术的实际影响，需要分析增强结构的地震反应。使用以下方式解释Office项目中的地震，使用SAP2000和Nlink阻尼器时，指数和指数速度阻尼器变为0.2并发生阻尼，其中设备系数为1000 kN·s / m，刚度系数为阻尼系数的100至100，000倍。因为Y方向是薄弱环节，所以阻尼器沿Y方向安装在最外侧框架的第一至第五层上。为了确保分析结果的准确性，需要从不同的的角度分析地震波产生的结构地震的反应。使用ElCentro波，其地震波为70秒，采样周期为0.02秒，放大后确定Y层的位移，其中中间层的剪切力、层的剪切角和层的剪切强度如下表所示：
楼层楼层位移（mm）层间位移（mm）层间位移角（rad）层剪力（KN）
13.283.281/1219226.1
26.122.841/1161187.9
38.322.201/1363160.3
49.871.551/1935142.8
510.770.941/3191142.8
可以看出，在办公室改造后，中间层的位移，层和层的剪切力传递角度大幅度地减小，但y方向的最大位移小于Y的标准值，结构的地震特征显示为25％说明它得到了明显的改善，结构构件的组成和结构变化也得到明显改善，表明改善后办公室的结构稳定、抗震加固以及能耗使用方面能都得到很大的提高。
结语
地震灾害的特点是突发性、不可预测性和相当大的破坏性。随着建筑物结构高度的增加，刚度的降低，虽然降低了抗震建筑的难度，但是导致了这些建筑难以抵抗突发性的地震。结构阻尼控制结构主要是通过减少建筑物的振动和提高建筑物某些部件的强度来改善建筑物的抗震性能的。这是预防和减轻自然灾害影响的有效方法。
参考文献
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[2]多层和高层建筑结构减震控制新体系[J].吴林.住宅与房地产.2015（25）：94
[3]“第九届全国结构减震控制学术会议”会迅[J].地震工程与工程振动.2015（01）：37
论文作者:宋相友
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/6
标签：结构论文; 阻尼论文; 主动论文; 技术论文; 刚度论文; 建筑物论文; 能量论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;