建筑结构减隔震及结构控制技术现状及发展探讨论文_梁瑞宏

建筑结构减隔震及结构控制技术现状及发展探讨论文_梁瑞宏

太原市建筑设计研究院 山西太原 030000

摘要:地震是由于地壳快速释放能量导致地表运动,使得地表上原本静止的建筑物等事物在动力作用下产生强迫振动。建筑物结构中产生内力、变形和位移等效应使建筑物遭到破坏。根据动力学分析,对每一次地震的震害进行分析研究,得到地震发生时建筑物在结构上的反应机理和破坏方式,得出一些建筑物减震的基本原理和减震方法,可以减少地震对建筑物带来的损害,从而让损失减到最低。

关键词:建筑结构;减隔震;结构控制技术

1.传统抗震方法的分析

在我们的传统抗震的方法中,遵循了许多的基础原则,例如:整体结构的平均受力,为建筑结构提供强度的同时,加以延展性等。对于地震反应也有一定的分析方法,如地震荷载法等。抗震设防目标也从重视生命安全的单个理念,发展到了对各个可能出现的状况进行预防的理念。而且传统的抗震方法还存在着缺点和不足。在抗震结构方面来说,传统的抗震手段是依靠主体各构件的支撑,将主体构件作为抗震的受力点,用构件屈服耗能,来抵消地震的影响,提高结构的延展性。这就表明了这些结构部位是抗震的重要位置,但如果由于一些可能的原因,使这些位置失去了抗震的优势,那么这就容易使整体的结构受到严重的破坏,而且因为损坏部位是主要结构位置,所以对它的修复是很难的,造成的状况是不可挽回的。传统的抗震方式是基于生命安全着想,大多数的抗震结构都是以防止结构坍塌为首要目标,而且基于上述的说明,能够起到减震的方式主要是依据结构的延展耗能,这样的抗震方法就有可能使结构出现容易损伤的情况,反而影响了整体的抗震效果。

如果我们在传统抗震的基础上发展抗震结构控制技术,是很难的。就传统的观点来看,为了发展就会要求提高主体结构的刚度和延展性,但这样的实现很难。而以传统观点研究的各种结构控制技术也存在着许多的问题,最根本的问题就是对于抗震部分的结构修复存在着很大的挑战,因此,传统的抗震模式已经不能适应未来对于结构控制技术的发展和应用。

2.减隔震及结构控制现状

2.1隔震的说明及应用

在现在的隔震方法中,大多是采用基地隔震,就是在上部结构和基础建设中,通过添加物质和特殊材料,实现隔震的效果。一般都会在基地位置处采用橡胶垫块作为缓冲介质,提高隔震效果。通常都会以橡胶材料,滚轴装置,各类型的支座等方式实现隔震。还有一种隔震方式是悬挂隔震,就是将大部分的结构质量悬挂起来,使地震能量影响不到上层结构,保证隔震效果,但这种方法会使相关的结构承受巨大的作用力,所以对于这些结构就要求使用高质量,高强度的材料。在实际的隔震应用中,有许多要注意地方,如果实际的土层松软,就会影响隔震,而且会要求隔震装置有一定的强度,确保能达到隔震的效果,同时在地震发生时,隔震结构会使主体结构出现位置的移动,因此在建筑物隔震时,就要增加一些消能设备,减少这种状况的影响。根据研究表明,隔震装置的抗震效果远远超于传统结构的效果,而且能有效的避免主体结构内部的损坏,在抗震的角度只要考虑隔震装置,不需要考虑传统结构各个结构的受力点和抗震点,做到了方便简单。隔震结构不仅安全有效,而且造价低,能有效的降低建筑的建设成本,现阶段在一些的城市建设中,会采用这种抗震方式,相对与传统抗震来说,是发展较为成熟的技术。

2.2减震的说明及应用

在减震方面,传统的抗震结构是将各个抗震部位作为消震的作用点,而这些位置正是承受主体结构重量的位置,所以一旦受到损伤,就会导致整个建筑的坍塌,而减震结构则是以保护主体结构的安全为主,在受力点受到损害后,不会造成主体结构的安全问题,所以是一种安全可靠的减震结构。减震结构不仅具有如此的优势,而且在震后的修复等方面也更加的方便快捷。还有一种减震方式是控制式。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过减震装置对主体结构的控制,为主体结构提高能量,在发生地震的时候,能够主动的控制主体结构的结构特性,从而达到减震的效果。这种减震方式,采用了各种电子设备,在电子工程和土木工程方面也是一个新型的研究课题。

2.3结构控制技术的说明及应用

现在结构控制技术一般是有两点,就是半主动控制和混合控制。半主动控制不仅具有被动控制的优点,也有主动控制的效果。它在具备主动控制的效果的同时,又能被动控制,只需要很多的电力能源就能改变结构的性能,从而减少地震带来的影响。所以,在大多数抗震结构的工程中,都会选择这样的控制方式。一般的半主动控制有两种方式,变阻尼半主动控制和变刚度半主动控制系统。我们对于变阻尼半主动控制的研究已经很多了,它主要的研究是找到更好的减震方式,我们一般的减震体系都是基于定阻尼系统,但要找到比它更好的减震方式是很难的,但是前者的减震是有条件限制的,经过研究表明,在设计建设地震控制的时候,短周期的结构建设,不需要使用变阻尼半主动控制,但在长周期建设的结构里,采用变阻尼半主动控制是最好的选择,和前者相比,它有更好的减震效果,而且附属作用也不会产生太大的影响。这就说明了,并不是所有的建设定阻尼控制都能够使用,具体的情况要依据结构建设的时间长短来决定。一般的变阻尼半主动控制有电流及磁流变阻尼器等,随着社会的发展,现在也有许多新型的变阻尼器。另一种的结构控制是变刚度半主动控制系统。在许多的国外建筑结构中,都会采用这种系统来减少地震作用的影响,这种系统和往常的结构控制有很大的不同,在主体结构和层间采用液压元件来组合,经过合理的转换强度,减少共振效应,减小地震对结构的不利影响。这种可调节变动的方式,减弱了地震导致地面运动对结构的破坏,但有一种说法称,这种调节机制对于平时的结构可能出现影响,但这种可能造成的影响还有待进一步的研究。

第二种结构控制技术是混合控制。它不同于将主被动控制集合起来的半主动控制,在半主动控制的基础上,结合了其他的控制技术,因此称为混合控制。这种控制技术相对来说更加的复杂,结构控制设计也更困难,在实际应用中,也存在着各种各样的问题。

这两种结构控制技术,不仅在实际的推广中有困难,而且技术等方面都没有完全的成熟,这种控制系统对于后期的管理和检测要求也很多,对于经济的投入等方面有很大的挑战。所以在实际的应用中,还有待进一步的研发。在我国,目前大多数的抗震建设中,还是以提升结构阻尼,被动控制为主,这更加适合大多数实际工程的建设应用。

3.以后的发展方向及要求

新型结构控制技术的研发与传统控制技术的出发点不同,根据我们上述的观点,新型的结构控制技术的发展是有必要的,也是未来的发展趋势。因此,如何能快速而合理的发展技术是问题的关键,所以对发展需要提出必要的要求,在新领域中,不仅要发展结构控制技术,而且要适应市场和实际状况,做到很好的推广。由于这种技术涉及到了各种科目、专业的内容,因此,需要加强合作,形成标准合理的机构和研究院,做到传统与新型技术的结合,保障减震能力,强化结构控制技术。

4.结束语

传统的依靠结构抗震技术的确能有效的减少地震带来的影响,通过合适的设计,能够减少对于受力承担部位的损伤,减轻结构的负担,其减震能力有一定的效果,但根据我们的上述说明,这中结构也存在着各种问题,对于主体结构的内部安全不能保证,而且还会产生相应的不利影响。还需要利用更好的减隔震技术及结构控制技术来减少地震对建筑结构的影响与破坏。

参考文献:

[1]冯晓峰,建筑结构减隔震及结构控制技术的现状和发展趋势[J]《民营科技》2015(5):287-289

[2]刘伟庆,王曙光,建筑结构隔震减震设计的现状与发展趋势[J]《工程结构安全防护》2014(3):12-16

[3]黄莉,刘薇,浅谈建筑结构的隔震,减震和振动控制J]《建筑文化》2013(8):203-206

论文作者:梁瑞宏

论文发表刊物:《基层建设》2017年6期

论文发表时间:2017/6/27

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