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摘要：传统的结构抗震是弹塑性设计方法，采用增强结构本身的抗震性能（强度、刚度、延性）来抵御地震作用，这是被动消极的抗震对策。由于人们对未来地震灾害作用的强度和特性尚不能准确地估计，按传统抗震方法设计的结构不具备自我调节的能力。本论文从不同方面阐述土木工程结构减震控制技术研究，希望为研究土木工程结构减震控制技术的专家和学者提供理论参考依据。
关键词：土木工程结构；减震控制技术；研究
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。
1结构减震控制的概念及分类
1972年，T.P.Yao（姚治平）首次明确提出了土木工程结构控制的概念，他在论文“结构控制的概念”和以后文章中指出：应用结构控制系统是解决结构工程安全性问题的一个可替代的方法，从而为结构控制理论在土木工程中的应用指出了光明的前景。近30年来，国内外学者在结构控制的理论、方法、试验和工程应用等方面取得了大量的研究成果，结构控制的概念可以简单表述为：通过对结构施加控制机构，由控制机构与结构共同承受振动作用，以调谐和减轻结构的振动反应，使其在外界干扰作用下的各项反应值被控制在允许范围内。结构减震控制根据是否需要外部能源输入可分为被动控制、主动控制和混合控制。被动控制是指不需要能源输入提供控制力，控制过程不依赖于结构反应和外界干扰信息的控制方法。文中所讨论的基础隔震、耗能减震等均为被动控制。而以改变结构频率为主的隔震为主的隔震技术是结构抗震控制技术中研究和应用最多、最成熟的技术，国内外已建成隔震建筑数百栋，并在桥梁、地铁等工程中大量应用。
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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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主动控制在土木工程中的应用
主动控制在土木工程中的应用，主要包括两种类型：开环控制系统、闭环控制系统。对于开环控制系统而言，其是指直接结构以对环境干扰开展检测，结合检测数据分析获取控制率。对于闭环变刚度控制系统而言，其是在结构反应检测基础上有效达成的主动控制。闭环控制有着可靠的抗干扰能力，并且对系统元件精度要求不高，控制成效较为显著，因而得到了广泛推广。然而，即便主动控制研究收获了一定的成果，该项技术依旧不够完备。
2.3半主动控制在土木工程中的应用
半主动控制在土木工程中的应用，主要包括两种类型：主动变阻尼控制系统、主动变刚度控制系统。其中，对于主动变刚度控制系统而言，其经由控制装置使得受控结构的阻尼可于每一采样周期内获取各种阻尼状态之间以展开切换，进一步达到减震的目的。对于主动变阻尼控制系统而言，其经由主动变刚度控制装置，以促使受控结构刚度可于每一采样周期内结合外荷载频谱特性，而于各种刚度值之间展开切换，如此一来，其能够使受控结构于每一采样周期内均可远离共振状态，进一步达到减震的目的。显而易见，半主动控制技术吸收被动控制技术、主动控制技术的优点，可结合结构反应与外界的干扰状态来实现对工程结构的调节。值得一提的是，该项控制技术要求通过电池输出的能量来对控制设施进行操作，如此便可有效弥补主动控制在大地震到来时难以获取能量支持的不足。半主动控制所应用的控制设施不仅经济而且可靠，正是凭借其所具备的一系列优点，使得半主动控制在当前全球范围内的土木工程结构减震控制中得到广泛推广。
3结构减震控制的最新研究及未来发展趋势
其一：近场强地震条件下，沿断层破裂方向有一个很强的加速度与位移脉冲。当位移脉冲超出隔震系统的最大允许位移时，结构会与限位装置发生碰撞，对结构产生冲击。这种冲击对结构的安全是有害的。
其二：结构阻尼的分布影响结构动力特征已经为人们所认识，通过在结构的特定部位设置阻尼器控制结构的动力特性，减弱结构在地震中的动力反应使结构更安全是目前隔震研究中的热点，目前主要集中在新型阻尼器的研究上，如何使阻尼器在小位移下就可以有效地产生所需的阻尼。
其三：隔震技术的成熟促使人们对目前的设计规范进行进一步的反思，目前的抗震设计规范是建立在已有的地震经验的基础上的。隔震技术的成熟使得不仅可以在震时保护人的安全，也可以保护结构的框架，使其在震后可以直接使用。由于隔震降低了结构内力和作用于结构的加速度、速度与位移，结构无须进行延性设计，因而可以节省建设投资。隔震技术可以改变目前的设计思想，制定相应的设计规范，使人们有更多的设计方案选择。
参考文献：
[1]调谐质量阻尼器减震控制的研究发展趋势[J]. 张国军，张宇鑫，Billie F.Spencer.??上海师范大学学报（自然科学版）.?2017（02）
[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）
[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）
[4]“第四届全国结构减震控制学术研讨会”在广州召开[J]. ?地震工程与工程振动.?2003（06）
[5]结构减震控制技术概述[J]. 严聪，王俊豪.??金田（励志）.?2012（07）
[6]悬挂结构层间减震控制系统试验及分析[J]. 张晖，朱伯龙，苏少军.??建筑结构学报.?1997（05）
[7]第七届全国结构减震控制学术会议在兰州成功举办[J]. ??振动与冲击.?2011（09）
[8]空间地震动输入下大跨度拱桥减震控制研究[J]. 李正英，李正良.??振动与冲击.?2008（07）
[9]结构减震控制理论与技术[J]. ??广州大学学报（自然科学版）.?2006（04）
[10]“第四届全国结构减震控制学术研讨会”在广州召开[J]. 罗学海.??世界地震工程.?2003（04）
论文作者:何小辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/26
标签：结构论文; 土木工程论文; 阻尼论文; 主动论文; 技术论文; 控制系统论文; 刚度论文; 《防护工程》2018年第28期论文;