【摘 要】结构减震控制是通过增加某些结构部位的强度和变形能力提高建筑结构的抗震性能，减小工程结构震动，保护建筑在地震中的安全，是土木工程中有效的防灾减灾方法。本章主要分析了土木工程结构减震的相关措施。
【关键词】土木工程；结构减震；措施
引言
地震灾害具有突发性、随机性、是人类面临的重要自然灾害之一。其具有难预测、危害性大的特点，随着土木工程建筑高度的不断增加以及轻质材料的广泛应用，建筑物的刚度大大降低，难以抵抗突如其来的地震灾害。因此，分析探讨土木工程结构的减震措施具有十分重要的意义。
1 结构减震控制技术概述
结构减震控制技术的产生可归结人类抵御自然灾害的需要，是人们在传统抗震技术受到挑战和制约时的一种超越。结构减震控制是指在工程结构的特定部位，装设某些装置，如隔震垫、消能器等，或从外部输入能量，控制调频质量等，以此来调整或改变减震结构的动力作用和动力特性，使整个工程结构，例如大坝、桥梁以及房屋等，在风力或地震作用下的动力反应，如位移、速度、加速度等得到合理控制，确保工程结构本身和结构中的装修、设备、仪器以及人员的安全，使其处于正常的使用环境中。
2 土木工程结构减震措施
2.1 隔震控制技术
基础隔震结构的隔震层对结构减震功能的正常发挥至关重要，但近年来由于隔震结构发展迅速，一些从业人员对其工作原理认识不足，导致在隔震层的设计或施工过程中出现不规范情况，影响了结构的减震效果。
基础隔震是在建筑物的上部结构与基础之间设置控制机构，比如设置隔震消能装置，从而减小或者隔离地震能量向建筑物上部结构传输，使上部结构的振动减小，避免地震给建筑物带来危害。基础隔震装置必须具备一定的特性才能够满足结构减震需要，因此，装置必须具有较大的变形能力，必须能够提供较大的阻尼并具有较大的耗能，必须具有足够的初始刚度和强度。比较常见的基础隔震装置有刚滞变阻尼器隔震装置、夹层橡胶垫隔震装置、摩擦隔震装置等。基础隔震对降低结构的自振频率具有非常显著的作用，是发展最早的结构减震方法，其在技术上比较成熟，具有构造简单、性能稳定、耐久性高、经济、减震效果显著的优点，比较适用于刚性结构和中低层建筑。
2.2 耗能减震技术
耗能减震技术是在结构物某些部位设置耗能装置，通过耗能装置产生摩擦，弯曲弹塑性滞回变形耗能来耗能或吸收地震输入结构中的能量，以减小主体结构地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控震的目的。而装有耗能(阻尼)装置的结构称为耗能减震结构。耗能减震结构具有减震机理明确、减震效果明显、安全可靠、经济合理、技术先进、适用范围广等特点。
在实际工程中，利用非常普遍的被动式消能减震技术的实现途径呈现多样化，利用附加于主体结构上的有某些具有特殊属性(如粘性、延性、刚度、质量)的材料通过不同的形式，可以是安放在结构物内能产生相对位移处的阻尼器，也可以是由结构物的某些非承重构件，如支撑、剪力墙等设计成的耗能构件。制成的减震原件在发生震害，尤其是大震时先于主体结构耗散能量，并提供必要的刚度和阻尼，实现将可能的主体结构破坏转移到易于更换的减震原件上，达到经济安全的目的。其中，摩擦耗能器是根据摩擦做功而耗散能量的原理而设计的，目前已有多种不同构造的摩擦耗能器，如Pall型摩擦耗能器，摩擦筒制震器，限位摩擦耗能器，摩擦滑动螺栓节点及摩擦剪切铰耗能器等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆摩擦阻尼器种类很多，但都具有很好的滞回特性，滞回环呈矩形，耗能能力强，工作性质稳定等。
消能减震结构的设计方法包括以下两个方面：第一，在风载或小震作用下，耗能减震装置和主体结构处于弹性状态，可以提供足够的附加刚度使耗能减震体系满足第一和第二水准要求；第二，在强烈地震下，耗能装置通过往复滞回变形消耗输入结构体系的能量，使主体结构避免进入明显的非弹性状态从而实现第三水准的要求。采用底部剪力法或振型分解反应谱法计算消能减震结构时，需要通过强行解耦，然后计算消能减震结构的自振频率、振型和阻尼比。
2.3 主动控制
主动控制是主要是以现代控制理论为基础，通过外部能源的有效利用以及对结构反应的实时监测，当结构受到激励振动的时候，计算出控制力，对结构施加控制力或者改变结构的动力特性，迅速将结构的振动反应降到最小，从而使结构在受派动过程中仍然能够保持原始状态，避免结构出现致命性损坏。主动控制主要是由传感器、控制器和作动器三个部分组成的，传感器的功能是对结构遇到振动时的反应情况进行测量，控制器则是对传感器所测量到的信息进行处理，作动器可产生控制力，其所需的能量由外部能源提供。主动控制能够很好的应用现代控制理论和最新研究成果。在主动控制中，作动器的控制力可连续变化，所以其有着极广的控制频率，对外界不同激励具有很强的适应性，能够取得很好的控制效果。常用的主动控制系统装置主要有主动质量阻尼器、主动支撑系统、主动拉锁系统等。
2.4 半主动控制
半主动控制是通过少量的外部能源输入提供控制力的，能够通过控制装置实时改变结构的刚度或阻尼等系统的参数，因此，半主动控制属于参数控制，控制过程主要依赖于结构反应信息或外干扰信息。半主动控制装置不能同时实现与位移和速度相关的控制力，一般只能够实现与速度有关的控制力。常见的半主动控制系统有主动调谐参数质量阻尼系统、可变阻尼系统、可变刚度系统等，此方法具有装置经济、系统可靠、维护要求较低的优点，己广泛应用于土木工程结构减震中。
2.5 混合控制
混合控制是将主动控制和被动控制联合起来应用，即将主动控制和被动控制同时应用于同一建筑结构减震中，可以将主动控制和被动控制两种方法的优点充分发挥出来，弥补了单一控制方法的制约和不足，只需要小功率的能量输入就能直接提供控制力，控制效果非常明显，调谐范围得以扩大，结构抗震系统的稳定性、实用性和安全性大大提升。
2.6 调谐减震
调谐减震主要是通过在建筑主体结构中附加一些子结构的方法，使主体结构在强震作用下，振动发生转移，结构中的震动能量就能在原结构与附加结构之间得到重新的分配，大大降低了震动对原结构带来的破坏。常用的调谐减震系统有调谐质量阻尼器、模式质量阻尼器、质量泵、调谐液体阻尼器、液压质量振动控制系统等，这些调谐减震系统能够有效减小地震反应。
3 结束语
总之，结构减震控制是一项复杂的、系统的技术，在土木工程中应用结构减震控制能够有效提高建筑结构的抗震性能，减小甚至消除地震反应给建筑造成的危害，具有广阔的发展前景。随着结构减震技术的发展，减震控制系统的造价也在不断降低，土木工程减震结构建筑的经济效益将会越来越凸显，未来，结构减震技术和方法必将成为土木工程发展的必然趋势。
参考文献：
[1]元兴军，李小军，刘萍.土木工程结构减震控制方法综述[J].工业建筑，2015（11）.
[2]叶建峰.土木工程结构减震控制技术的研究动态[J].福建工程学院学报，2010（05）.
[3]王海建.土木工程结构减震方法分析[J].门窗，2013（08）.
论文作者:欧国盛
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第15期
论文发表时间:2016/11/11
标签：结构论文; 土木工程论文; 主动论文; 装置论文; 摩擦论文; 控制力论文; 刚度论文; 《低碳地产》2016年8月第15期论文;