关键词：土木工程；结构振动；控制技术；探讨
引言
土木工程伴随着人类社会的发展而发展。随着科学技术的不断进步，人类在抵抗各种自然灾害的问题上也取得了一定的进步。然而在伟大的自然面前，人类仍旧渺小。我们需要更加先进的技术和更加完备的设施来抵抗灾害的侵袭。传统的防震技术的作用效果和安全性能十分有限，如果地震发生，结构无法支持，很有可能破坏严重，甚至带来极为严重的生命财产损失。因此，土木工程结构振动控制技术的研究发展十分重要。
1结构振动控制技术种类探析
1.1被动控制
结构并不承受外加能源，在结构振动过程中，控制装置受结构振动影响，其产生的控制力也在不断变化，控制力是被动产生的，谓之被动控制技术。此技术又被细分为以下几类：基础隔震。根据建筑位置分析当地可能出现的地震级数，将控制机构深埋在地基下方，将震感传播路径加以阻隔，中断震动向上层传递，上层结构稳定，地震对建筑的破坏较少。夹层橡胶、滚珠滚轴等材料是基础隔震的常用材料，此外还有很多基础隔震技术在土木施工中应用；耗能减震。TMD和TLD是常见的被动控制系统，TMD是调谐质量阻尼器，结构组成包括弹簧、振动系统等，系统需要外力驱动振动，TMD系统上会有惯性力产生，结构受到惯性力从而出现震动，将惯性力进行合理调节，主结构受力被重新分配，结构振动明显减少。TLD是调频液体阻尼器，水箱是主要的组成装置，外力会使水箱中水出现晃动，风载、地震等都能触发阻尼器进行作业，箱体内液体受外力作用晃动，形成波浪，动压力差随之产生，液体运动过程中伴随着惯性力的产生，两类力相互作用，达到平衡减振效果。
1.2半主动控制
此类型控制系统种类较多，本文挑选两种典型系统进行分析：①AVS即变刚度系统，其功用是避免建筑发生共振现象，系统中起关键性调节作用的是液压元件，刚性支撑、大梁在元件的调节下，两者连接条件发生改变，共振现象随之减少。能耗低是系统的显著优点，若市电突发供应中断，系统备用电源还能维持其运转3min。系统能自如完成层间刚度调节工作，刚度调节好比应答开关，只要保证刚度在允许范围内波动即可，该系统在调节刚度既能避免结构共振，又能增加阻尼。②ER和MR系统，随着系统调节，电场、磁场发生变化，进而带动系统中的流变体发生自由流动，流体在固态、半固态和液态间自由转换，控制过程无需借助伺服阀，加强系统机械构件的可靠性，便于工作人员对系统的后期维护。
1.3主动控制
主动控制是一种需要外部能量供给的控制技术。是否具有能量耗损和完整的反馈控制回路是其与被动控制技术的主要区别。尽管主动控制技术更为复杂、造价昂贵并且难以维护，但对于高层建筑建筑而言，主动控制具有更好的防震效果。主动控制应用了现代尖端的结构控制技术，对结构振动情况实施实时追踪和预测，令结构设计与系统性能达到最佳。主动控制技术分为控制力型和半主动控制型两种。结构主动控制是利用外部能源在结构振动时对结构施加一个较强的控制力，此时通过传感器将监测得到的信息导入计算机内，由计算机根据设定好的计算公式算出应施加的力的具体信息，最后，由外部能源提供能量，施加给结构其所需控制力，进而快速起到减小结构振动的效果。由于主动控制的实时控制力完全自主可控，因此其对比于被动控制，防振效果十分明显。控制力型的主动控制装置主要有主动拉索系统、主动支撑系统、主动质量阻尼系统和主动空气动力挡风板系统等。
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1.4混合控制
混合控制是相对于被动控制和主动控制而言的研究新突破。它将被动控制和主动控制有机结合到同一建筑工程中，使二者协调起来共同工作。将二者结合起来看似简单，实则需要无数次的尝试与磨合。此系统充分融合了被动控制系统与主动控制系统的优点，既可以通过被动控制系统卸掉震动能，又可以利用主动控制系统来增强控制效果，因此有很好的建筑工程应用价值。目前混合控制所用的控制装置已有许多种类，其迅猛发展的势头锐不可当。
2振动控制技术简析
2.1基础隔震
隔震的相关结构。在减少地震波的时候，其主要的部分就是建筑的最基础的部分，从土木工程最基础的部分设置相应的隔震，阻止其震波由底层传至建筑的上部分结构，这样在相应的程度上能够减少地震对整个土木工程结构的伤害，甚至消除其对工程的结构威胁。在土木工程建设的过程中，将其基础以及上部的结构设置相应的隔震部分，对于整个工程来说，在其投入使用的过程中，在底层使用隔震的装置效果相对较好，出现这一现象的原因在于高层建筑结构设置隔震装置过程会延长建筑结构的自振周期，从而出现隔震效果弱化的现象。现阶段关于基础隔震的进步与发展日益趋于多样化与完善。
2.2耗能减震
耗能减震具体是在建筑结构的空间，层间等部位装设消能装置，如果地震等级较低，建筑结构自身会协同各个部位的消能装置，维持建筑结构的弹性状态规避地震的影响，减小地震的危害程度。如果地震的等级较高，增加建筑结构自身的形变程度，并协同消防装置内部的大阻尼，有效吸收和消耗地震能量，并将其转换成热能的形式传输至外界，这能够显著降低地震对建筑结构的影响，维持建筑结构的弹性形态，此种技术主要具有以下特点：安全性和可靠性较高，借助耗能装置有效吸收和消耗地震能量，进而保护建筑物的主体结构；经济且环保。这主要是因为此装置中采用了柔性性能，可缩减剪力墙数量和配筋断面；应用范围广泛，此种装置可应用在工厂、办公大楼中；维护经费较低。如果装设耗能减振装置，需要定期维护，进而保障其正常运行。该装置和其余减振装置相比，维护经费相对较低。
3结构振动控制的前景展望
土木工程在研究抗震、减震的道路上研发出多项技术，结构控制技术是其中抗震设计效果较好的一项技术，同时为建筑结构减震打开一扇崭新的大门，改变传统直接减振法的缺陷，减震原理简单但效果显著，且操作简便，目前该项技术还在不断完善阶段，笔者对其未来发展进行如下总结：减震模型逐渐被简化，模型维度降低，对实际施工的模拟更加逼真；对非线性控制的研究逐渐深入，将智能、模糊等控制手段融合在非线性研究中，进而优化振动控制技术；混合控制目前还没有专门的算法，相信在科技的发展下，会研究出集成度较高的混合控制算法。
结束语
土木工程结构振动控制的研究与应用有着十分广阔的广泛的发展与应用前景，它的研究和发展将会给土木工程结构领域的抗震、抗风等抵抗不可抗力灾害的建筑设计带来一场前所未有的历史性革命。近年来土木工程结构振动控制技术的研究与应用已取得了长足的发展与进步。由此看来，在对抗地震、强风等自然灾害的问题上，土木工程结构控制起着至关重要的作用。因此，我们对土木工程结构振动控制技术未来的成就十分期待。
参考文献
[1]熊志.土木工程结构振动控制的研究现状与展望[J].建材发展导向（上），2018（10）：12-13.
[2]唐海龙.浅谈土木工程结构振动控制技术的发展[J].读书文摘，2017（5）：144-145.
[3]刘寅吉.浅谈土木工程结构振动控制技术[J].建筑工程技术与设计，2016（21）：531-532.
论文作者:何金艺
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2月4期
论文发表时间:2020/4/23
标签：结构论文; 土木工程论文; 技术论文; 主动论文; 系统论文; 装置论文; 建筑结构论文; 《城镇建设》2020年2月4期论文;