关键词：结构振动控制；具体应用；技术分类
土木工程在我国发展时间较长，目前我国科技水平不断提升，各种先进的减震、防震技术都在土木工程中使用，有效提高土建结构稳定性，建筑质量也大幅度提升。结构振动控制是工程建设中的其中一项技术，在稳定建筑结构，消除地震影响等方面效果显著，实际工程建设中，工程技术员要仔细分析现场情况，选择合适的振动控制技术，才能保证工程质量。
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。柔性LMD结构，LMD减振装置连接索的一端与连接于斜拉索上的索夹相连，另一端与带质量块的杠杆相连，连接索中间用安装在一支座上的定滑轮进行转向，从而使连接索两端分别与斜拉索和主梁的顶面垂直杠杆通过销轴连接到支座上在杠杆与主梁之间安装阻尼器，此处的阻尼器可以是油阻尼器或粘性剪切阻尼器等被动型阻尼器以实现对斜拉索振动的被动控制，也可采用如磁流变阻尼器可变摩擦阻尼器等半主动阻尼器实现对斜拉索振动的半主动控制，甚至可采用如压电阻尼器磁致伸缩阻尼器等主动型阻尼器来实现对斜拉索振动的主动控制。
1.2主动控制
该项技术需要对工程实施地区震动情况实时监测，将地面震动利用仪器进行检测，将数据传回计算机，计算机对建筑受力及其结构变化进行分析，按照测算结果，外加力对震动力进行平衡，从而减少建筑震感。传感装置是控制系统的主要组成，负责信息探测和传输，运算器、施力器是其它装置，负责结构受力计算以及向建筑施加平衡力。按照理论分析，主动控制无疑是最佳的结构振动控制方法，但从土木工程实际出发，发现该项控制技术需要消耗大量资源，不适合在工程建设中使用，但在保护现有设备方面具有显著效果，AMD、ATS及ABS等都属于主动控制系统范畴。
1.3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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
2结构振动控制案例
2.1案例分析
某大楼设计建造时安装的是TMD系统，该栋建筑总高度在500m左右，层楼为100层，考虑到风载、地震等对较高楼层影响较大，将带有阻尼的复摆放置在87层的相应位置，经测算得知该复摆减振能力可达40%～60%。相同案例还有阿联酋的某酒店工程，在设计弧形支撑杆时在其结构相应位置安装TMD系统，从而实现减振，此建筑中将减振控制装置安装在支撑结构的多个受力点上，实现建筑的全面减振。也有借助单个控制系统完成减振设计的，如上海比较有名的青浦电视塔，总高度为168m，对其进行受力分析，在138m处安装质量摆，数量为11且均匀分布在塔身周围，0．398～0．487Hz是摆的自振周期，自振频率与风载激励频率基本一致，完成质量摆安装后，塔上电线移动情况得到有效控制，塔楼自减振功能明显加强。
2.2结构振动控制的相关理论
为保证所选取的控制技术在实际施工中发挥最大功用，设计建筑结构时必须根据施工现场情况，组建相应的动力响应模型，工程师模拟系统工作时，常采用以下方法建模：以牛顿力学为基础完成系统模型建立，维数高、难度大是此类模型的主要特点，若不需要进行动力学分析，或者对系统闭性能进行评价，一般不采用此种建模方式；利用辨识算法将结构设计数据输入到计算机中，在算法计算下得到相应的系统模型，结构数据不同得到的模型也存在差异，因此工程师要精确结构设计数据。在建立模型的基础上，熟练掌握相应的控制理论，在混合系统中，需要将阻尼、刚度等参数设计协调到一起，实现对结构的优化控制，协调参数矛盾，避免施工时对控制系统进行二次规划。在协调系统配置的情况下，对系统可行性进行检测，借助MATLAB软件对系统进行定性检测，LMI工具箱会将系统分解成线性矩阵，通过对输入、输出的约束分析，得到系统的可行性数值。
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。
4结束语
土木工程结构振动控制日益成为工程界高度关注的课题，包括被动与主动控制在内的结构振动控制方法逐渐获得广泛的应用TMD与TLD对结构风振具有很好的控制效果，新型液体质量双调谐阻尼器(TLMD)兼具TMD与TLD的优点，便于调谐，减振效果与耐久性更好，是一种极具发展前景的调谐式减振器;与通常斜拉索减振器相比，LMD对桥梁景观的不良影响小，易于安装养护，且减振效果更好，是一种更适于超长斜拉索的振动控制的广谱减振器。柔性化、大型化是现代土木工程发展的主要趋势，结构样式、功能也在不断变化，满足人类多样化需求的同时，还要考虑到结构的稳定性。结构振动控制技术的出现，解决很多结构抗震设计难题，在土木工程中发挥重要作用。
参考文献
[1]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.
[2]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.
论文作者:彭鑫
论文发表刊物:《城镇建设》2019年10期
论文发表时间:2019/8/15
标签：结构论文; 系统论文; 土木工程论文; 技术论文; 阻尼器论文; 减振论文; 刚度论文; 《城镇建设》2019年10期论文;