关键词：土木工程结构；振动控制技术
引 文：
土木工程是伴随着人类社会的发展而发展。随着科学技术的进步，人类的问题上抵抗各种各样的自然灾害也取得了一定的进展。但是在伟大的自然面前，人类仍然很小。我们需要更多的先进技术和成套设备对灾害。传统的冲击技术和安全性能的影响非常有限，如果地震发生，无法支撑结构，可能会损害是严重的，甚至带来非常严重的生命和财产的损失。作为一种全新的技术措施，振动控制技术能够减轻与缓和土木工程结构在地震、强大风力、洪水浪潮等动力荷载作用下的振动反应，通过改善和提高工程结构的抗振性能来的延长土木工程结构的疲劳寿命。
1. 土木工程结构振动控制的相关内容
对于减振结构来说，主要是土木工程结构的抗侧力装置，通过在这个装置中装备相关的零件来促使减振目标的实现。当土木工程结构受到一定破坏的时候，相关的装置就会具备一定的弹塑性，从而能够有效的对受到破坏的时候所产生的能量进行消耗以及吸收，同时也能避免对土木工程机构产生巨大的影响，从而能够满足减振的要求。
对于土木工程结构振动控制而言，能够有效的对地震能量进行消耗。近年，有一部分国家已经越来越重视对结构控制的研究，从而在结构层面上添加控制体系，进而能够促使两者共同抵抗动荷载。而且，能够为消耗地震能量带来一定的帮助。此外，土木工程机构振动控制能够有效的避免地震、海浪、风等对结构的影响，同时也能促使抗灾能力的提高。
2土木工程结构振动控制技术
2.1被动控制技术
“被动控制”的主要工作原理为：经过改变结构的质量M、刚度K以及阻尼C，然后采取耗能、吸振、隔振等方法去降低结构所吸收的能量以实现减振的目的。“被动控制”最大的特点是仅依靠结构和控制系统内部来改变结构的动力特性以达到控制，不需要任何外部能源。此外，还由于“被动控制”具有便于维护、造价低、构造简易等优势而被土木工程界广泛应用。从控制机理角度可将“被动控制”细分为隔振技术、吸振技术、耗能技术等3种。土木工程结构被动控制在一般意义上指的是在结构的某个部位附加一个子系统或是对结构中某些构件的构造进行处理以改变结构体系的一种动力特征。被动控制的构造较为简单，工程造价也就相对较低。不需要工程提供外部的能源和经济，非常易于土木工程的实际应用和后期维护。这种控制技术对成本投入的要求较低，无需外界在资金和能源上的支持，并且后期的维护工作易于操作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆被动控制技术的种种优点引起了土木工程建设产业的广泛关注，使其迅速成为了当前土木工程应用开发的热点。
基础隔震装置在上部结构和地质基础之间设置某种隔震消能装置的基础隔震体系，具有足够的初始刚度、强度和巨大的变形能力，是隶属于结构被动控制中的一种控制技术。这种被动控制的技术装置主要通过降低地面振动向上部结构传输的动力能量，来达到减缓土木工程结构实际振动幅度和频率的最终目的。中国对基础隔震的研究开展得相对较早，在理论研究、技术开发和工程应用者三个方面都有着丰硕的研究成果和成熟的结论体系。隔震技术所采用的材料主要有橡胶垫、金属涂料滑块和精选出来的细砂等。
2.2主动控制技术
土木工程结构主动控制采用现代化的科学控制技术，针对由各类原因造成的地壳振动和土木工程结构的振动反应，实施实时性的跟踪和预测。这种主动控制技术对土木工程结构振动施加一定的压力和控制力，以此来改变工程结构系统的特性，进而促使工程结构和系统性能同时满足土木工程结构振动控制的优化准则，是一种以达到降低或抑制土木工程结构振动反应为根本目的的控制技术。主动控制技术在通常的情况下可以简单地分为开环控制和闭环控制这两种基本的控制方式。主动开环控制的控制方式是一种直接对土木工程结构系统的扰动输入进行测量，再根据测量结果中具体的数据和信息综合出控制规律的控制技术。主动闭环控制的控制方式则是一种通过结构系统的状态反馈和输出反馈来对土木工程结构的振动产生一定控制作用的控制技术。
主动控制的技术研究所涉及的范围很广，是一门知识交叉型的专业学科，主要研究结构工程、机械工程、材料科学、计算机科学、随机振动、振动测量、控制理论和自动控制技术等与工程结构振动相关的课题。和被动控制技术相比，主动控制技术的控制效力更为显著，但是应用于土木工程建设之中的工程造价和设备要求也很高，需要外部提供大量的能源支持和资金支持。这就让中国学界将研究土木工程结构振动主动控制技术的重点更多地放在了效果仿真的分析、研究和主动控制的算法、装置等实验方面。
2.3混合控制技术
混合控制技术，顾名思义，是综合应用被动控制技术和主动控制技术，使两种控制方式协调统一，共同作用的一种控制方式。综合了被动控制和主动控制这两种控制技术优缺点的混合控制，不仅可以应用被动控制系统来增大对土木工程结构振动能量的大量耗散，还能利用主动控制系统，在节省能源和资金的同时，确保对地壳振动的基本控制效果。最典型的的几种混合控制装置有基础隔震和主动控制相组合的混合控制装置，耗能减震和主动控制相组合的混合控制装置，镇定锚索和锚索系统相组合的混和控制装置以及AMD和TMD相组合的混合控制装置等。兼具多种控制方式优点的混合控制技术对振动有着稳定而良好的控制功效，发展前景极为广阔。
3结构振动控制技术的未来发展
作为一门学科交叉复杂的新兴学科，土木工程结构振动控制涉及到了多个领域的知识技术和实践技能。展望其在未来的发展方向和发展前景，可以总结出以下四点：首先，以对振动能量的控制和回收为基础和目标的土木工程结构振动控制技术，在不久的将来会发展成为一个炙手可热的研究新方向。其次，系统发展已经相当成熟的被动控制技术，会朝着规范合理化和科学实用化的方向继续发展。再次，针对主动控制技术与混合控制技术的科学实验和分析研究会被研究人员逐渐重视和加强。最后，振动控制技术的研究学科会很快就会开始研究和建立起专门研究土木工程结构振动耗能构建的力学模型。
4结束语
就当前中国的土木工程建设来说，虽然有一些土木工程已经开始采用被动控制、主动控制或混合控制等控制技术，但振动控制技术在大多数土木工程的建设过程中并没有得到广泛的应用。但这也为振动控制技术留些了巨大的发展空间。在不久的将来，土木工程结构振动控制这门学科的建设和发展会越来越成熟。
参考文献
[1]逯静洲，李庆斌.电流变体在结构工程振动控制中的应用研究[J].烟台大学学报（自然科学与工程版），2010（3）：223-228.
[2]翁光远，王社良等.磁控形状记忆合金在结构振动控制中的应用研究[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2010（5）：631-636.
[3]孙树民.土木工程结构振动控制技术的发展[J].噪声与振动控制.2014，（1）
[4]史 云 . 论土木工程结构振动控制的研究进展[J].民营科技.2012，06：16
[5]陈玉妹.关于土木工程结构振动控制技术的探讨[J].门窗，2014，11：140.
论文作者:黄龙成
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/20
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