土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的研究現(xiàn)狀與展望

1、    土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的研究現(xiàn)狀與展望    柏卓辰 羅森摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的完善，土木工程業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)主導(dǎo)地位。但近些年地震頻繁發(fā)生給世界各國人民帶來了無法估計(jì)的損失和傷害。因此，土木工程振動(dòng)控制這項(xiàng)最新科研成果有效的減輕地震災(zāi)害，更好的保障建筑物的穩(wěn)定性和安全性。進(jìn)而土木工程振動(dòng)控制這項(xiàng)研究成果受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，這不僅僅是科技的進(jìn)步還是人們生活的基本保障。關(guān)鍵詞：土木工程；結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制；研究現(xiàn)狀；發(fā)展前景伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人們收入水平的提高，高層建筑越來越多的應(yīng)用到城市現(xiàn)代化建設(shè)當(dāng)中。但

2、是由于近些年來地震災(zāi)害的頻繁發(fā)生，給世界各國人民帶來無法挽回的損失和巨大的傷害。因此，加強(qiáng)建筑物結(jié)構(gòu)的抗震性和防震性能成為當(dāng)今社會(huì)良性發(fā)展的關(guān)鍵所在。土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制不僅可以有效抵御地震作用，吸收地震能量還能夠阻止地震能量向上傳遞，更好的保護(hù)人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。本文從土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制入手，深入探究了被動(dòng)控制、主動(dòng)控制、智能控制、混合控制的基本特點(diǎn)和原理，進(jìn)而分析預(yù)測(cè)了土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的發(fā)展前景和發(fā)展趨勢(shì)。1 土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制這項(xiàng)研究成果，是通過準(zhǔn)確的計(jì)算和精密的研究對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)中某一特殊位置進(jìn)行改造，促使建筑物結(jié)構(gòu)可以達(dá)到抗震、防震、減震等理想效果。例如安

3、裝隔音墊裝置、加入消能支撐和消能剪力墻、調(diào)整結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性以及利用外部能量輸入施加外力等方式，使結(jié)構(gòu)物可以在動(dòng)力響應(yīng)下得到合理有效的控制，進(jìn)而確保結(jié)構(gòu)本身以及結(jié)構(gòu)的人員儀器設(shè)備的安全。1.1 被動(dòng)控制被動(dòng)控制具有操作方法簡(jiǎn)單，節(jié)省造價(jià)，性能安全可靠等優(yōu)勢(shì)，便于更換和修復(fù)。通過對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)中的動(dòng)力響應(yīng)有效控制，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的耗能減振、隔振、吸能減振的效果。1.1.1 耗能減振通過利用支撐和剪刀墻等方式在土木結(jié)構(gòu)特定部位中設(shè)置耗能機(jī)構(gòu)，利用耗能機(jī)構(gòu)的摩擦性、彎曲性以及黏彈性進(jìn)而消耗和吸收地震能量。為了避免建筑物倒塌事故的發(fā)生，要盡量減小主體結(jié)構(gòu)對(duì)地震的反應(yīng)。因此，耗能減振為土木結(jié)構(gòu)物提供了較強(qiáng)的

4、阻尼，在地震發(fā)生過程中由于摩擦和克服阻尼做工，從而消耗大量輸入到結(jié)構(gòu)中的震動(dòng)能，達(dá)到防震的目的。1.1.2 隔振隔振根據(jù)系統(tǒng)需求的不同分為基礎(chǔ)隔振和層間隔振?；A(chǔ)隔振通過使用房屋結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)相互隔離分開的方式，在通過設(shè)置在基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間的隔振裝置對(duì)地震發(fā)生過程中產(chǎn)生的能量進(jìn)行消耗。普遍使用的隔振器材有橡膠支座、滑動(dòng)支座以及彈塑性支座。層間隔振是利用隔振裝置對(duì)地震產(chǎn)生的能量進(jìn)行消耗和擴(kuò)散，通過在建筑物樓板和層柱之間配備隔振裝置。1.1.3 吸能減震吸能減震的方式是通過在土木結(jié)構(gòu)某一特定位置上設(shè)置某種子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而在發(fā)生位移的過程中使子結(jié)構(gòu)重新分配能量，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)的目的。1.2 主動(dòng)控制主動(dòng)

5、控制要輔助與其他能量達(dá)到預(yù)期的控制效果，雖然主動(dòng)控制在技術(shù)操作方面較為復(fù)雜，花費(fèi)資金較大，維修和保護(hù)難度較大，但是其抗震減振性能更為穩(wěn)定?？煞譃榭刂屏π秃桶胫鲃?dòng)控制型兩種。1.2.1 控制力型當(dāng)建筑物結(jié)構(gòu)受到外部因素影響產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)，控制力型會(huì)依托于其他能源的支撐對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)施加控制力，降低建筑物的振動(dòng)反應(yīng)達(dá)到抗震防震效果。1.2.2 半主動(dòng)控制半主動(dòng)控制即結(jié)構(gòu)性能可變型，在結(jié)構(gòu)動(dòng)力的基礎(chǔ)上優(yōu)化配置結(jié)構(gòu)內(nèi)部的參數(shù)，當(dāng)受到外部因素影響時(shí)依靠較少能量就能改變控制系統(tǒng)形態(tài)，進(jìn)而達(dá)到良好的防震效果降低動(dòng)力響應(yīng)。半主動(dòng)控制與控制力型相比具有更大經(jīng)濟(jì)實(shí)用性能和可操作性。因此，半主動(dòng)控制被廣泛推廣和研發(fā)。

6、1.3 混合控制所謂混合控制，是在主動(dòng)控制和被動(dòng)控制有機(jī)結(jié)合下研發(fā)出來。具有智能控制和被動(dòng)控制的雙重優(yōu)點(diǎn)，不僅可以通過利用被動(dòng)控制消耗振動(dòng)能量的方式來達(dá)到減振效果，還可以通過利用主動(dòng)控制更好的保證動(dòng)力響應(yīng)下的控制效果。1.4 智能控制智能控制是采用智能化的控制方法對(duì)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行控制，通過優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)配置的方式，進(jìn)而在改變建筑物結(jié)構(gòu)性能的同時(shí)快速減小地震產(chǎn)生的能量，削弱振動(dòng)反應(yīng)效率。還可以通過智能化材料的方法來減少震能，分為感知材料和驅(qū)動(dòng)材料兩種。2 土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制前景展望土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制是多種學(xué)科相交叉的新興學(xué)科，不僅運(yùn)用到國際先進(jìn)計(jì)算機(jī)理論以及前沿的結(jié)構(gòu)振動(dòng)理論，還會(huì)通過自身不斷的

7、發(fā)展和改革研發(fā)出更多有利于人民和社會(huì)服務(wù)的科研成果，例如可以加大對(duì)地震的研究工作，通過分析和探討其成因以及類型等多方面的理論，進(jìn)而研發(fā)出更符合社會(huì)發(fā)展需求的防震防災(zāi)害裝置。還有可以通過對(duì)地震能量的削弱和擴(kuò)散進(jìn)而基于能量回收的研究，將消耗擴(kuò)散的能量有效的回收在利用，通過不斷的實(shí)踐和研究進(jìn)而保證地震發(fā)生時(shí)外界能量的供給。最后，智能控制、混合控制、半主動(dòng)控制是今后土木結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制發(fā)展的方向。3 結(jié)語綜上所述，本文通過從土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制入手，深入探究了被動(dòng)控制、主動(dòng)控制、智能控制、混合控制的基本特點(diǎn)和原理，進(jìn)而分析預(yù)測(cè)了土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的發(fā)展前景和發(fā)展趨勢(shì)。進(jìn)而更加充分說明了土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制在我國乃至世界社會(huì)發(fā)展的重要性，不僅可以有效抵御地震作用，吸收地震能量還能夠阻止地震能量向上傳遞，更好的保護(hù)人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。參考文獻(xiàn)1 閻維明，周福霖，譚平.土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的研究進(jìn)展j.世界地震工程，1997，02.2 孫樹民.土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展j.噪聲與振動(dòng)控制，2001，01.3 趙鑫.土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)的模糊控制算法研究d.武漢理工大