结构振动控制技术的研究现状,结构工程论文.docx

结构振动控制技术的研究现在状况,结构工程论文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祸的问题上也获得了一定的进步。然而在伟大的自然面前，人类仍然渺小。我们需要愈加先进的技术和愈加完备的设施来抵抗灾祸的侵袭。传统的防震技术的作用效果和安全性能特别有限，假如地震发生，构造无法支持，很有可能毁坏严重，甚至带来极为严重的生命财产损失。因而，土木工程构造振动控制技术的研究发展特别重要。 1 土木工程构造的减振工作原理 对于消耗能量的减振构造而言，详细是指土木工程构造的抗侧力装置，在该装置内部安装有效能量消耗零部件，进而实现减振目的。假如土木工程构造遭遇地震并遭到能量侵蚀，能量消耗零部件及其装置会产生弹塑性，滞回变形，以此来吸收和消耗因地震所带来的能量，并减小对土木工程构造主体构造的影响程度，进而实现减振和震动控制的目的。由此可知，减振工作原理与传统正好相反，这也是技术领域中的突破性成就。其主要的工程构造振动控制原理。 2 构造振动控制技术的研究现在状况 2.1 被动控制被动控制是通过改变建筑构造本身一些构件的构造和构造体系的动力学特征，或者在构造的某个部位附加一个子系统，来实现减振的目的一种不需要外部能源的构造控制技术。由于其构造简单、造价低廉、易于维护且无需外部能源支持，当前已成为建筑与构造设计的热门，很多实际工程中也已经广泛应用。被动技术主要包括基础隔振技术和耗能吸能减振技术。 基础隔振是在构造的上部与基部之间设置一种隔振消能装置的控制技术，是被动控制的一种，它主要通过减小地震时向地表传输的能量，来减小构造的振动。基础隔振能明显降低构造的本身振动频率，非常适用于中低层建筑，但由于隔振只对高频率的地震波有效用，所以对高层建筑并不适用。 吸能减振是通过附加子构造，使构造的振动位移，能量重新分配，进而减小构造振动。耗能减振是在构造体的某些部位，如节点和支撑部等设置耗能阻尼机构。继而通过这种机构对构造施加控制力，快速减小构造振动。耗能减振和吸能减振的装置主要有摩擦阻尼器、粘性液体阻器、调谐质量阻尼器、金属委屈服从阻尼器、质量泵和液压质量控制系统等。 2.2 主动控制主动控制是一种需要外部能量供应的控制技术。能否具有能量耗损和完好的反应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。主动控制应用了当代尖端的构造控制技术，对构造振动情况施行实时追踪和预测，令构造设计与系统性能到达最佳。主动控制技术分为控制力型和半主动控制型两种。 构造主动控制是利用外部能源在构造振动时对构造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详细信息，最后，由外部能源提供能量，施加给构造其所需控制力，进而快速起到减小构造振动的效果。 由于主动控制的实时控制力完全自主可控，因而其比照于被动控制，防振效果特别明显。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。 半主动控制属于参数控制，其作用机理和优缺点均介于被动控制和控制力型之间。半主动控制经过依靠于构造的反响情况和外部的鼓励信息，通过用小功率能源调整构造的动力参数来减少构造的振动，与控制力型相比，半主动控制具有所需外部能量较小、维护要求不太高、更为经济等优势，而且作用效果又与前者很接近，因而半主动控制具有较大的研究和应用开发价值。磁流变液态阻尼器和电流变液态阻尼器是半主动控制系统将来研究发展的方向。 2.3 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，既能够通过被动控制系统卸掉震动能，又能够利用主动控制系统来加强控制效果，因而有很好的建筑工程应用价值。当前混合控制所用的控制装置已有很多种类，其迅猛发展的势头锐不可当。 2.4 构造控制研究中的待解决问题经太多年以来的刻苦研究和辛勤实践，构造的抗震、减振设计研究获得了飞跃性的成就，也遭到了更多各领域科研工作者们的关注与重视。然而科学研究不能一蹴而就，科技发展也并非是朝夕之事。在看似成果斐然的土木工程构造振动控制领域获得的成就背后，仍有很多技术不成熟之处，这些问题犹待解决。如从控制器设计角度的建模工程与模型的简化；怎样降低能耗和造价，使工程简便且不失可靠性和安全性；综合考量各项外界因素，加强控制的持久力和安全性；完善抗震防护体系作用力的详细计算方式；与其他学科的新技术和新成果有机结合，促进土木工程构造振动控制技术向智能化发展。构造控制技术是一项复杂严密且与人民生命财产安全息息相关的细致研究，因而相关科研技术人员和机构要做好研究工作。 3 振动控制技术简析 3.1 隔震的相关地基的建筑材料在土木工程建设的经过中，地基材料所使用的材质不一样，因而，在地震经过中的地震波的反响也不尽一样。因而，在土木工程建设的经过总，要使用特殊的材料对其地基进行相应的处理，这样才能减少震波的反响，进而减少相关的建筑物在地震经过中的震感。相对于传统的土木工程来讲，其地基经常使用粘土以及砂子进行相应的垫层施工，随后，也有相关的建设工作人员使用糯米进行垫层来对抗震进行相应的研究。经过大量的研究之后，各种实验数据分析得出以沥青为其原料的材料进行相应土木工程隔震设置的效果非常好。 3.2 基础隔震隔震的相关构造。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构造，这样在相应的程度上能够减少地震对整个土木工程构造的伤害，甚至消除其对工程的构造威胁。在土木工程建设的经过中，将其基础以及上部的构造设置相应的隔震部分，对于整个工程来讲，在其投入使用的经过中，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构造设置隔震装置经过会延长建筑构造的自振周期，进而出现隔震效果弱化的现象。现前阶段关于基础隔震的进步与发展日益趋于多样化与完善。 3.3 耗能减震耗能减震详细是在建筑构造的空间，层间等部位装设消能装置，假如地震等级较低，建筑构造本身会协同各个部位的消能装置，维持建筑构造的弹性状态躲避地震的影响，减小地震的危害程度。假如地震的等级较高，增加建筑构造本身的形变程度，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，这能够显着降低地震对建筑构造的影响，维持建筑构造的弹性形态，此种技术主要具有下面特点：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，进而保卫建筑物的主体构造；经济且环保。这主要是由于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。假如装设耗能减振装置，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。 例如在我们国家某市地区内的一个重点建筑，其主楼高57.8m,地上 13 层两侧的塔楼为 16 层，地下一层，建筑面积为 1418815 平方米，采用空调系统。该建筑采用钢筋混凝土筒体-框架构造，抗震设防烈度为 9 度，构造安全等级为二级，抗震设防分类标准为二级。原构造采用筒壁厚 450mm,底层框架柱截面为 800mm*800mm,框架梁高 800mm.抗震计算表示清楚，原构造在多遇、罕遇水平地震作用下都不能知足要求，且梁、柱的配筋率很高，施工困难。 经技术经济比拟，决定采用粘弹性阻尼器的耗能职称，构造的自振基本频率由原来的 1.1Hz 提高到 1.16Hz,即构造的抗侧刚度比原来的稍小。 3.4 悬挂隔震悬挂隔震的原理是阻止地面的地震波传递至建筑主体构造，防止主体构造遭到损坏。可见悬挂隔震装置构造很大部分的质量甚至是全部质量均悬挂在地面上，地震到来时，建筑构造上层的分离导致无惯性力产生，进而到达显着隔震的目的。悬挂隔震技术适用范围没有其他技术的应用范围广泛，钢构造，大型钢构造是其主要的使用构造，又分为主框架和子构造两部分，悬挂子构造，主框架构造便与子构造分离。当地震波到达悬挂部位时，地震能量大大减少，有效控制了地震的传递，减少建筑在地震中的损害。 3.5 混合控制混合控制，能够将其简单地理解为主动控制和被动控制的融合，这种控制技术具有设计繁琐的特点，这种振动控制技术被广泛地应用在日本建筑构造设计中。在详细的设计经过中，应屡次深切进入调查建筑物所处地区的地震情况并全面勘查地质条件，把握各种信息，优化调整控制系统，进而实现防震抗震的目的。这种控制技术有效融合了主动控制和被动控制中的优点，然而其工程造价较高，在我们国家很少应用。 4 振动控制技术的瞻望 在近十几年的时间里，经过众多专家学者们长期不懈的艰辛努力，土木工程构造振动控制技术得到了全面迅猛的发展，呈现出一派生机勃勃的发展势头，在今后一段时期内，构造控制技术的发展趋势将是被动控制技术规范化与实用化和加强对半主动控制和混合控制技术的实验研究以及试点工程的研究。尽管在我们国家当前的土木建筑工程领域中，构造控制技术基本上还仅仅应用于高层建筑构造设计之中，但随着我们国家高层建筑十分是超高层建筑的飞速发展，必将给构造振动控制技术带来更为广阔的发展空间。因而，由于土木工程构造振动控制技术本身所具有极为明显的优势，其将来拥有良好的应用前景是毋须置疑。 5 结束语 土木工程构造振动控制的研究与应用有着特别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构造领域的抗震、抗风等抵抗不可抗力灾祸的建筑设计带来一场史无前例的历史性革命。近年来土木工程构造振动控制技术的研究与应用已获得了长足的发展与进步。由此看来，在对抗地震、强风等自然灾祸的问题上，土木工程构造控制起着至关重要的作用。因而，我们对土木工程构造振动控制技术将来的成就特别等待。 以下为参考文献： 1邱敏，张学文，陆中玏，杨世浩。土木工程构造振动控制的研究现在状况与瞻望J.安全与环境工程，2020,03:14-18. 2邢冠群。土木工程构造振动控制的研究现在状况与瞻望J.科技瞻望，2020,15:38. 3陈玉妹。关于土木工程构造振动控制技术的讨论J.门窗，2020,11:140.