史雄波

摘要：發(fā)展振動(dòng)控制技術(shù)并有效發(fā)展在建筑結(jié)構(gòu)工程中具有避免發(fā)生天災(zāi)并保證人民生命財(cái)產(chǎn)的重大意義，是保證所有主體結(jié)構(gòu)工程能夠穩(wěn)定用于生產(chǎn)生活的必備條件?；诶碚搶?shí)踐研究，本文對(duì)控制主體建構(gòu)震動(dòng)的技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)略分析，望大家能夠多提寶貴意見。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)工程;振動(dòng)縮減;結(jié)構(gòu)抗震;

1建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的科研狀態(tài)

1.1客觀控制

這種技術(shù)可以通過(guò)改變結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件的實(shí)際結(jié)構(gòu)或改變系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，在結(jié)構(gòu)中加入子系統(tǒng)等來(lái)達(dá)到減振的目的技術(shù)不需要外部能源支持。通常，被動(dòng)式控制結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，總體成本不高，維護(hù)也很方便?；谄洫?dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也被證明具有一定的抗震性能，已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)，并被廣泛應(yīng)用于各類工程中。對(duì)于被動(dòng)技術(shù)，根據(jù)目前的發(fā)展?fàn)顩r，可分為基礎(chǔ)隔震和能量吸收兩大類。

1.2主觀控制

主動(dòng)控制比較復(fù)雜，成本較高，通常難以維護(hù)。然而，在現(xiàn)代高層建筑工程中，采用主動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)際的振動(dòng)控制效果更好?，F(xiàn)代主動(dòng)控制還采用了一些前沿技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的實(shí)時(shí)跟蹤和對(duì)未來(lái)振動(dòng)的科學(xué)預(yù)測(cè)，有利于進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化抗震性能。細(xì)分技術(shù)有兩種：①控制力類型：由主動(dòng)索、支撐系統(tǒng)、阻尼系統(tǒng)、防風(fēng)罩系統(tǒng)等組成，當(dāng)遇到結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，利用外部能量對(duì)目標(biāo)建筑結(jié)構(gòu)施加控制力，利用傳感器將采集到的信息輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，得到所需的控制力，然后利用外部能量函數(shù)施加控制力來(lái)減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)。② 半主動(dòng)控制方式采用參數(shù)控制方式，利用小功率能量根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)，有效降低結(jié)構(gòu)振動(dòng)。

1.3主客觀結(jié)合控制

可以理解為主動(dòng)和被動(dòng)融合控制。這種控制方式的設(shè)計(jì)比較繁瑣。要使二者共同發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，必須經(jīng)過(guò)多次嘗試和運(yùn)行。在日本，許多建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都采用這種方法。在設(shè)計(jì)中，為了保證科學(xué)的應(yīng)用，需要調(diào)查震情，勘探地質(zhì)條件，盡量充分了解相關(guān)信息，并進(jìn)一步優(yōu)化控制系統(tǒng)，才能起到良好的抗震作用。雖然是主被動(dòng)技術(shù)的結(jié)合，融合了兩種控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但成本也大幅增加，國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。

2對(duì)振動(dòng)控制粗略分析

2.1基本材料的簡(jiǎn)要分析

實(shí)踐證明，在工程建設(shè)中遇到不同的地震反應(yīng)時(shí)，不同的基礎(chǔ)材料會(huì)產(chǎn)生不同的響應(yīng)。因此，研究地基材料對(duì)抗震性能的影響具有十分重要的意義。在工程中，可以利用一些具有抗震性能的材料來(lái)處理地基，這樣可以減少地震反應(yīng)，有效地減少建筑物的地震。為了提高建筑物的抗震能力，有使用粘土和砂土進(jìn)行墊層施工的案例，也有使用糯米做墊層的相應(yīng)研究。經(jīng)過(guò)大量的研究和論證，證明瀝青材料具有良好的隔震效果。

2.2基本隔震

做好基本隔震工作是減少地震波對(duì)建筑物的破壞的重要手段。研究證實(shí)，在施工中，如果設(shè)置基本隔震和上部結(jié)構(gòu)隔震，底部隔震裝置將發(fā)揮更大的作用，基本隔震對(duì)提高結(jié)構(gòu)的整體抗震性能具有重要意義。

2.3消能

在地震級(jí)別不高的情況下，建筑結(jié)構(gòu)可以借助隨處設(shè)置的消能裝置，有效地保持結(jié)構(gòu)的彈性狀態(tài)，從而減少地震的負(fù)面影響，控制危害。當(dāng)發(fā)生高烈度地震時(shí)，消能裝置能增加結(jié)構(gòu)的變形程度，配合消能裝置的大阻尼，減少和吸收大量的地震能量，將其轉(zhuǎn)化為熱能并向外界傳遞，可以大大降低地震的影響。該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）提高了結(jié)構(gòu)的安全性，消能裝置的可靠性高，能吸收和消耗相當(dāng)大的地震能量，有效地保護(hù)主體結(jié)構(gòu)不受破壞;2）造價(jià)較低，具有一定的經(jīng)濟(jì)性，也符合當(dāng)前環(huán)保要求。該裝置采用柔性材料，可有效減少工程結(jié)構(gòu)所需剪力墻的數(shù)量，減少配筋截面。廠房、辦公樓等均可應(yīng)用，能起到理想的效果;④維修成本相對(duì)較低。雖然安裝消能減震裝置也需要定期維護(hù)才能保持良好的性能，但與其他裝置相比，維護(hù)費(fèi)用處于較低水平。

2.4懸空防震

該技術(shù)能阻斷地震波從地面向主體結(jié)構(gòu)的傳播，有效地防止主體結(jié)構(gòu)受到地震的破壞。幾乎所有設(shè)備結(jié)構(gòu)的質(zhì)量都懸浮在地面上。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的上層會(huì)被分離，不會(huì)產(chǎn)生慣性力，可以起到很好的隔震效果。這種技術(shù)普遍應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)建筑中，更廣泛應(yīng)用于大型鋼結(jié)構(gòu)建筑中。隨著技術(shù)的發(fā)展，它可以分為兩部分：主框架和子結(jié)構(gòu)。一般采用懸掛式底座設(shè)計(jì)，主框架結(jié)構(gòu)與底座分離。如果發(fā)生地震，當(dāng)?shù)卣鸩_擊懸掛位置時(shí)，能量會(huì)明顯下降，很難轉(zhuǎn)移到建筑物主體上，從而減少地震后建筑物結(jié)構(gòu)可能造成的損失。

3建筑結(jié)構(gòu)工程有效振動(dòng)急需處理的難點(diǎn)

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制進(jìn)行了大量的相關(guān)研究，在抗震減振設(shè)計(jì)方面取得了新的突破和質(zhì)的飛躍。越來(lái)越多的研究者開始關(guān)注這一領(lǐng)域的研究。然而，科學(xué)研究是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，技術(shù)跨越難以脫離發(fā)展規(guī)律。在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域取得的一些看似輝煌的成就，也可能存在一些不成熟的地方，還有許多問題需要解決。例如，在控制器的設(shè)計(jì)上，我們需要進(jìn)一步簡(jiǎn)化建模工程和模型;探索如何進(jìn)一步降低能耗和總成本，使建筑在良好性能的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化工程;注意各種外界因素對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響，提高振動(dòng)控制的耐久性和建筑結(jié)構(gòu)的安全性;嘗試與其他學(xué)科的技術(shù)成果相結(jié)合，使結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制智能化。

4混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震加固設(shè)計(jì)方法

在建筑結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本身具有很大的自重，特別是建筑物高度與建筑物底部柱軸力成正比關(guān)系。延性對(duì)不同的建筑構(gòu)件有一定的要求。如果層高是已經(jīng)制定的，為了使構(gòu)件的延性得到再高度的提升，通常會(huì)適當(dāng)調(diào)整軸壓比，但必須要控制在一定的可承受值內(nèi)，以免在地震烈度較高時(shí)，容易引起剪切破壞，導(dǎo)致建筑主體失穩(wěn)而發(fā)生坍塌。所以，必須對(duì)其加強(qiáng)加固設(shè)計(jì)好每一項(xiàng)參數(shù)。（1） 選用螺旋復(fù)合箍筋。為了保持柱的抗剪承載力，在強(qiáng)柱和弱梁的極限條件下設(shè)計(jì)了柱端的抗彎承載力。短柱在強(qiáng)剪弱彎流程不可能發(fā)生剪切破壞。通過(guò)復(fù)合螺旋箍筋，可以再次提高柱的沖切承載力，提高短柱的抗震性能。（2） 使用拆分列。與抗剪性能相比，短柱具有較強(qiáng)的抗彎承載力，但在地震突來(lái)時(shí)，通常在抗彎承載力尚未出現(xiàn)的情況下，由于地震引起的剪力作用已經(jīng)形成很大的破壞。因此，可以適當(dāng)降低短柱的抗彎承載力，以保證其與抗剪強(qiáng)度相一致，從而使短柱在地震發(fā)生時(shí)能更好地保證抗彎屈服效果。為了提高構(gòu)件的抗震效果和強(qiáng)度，節(jié)點(diǎn)通常沿豎向柱設(shè)計(jì)，并將柱體分離。在柱腿之間的鋼筋中設(shè)置連接鍵，進(jìn)一步提高構(gòu)件的抗震效果和強(qiáng)度。連接鍵通常使用摩擦阻尼器、隔板和貫穿間隙。

5結(jié)語(yǔ)結(jié)

綜上所述，所有建筑主體的抗震設(shè)計(jì)工作關(guān)系到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此全社會(huì)應(yīng)給予建筑結(jié)構(gòu)工程抗震設(shè)計(jì)工作高度的重視，深入分析它的結(jié)構(gòu)工程特點(diǎn)及它本身的抗震風(fēng)險(xiǎn)成因，加強(qiáng)建筑工程主體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原則的把握，加重關(guān)注建筑抗震設(shè)計(jì)的所有潛在風(fēng)險(xiǎn)，并且運(yùn)用各種抗震設(shè)計(jì)方法，快速提高所有新時(shí)代建筑產(chǎn)物的抗震能力，有效控制所有建筑結(jié)構(gòu)主體地震之后所發(fā)生的危害，保護(hù)所有人的生命財(cái)產(chǎn)和社會(huì)財(cái)產(chǎn)的安全。

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