結(jié)構(gòu)控制的發(fā)展與創(chuàng)新

1、【結(jié)構(gòu)控制的發(fā)展與創(chuàng)新】 以創(chuàng)新為主題800字作文摘 要：介紹了結(jié)構(gòu)控制的歷史與發(fā)展及其分類，敘述了防屈曲耗能支撐的構(gòu)造和減震基本原理，結(jié)合結(jié)構(gòu)控制理論提出了一種新型防屈曲耗能支撐，分析了其裝置簡易構(gòu)造，并在理論上做了簡要的可行性探討。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)控制；耗能減震；結(jié)構(gòu)控制裝置；防屈曲；耗能支撐引言所謂結(jié)構(gòu)控制，是指在結(jié)構(gòu)某個部位設(shè)置一些控制裝置，當結(jié)構(gòu)振動時，被動或主動地施加一組控制力或改變結(jié)構(gòu)的動力特性，減小結(jié)構(gòu)振動反應(yīng)，以滿足結(jié)構(gòu)安全性和舒適性的要求。結(jié)構(gòu)控制實際上是把傳統(tǒng)的利用結(jié)構(gòu)本身來抵御外界荷載的概念提升到通過結(jié)構(gòu)附加的耗能隔振裝置來抵御外界荷載的作用，它可以有效的減輕結(jié)構(gòu)在動力作用

2、下的反應(yīng)和損傷積累，提高結(jié)構(gòu)的抗振能力和抗震性能，是結(jié)構(gòu)抗振減振和防災(zāi)減災(zāi)積極有效的方法和技術(shù)，目前該技術(shù)已成為結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中最前沿的研究課題之一。1 結(jié)構(gòu)控制的歷史與發(fā)展結(jié)構(gòu)控制的歷史1972年姚治平在美國土木工程學會會刊上發(fā)表結(jié)構(gòu)控制的概念，首先提出了在風及地震作用下在土木結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用控制理論，引起了工程界的重視1。Casciati和Yao對土木工程中主動控制的方法進行了系統(tǒng)的總結(jié)和分析對比2，Yang 研究了非經(jīng)典阻尼結(jié)構(gòu)反應(yīng)譜3、滑移隔震控制4和主動變剛度5系統(tǒng)等地震及風振隨機激勵下的控制及其優(yōu)化問題。Soong、Martin、Roorda、Spencer、Bergman、Kurat

3、a等人做了大量結(jié)構(gòu)控制研究，在我國是王光遠院士最早從高聳結(jié)構(gòu)風振控制開始研究的，隨后包括劉季、歐進萍、李桂青、瞿偉廉、周錫元、王肇民、徐幼麟、周福霖、周云、唐家祥、李宏男、呂西林等眾多學者進行了該領(lǐng)域的研究。結(jié)構(gòu)控制領(lǐng)域逐步得到發(fā)展，1994年在美國召開了首屆世界結(jié)構(gòu)控制會議。1997年Housner、Soong、Yao等10位著名教授聯(lián)名發(fā)表了結(jié)構(gòu)控制：過去、現(xiàn)在與未來，對結(jié)構(gòu)控制的歷史沿革、主要內(nèi)容、未來研究課題等都作了精湛的論述6。第二屆世界結(jié)構(gòu)控制會議上Suhardjo等發(fā)表了結(jié)構(gòu)控制：反饋的新前沿，論述了混合控制、半主動控制及其在土木工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用7；“Engineering St

4、ructures”雜志出版“結(jié)構(gòu)控制”專集，刊載優(yōu)秀論文11篇8-10。隨著國際結(jié)構(gòu)工程青年專家研討會、國際動力學振動與控制會議、中日美結(jié)構(gòu)控制和監(jiān)測學術(shù)會議、結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)控制及隔震建筑國際研討會、國際隔震與耗能減震會議等相繼在國內(nèi)召開，可見我國結(jié)構(gòu)控制技術(shù)發(fā)展也相當迅速，緊跟國際先進步伐，取得了大量豐富的研究成果。結(jié)構(gòu)控制分類結(jié)構(gòu)控制是土木工程結(jié)構(gòu)前沿領(lǐng)域，也是各學科交叉的新技術(shù)領(lǐng)域。目前，其分類一般可按技術(shù)方法；按是否有外部能源輸入；按與結(jié)構(gòu)頻率相關(guān)性這三種方式進行分類11，若按是否由外部能源輸入大體上可分為被動控制、主動控制、半主動控制、混合控制和智能控制這五類11，12。結(jié)構(gòu)控制發(fā)展方

5、向周福霖、歐進萍、周云等著作分別對隔震、主動、半主動、智能控制以及各類被動控制等進行了詳細的歸納和總結(jié)11，13-20，包括理論分析、試驗研究、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展等方面，內(nèi)容全面而豐富。經(jīng)過總結(jié)分析，結(jié)構(gòu)控制未來的發(fā)展方向主要有：現(xiàn)有隔減震裝置的改進；主動控制裝置計算法的研究；各種減振裝置的聯(lián)合應(yīng)用；新型減振裝置的研究；數(shù)模與物模結(jié)合以及計算機優(yōu)化控制。2 防屈曲耗能支撐構(gòu)造及減震原理19為了解決普通支撐在強震作用下易受壓屈曲造成支撐破壞或失效的問題，學者們研發(fā)出一種能防止屈曲的支撐構(gòu)件，稱為防屈曲耗能支撐，由于其性能穩(wěn)定、減震效果顯著，在日本、美國、加拿大、我國臺灣等地區(qū)都得到了廣

6、泛的工程應(yīng)用。防屈曲耗能支撐的構(gòu)造組成主要從橫向構(gòu)成和縱向構(gòu)成兩方面來分析，如圖1所示，其橫向構(gòu)成分為核心單元、約束單元及滑動機制單元；縱向構(gòu)成分為約束屈服段、約束非屈服段、無約束非屈服段、無粘結(jié)可膨脹材料和屈曲約束機構(gòu)，其中核心單元，即芯材，是此構(gòu)件中主要的受力元件，由特定強度的鋼板制成。常見的截面形式為十字型、T型、雙T型和一字型等，分別適用于不同的剛度要求和耗能需求。橫向和縱向構(gòu)成 滯回曲線圖1 防屈曲耗能支撐的橫向和縱向構(gòu)成及其耗能性能防屈曲耗能支撐的基本原理為：支撐結(jié)構(gòu)在地震作用下所承受的軸向力作用全部由支撐中心的芯材承受，該芯材在軸向拉、壓力作用下屈服耗能，而外圍鋼管和套管內(nèi)灌注混

7、凝土或砂漿提供給芯材彎曲限制，避免芯材受壓時屈曲。防屈曲耗能支撐在受拉與受壓時均能達到屈服而不發(fā)生屈曲，較之傳統(tǒng)支撐具有更穩(wěn)定的力學性能，經(jīng)過合理的設(shè)計可使之具有高剛度和良好的滯回耗能能力，防屈曲耗能支撐和傳統(tǒng)中心支撐滯回曲線對比如圖1所示。因此，防屈曲耗能支撐同時具有同心斜撐和滯回型耗能元件的優(yōu)點，具有良好的應(yīng)用價值。3 新型防屈曲耗能支撐設(shè)計新型防屈曲耗能支撐構(gòu)造鑒于鋼砂漿板、低屈服點鋼、雙截面、強化式以及可拆型防屈曲耗能支撐所取得的研究進展，綜合考慮以上幾類防屈曲耗能支撐的優(yōu)點并加以優(yōu)化組合，提出了新型防屈曲耗能支撐，構(gòu)造如圖2所示，該裝置的特點為：核心單元可以是板也可以是T型鋼，外套一個矩形鋼管，芯材的端部都是T形的，施工容易連接。矩形鋼管與內(nèi)部填充的砂漿構(gòu)成槽型，二者相互連接作為屈曲約束