建筑結構的隔震、減振和振動控制研究

建筑結構的隔震、減振和振動控制研究

Summary：在保證安全使用性能的前提下，加強抗震、減振等方面的工作，實施標準化的管理方案；實現(xiàn)了雙贏的經(jīng)濟效益和社會效益。本文從被動控制、主動控制、半主動控制等方面對建筑物的隔震與阻尼機理進行了分析，從混合控制等幾個角度，對建筑物隔震、減振等控制技術進行了詳細的論述。Keys：建筑結構；隔震；減振；振動控制引言近幾年，隨著社會對建筑安全的重視，建筑物的隔震、減振等控制技術得到了廣泛的應用，經(jīng)過幾年的發(fā)展和不斷的改進，它能夠很好地與實際的工程相融合，并在實際的工程中進行設計。另外，在設計規(guī)范中，還增加了減振和減振方面的內(nèi)容。國際上也會定期召開相關的研討會，對此進行研究和完善。所以，對建筑物隔震、減振的控制策略進行分析是當務之急。1、建筑結構的隔震及消能減震的原理隔震技術發(fā)展速度很快，屬于一種比較典型的建筑結構振動控制就是。但是需要注重的是，現(xiàn)階段我國建筑領域中對高層建筑工程項目的減振機理還沒有形成統(tǒng)一性的認知，相關研究理論還不夠豐富，導致高層建筑工程項目隔震結構設計工作開展中缺乏有力的依據(jù)，高層隔震結構不能發(fā)揮出應用的作用，甚至還會導致高層建筑工程項目應用存在一些不良安全隱患。對于建筑隔震結構而言，高階振型反應譜加速度的減少貴在一定高度反應譜加速度減少貴中會超出很多，但是在多層建筑工程項目中，高階振型的減少量與低層振型并沒有存在較大的差異性。1.1建筑結構的隔震原理在工程實踐中，建筑物的構造分為三大塊，即上層、隔震和底層。利用這種方法，在發(fā)生地震時，地震的動力會從下面的建筑物傳遞到隔震區(qū)，而減震層則會把大部分的地震能吸收并耗盡，最終傳遞給上層建筑的地震可能只是其中很少的一部分。而上部結構因隔震作用而產(chǎn)生的周期性變化，使其對地震反應的反應大為降低，確保了其上建筑物的安全性。1.2耗能減振原理將耗能元件置于建筑物的抗側受力構件中，以達到消能減震的目的，稱之為耗能阻尼結構。在地震時，會有大量的電能被釋放出來，而在傳遞給建筑后，會引起建筑的彈性和彈性的彈性，從而導致建筑的彈性和彈性。這樣就可以有效地減少和吸收地震傳遞過來的能源，減少建筑物所受到的能源。這恰恰是在傳統(tǒng)的建筑物中，為了抵御地震的力量而盲目的加強大樓的原則。1.3半主動和混合控制技術半主動隔震控制體系主要是以被動控制技術為主的，通過較小功率的輸出，轉變被動控制系統(tǒng)的運行參數(shù)和實際運行轉狀態(tài)，輸出一定的振動控制力，保證建筑結構可以一直處于健康穩(wěn)定運行狀態(tài)中，也可以將其稱之為參數(shù)控制裝置。此過程中主要是利用了建筑結構的反應信息，以及建筑結構外部的干擾信息對振動進行有效調(diào)控的。2、建筑結構防振動質(zhì)量安全控制在確定了建筑物的振動調(diào)控需求后，必須采取行之有效的振動防治技術，建立起更為科學的抗震監(jiān)控系統(tǒng)，以降低對建筑物的震動造成的沖擊；保證工程施工安全與品質(zhì)，降低工程造價及人力成本。2.1優(yōu)化輔助性控制管理輔助控制是指在不依賴外部力量的情況下，通過動態(tài)分析和驗證，可以有效地減少地震的影響。同時，該處理機制必須與無承載部件調(diào)整方案相結合，建立有效設備的結構減振處理模型，以保證隔震與消能減振工作的順利實施。(1）可消除的品質(zhì)管理。一般用于復合建筑，可有效提高建筑物主體結構的防護效能，同時保持整體建筑系統(tǒng)的規(guī)范；有效地減少了地震造成的損害。(2）采用碰撞法進行品質(zhì)管理。它的作用是通過吸收撞擊和彈性撞擊來降低整體結構的穩(wěn)定性，并采用消能的方法來改善結構的抗震質(zhì)量。當?shù)卣鹱饔糜诮ㄖ锏慕Y構時，擺動機構可以進行碰撞，使結構的振動得到有效的緩沖，同時，擺錘本身也具有減振作用，保持建筑物的局部抵抗能力。(3）對振動吸收和阻尼的質(zhì)量進行控制。一般是指在建筑物遭受劇烈的震動或者是劇烈的外力作用下，建筑物內(nèi)部的減震裝置可以有效地抵消掉所產(chǎn)生的能量和作用力，同時還可以根據(jù)建筑物的變形狀態(tài)，在內(nèi)部形成新的結構形式；能有效地抵抗外部的外力，保證整體結構的減震效果最好。比如，在目前已有的幾種常用減振裝置中，摩擦力減振器是多層結構、高層建筑中常用的減振裝置，但其自身并不具有對其進行重置處理的能力；然而，如果能夠根據(jù)結構本身的特點來進行剛度復位，則可以有效地降低振動的影響。當發(fā)生小風天氣或者發(fā)生低強度地震時，所安裝的消能裝置可以同建筑結構協(xié)同工作，使建筑結構保持在彈性狀態(tài)，不會對正常使用造成影響。當風力較大或者發(fā)生較大強度的地震時，消能裝置能夠大量吸收和消耗建筑結構所受到的風力或者地震能量，從而使這些能量以熱能的方式轉化掉，保護建筑結構不被破壞。當前應用最多的耗能裝置有很多，比如，摩擦耗能減振裝置、金屬阻尼器以及復合型耗能器等等。2.2建筑結構振動智能控制智能控制技術是一種比較有效的控制方式，它是一種利用外界能量來調(diào)節(jié)和支持建筑物結構的抗震能力，這樣就可以有效地提高整個建筑物的動態(tài)特性，并能較好地消除由地震剪引起的破壞。2.2.1自主控制在自動控制方面，技術人員應與高科技產(chǎn)品特別是感應器相結合，以便能及時掌握外界激勵的作用和參數(shù)；將資料傳送至電腦處理系統(tǒng)后，可使用智能資料分析模式進行資訊與資料之比較，使資料之精確度最大化。它可以根據(jù)傳感器的接收方式，將相應的命令發(fā)送給外部的能量源，并采用與建筑物的實時動態(tài)相適應的處理機制，以保證抗震工作的順利進行。由于自動控制技術與標準的數(shù)字裝置相結合，使信息管理的效率得到了極大地提升。2.2.2半自主控制半自主控制是建筑結構振動控制技術中常用的一種，它是以智能控制為基礎，與輔助控制相結合的方式；以副控為主。在建筑物發(fā)生地震問題后，要調(diào)整各構件的相關參數(shù)，以確保其動態(tài)性能與實際規(guī)范相符，以便及時調(diào)整其抗震性能；盡量降低地震帶來的沖擊。當?shù)卣鸢l(fā)生時，當發(fā)生較大的地震時，單一地依靠被動控制技術將不能有效地保持結構的抗震性能；必須與其自身的控制架構相結合，以達到更為合理的處置方式，以保持建筑物的穩(wěn)定與安全。比如，采用油壓減振的半自動控制方式，結合了智能、輔助兩種技術的優(yōu)點，并采用了減震裝置；運用控制算法及分析設計軟件對油道的設計要點進行了全面的分析，使其在降低建筑物的地震反應方面具有優(yōu)越性，使建筑工程的安全質(zhì)量得到最大限度地改善。3、未來發(fā)展趨勢隨著科技的發(fā)展和發(fā)展，隔震、減振等技術在建筑結構中的應用也會得到全方位的提升和優(yōu)化，在技術過程和應用方案的基礎上，配合更為科學的技術系統(tǒng)來保證結構的使用安全和穩(wěn)定。近年來，由于地震引起的建筑物結構失穩(wěn)問題越來越引起人們的重視。目前，有關建筑領域的專家們已經(jīng)將目光從理論上轉移到了工程試驗中，并將更多的精力放在了隔震系統(tǒng)的建設與運用上，以便更好地建立起一個整體的抗震控制模型，并能有效地降低建筑物的抗震性能和穩(wěn)定性。另外，隔震系統(tǒng)的使用范圍越來越廣，相應的工藝處理方式也在逐步提高。同時，為了使理論知識更好地運用于實際，并將其轉化為技術上的技術要求，使建筑結構的振動控制布局系統(tǒng)更加完善。結語隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對地震的認識也在不斷地加深，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出了許多實用的增強建筑物抗震性能的實用技術；然而，這條研究之路，卻是無止境的，目前仍有許多問題需要探討，因此，應加強對建筑物結構在地震作用下的控制規(guī)律的探索，經(jīng)過不斷地研究，隔震、減振等方面的技術將會不斷發(fā)展，從而保證建筑物的安