工程结构振动控制技术研究

史雄波

摘要：发展振动控制技术并有效发展在建筑结构工程中具有避免发生天灾并保证人民生命财产的重大意义，是保证所有主体结构工程能够稳定用于生产生活的必备条件。基于理论实践研究，本文对控制主体建构震动的技术进行简略分析，望大家能够多提宝贵意见。

关键词：结构工程;振动缩减;结构抗震;

1建筑结构振动控制的科研状态

1.1客观控制

这种技术可以通过改变结构中某些构件的实际结构或改变系统的动态特性，在结构中加入子系统等来达到减振的目的技术不需要外部能源支持。通常，被动式控制结构比较简单，总体成本不高，维护也很方便。基于其独特的技术优势，同时也被证明具有一定的抗震性能，已成为结构设计的热点，并被广泛应用于各类工程中。对于被动技术，根据目前的发展状况，可分为基础隔震和能量吸收两大类。

1.2主观控制

主动控制比较复杂，成本较高，通常难以维护。然而，在现代高层建筑工程中，采用主动控制技术，实际的振动控制效果更好。现代主动控制还采用了一些前沿技术，可以实现对结构振动的实时跟踪和对未来振动的科学预测，有利于进一步完善结构设计和优化抗震性能。细分技术有两种：①控制力类型：由主动索、支撑系统、阻尼系统、防风罩系统等组成，当遇到结构振动时，利用外部能量对目标建筑结构施加控制力，利用传感器将采集到的信息输入计算机进行计算，得到所需的控制力，然后利用外部能量函数施加控制力来减小结构振动。② 半主动控制方式采用参数控制方式，利用小功率能量根据实际需要调整结构动力参数，有效降低结构振动。

1.3主客观结合控制

可以理解为主动和被动融合控制。这种控制方式的设计比较繁琐。要使二者共同发挥技术优势，必须经过多次尝试和运行。在日本，许多建筑结构设计都采用这种方法。在设计中，为了保证科学的应用，需要调查震情，勘探地质条件，尽量充分了解相关信息，并进一步优化控制系统，才能起到良好的抗震作用。虽然是主被动技术的结合，融合了两种控制技术的优点，但成本也大幅增加，国内应用较少。

2对振动控制粗略分析

2.1基本材料的简要分析

实践证明，在工程建设中遇到不同的地震反应时，不同的基础材料会产生不同的响应。因此，研究地基材料对抗震性能的影响具有十分重要的意义。在工程中，可以利用一些具有抗震性能的材料来处理地基，这样可以减少地震反应，有效地减少建筑物的地震。为了提高建筑物的抗震能力，有使用粘土和砂土进行垫层施工的案例，也有使用糯米做垫层的相应研究。经过大量的研究和论证，证明沥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减少地震波对建筑物的破坏的重要手段。研究证实，在施工中，如果设置基本隔震和上部结构隔震，底部隔震装置将发挥更大的作用，基本隔震对提高结构的整体抗震性能具有重要意义。

2.3消能

在地震级别不高的情况下，建筑结构可以借助随处设置的消能装置，有效地保持结构的弹性状态，从而减少地震的负面影响，控制危害。当发生高烈度地震时，消能装置能增加结构的变形程度，配合消能装置的大阻尼，减少和吸收大量的地震能量，将其转化为热能并向外界传递，可以大大降低地震的影响。该技术具有以下优点：1）提高了结构的安全性，消能装置的可靠性高，能吸收和消耗相当大的地震能量，有效地保护主体结构不受破坏;2）造价较低，具有一定的经济性，也符合当前环保要求。该装置采用柔性材料，可有效减少工程结构所需剪力墙的数量，减少配筋截面。厂房、办公楼等均可应用，能起到理想的效果;④维修成本相对较低。虽然安装消能减震装置也需要定期维护才能保持良好的性能，但与其他装置相比，维护费用处于较低水平。

2.4悬空防震

该技术能阻断地震波从地面向主体结构的传播，有效地防止主体结构受到地震的破坏。几乎所有设备结构的质量都悬浮在地面上。当地震发生时，建筑结构的上层会被分离，不会产生惯性力，可以起到很好的隔震效果。这种技术普遍应用于钢结构建筑中，更广泛应用于大型钢结构建筑中。随着技术的发展，它可以分为两部分：主框架和子结构。一般采用悬挂式底座设计，主框架结构与底座分离。如果发生地震，当地震波冲击悬挂位置时，能量会明显下降，很难转移到建筑物主体上，从而减少地震后建筑物结构可能造成的损失。

3建筑结构工程有效振动急需处理的难点

目前，国内外对结构振动控制进行了大量的相关研究，在抗震减振设计方面取得了新的突破和质的飞跃。越来越多的研究者开始关注这一领域的研究。然而，科学研究是一个循序渐进的過程，技术跨越难以脱离发展规律。在结构振动控制领域取得的一些看似辉煌的成就，也可能存在一些不成熟的地方，还有许多问题需要解决。例如，在控制器的设计上，我们需要进一步简化建模工程和模型;探索如何进一步降低能耗和总成本，使建筑在良好性能的基础上简化工程;注意各种外界因素对结构振动的影响，提高振动控制的耐久性和建筑结构的安全性;尝试与其他学科的技术成果相结合，使结构振动控制智能化。

4混凝土建筑结构抗震加固设计方法

在建筑结构施工过程中，钢筋混凝土结构本身具有很大的自重，特别是建筑物高度与建筑物底部柱轴力成正比关系。延性对不同的建筑构件有一定的要求。如果层高是已经制定的，为了使构件的延性得到再高度的提升，通常会适当调整轴压比，但必须要控制在一定的可承受值内，以免在地震烈度较高时，容易引起剪切破坏，导致建筑主体失稳而发生坍塌。所以，必须对其加强加固设计好每一项参数。（1） 选用螺旋复合箍筋。为了保持柱的抗剪承载力，在强柱和弱梁的极限条件下设计了柱端的抗弯承载力。短柱在强剪弱弯流程不可能发生剪切破坏。通过复合螺旋箍筋，可以再次提高柱的冲切承载力，提高短柱的抗震性能。（2） 使用拆分列。与抗剪性能相比，短柱具有较强的抗弯承载力，但在地震突来时，通常在抗弯承载力尚未出现的情况下，由于地震引起的剪力作用已经形成很大的破坏。因此，可以适当降低短柱的抗弯承载力，以保证其与抗剪强度相一致，从而使短柱在地震发生时能更好地保证抗弯屈服效果。为了提高构件的抗震效果和强度，节点通常沿竖向柱设计，并将柱体分离。在柱腿之间的钢筋中设置连接键，进一步提高构件的抗震效果和强度。连接键通常使用摩擦阻尼器、隔板和贯穿间隙。

5结语结

综上所述，所有建筑主体的抗震设计工作关系到人民群众的生命财产安全，因此全社会应给予建筑结构工程抗震设计工作高度的重视，深入分析它的结构工程特点及它本身的抗震风险成因，加强建筑工程主体结构抗震设计原则的把握，加重关注建筑抗震设计的所有潜在风险，并且运用各种抗震设计方法，快速提高所有新时代建筑产物的抗震能力，有效控制所有建筑结构主体地震之后所发生的危害，保护所有人的生命财产和社会财产的安全。

参考文献

[1]方凡.小议建筑结构抗震设计[J].江西建材，2015，02：43-44.

[2]何开俊.关于高层建筑抗震结构设计的探讨[J].新经济，2015，02：114.

[3]吴剑锋.某超限高层结构设计分析及加强措施[J].低温建筑技术，2017（10）：96-97.

[4]陈正钢，李洲.某超限高层结构抗震性能化设计[J].城市建设理论研究：电子版，2017（15）：129-130.

武汉永盛建设工程有限公司 430200