摘要：伴隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，建筑結(jié)構(gòu)的隔振、減振和振動(dòng)控制逐漸成了人們對(duì)建筑物的主要質(zhì)量要求。因?yàn)?，我?guó)的整體地質(zhì)條件是相當(dāng)復(fù)雜的，并且有很多地震多發(fā)區(qū)，加之近些年來(lái)，地震發(fā)生的概率更是加大，這就對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性提出了更高的要求，尤其是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的隔震、減振和振動(dòng)控制方面?；诖?，本文將對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的隔震、減振和振動(dòng)控制進(jìn)行簡(jiǎn)要的探討。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；隔震；減振；振動(dòng)控制

自我國(guó)的建筑行業(yè)存在以來(lái)，建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性始終就是施工建筑中的首要要求。這不僅是保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全的必然要求，同時(shí)也是降低經(jīng)濟(jì)損失、促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展的有效途徑。地震是影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性的主要威脅，因此，在建筑結(jié)構(gòu)中進(jìn)行隔震、減振和振動(dòng)控制的設(shè)計(jì)是極其重要的，也是在整個(gè)施工過(guò)程中應(yīng)該全面貫徹的重要施工方向。

一、隔震與消能減振簡(jiǎn)述

結(jié)構(gòu)變形吸收是建筑結(jié)構(gòu)對(duì)地震帶來(lái)的能量進(jìn)行消除的主要方式，也就是說(shuō)，建筑結(jié)構(gòu)變形吸收的能力是決定建筑應(yīng)對(duì)地震強(qiáng)度能力高低的主要因素。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)中，對(duì)于隔震與消能減振的要求是比較低的，這種建筑結(jié)構(gòu)對(duì)于處理小型地震方面可能是可行的，但是一旦發(fā)生規(guī)模和強(qiáng)度較大的地震，這種建筑結(jié)構(gòu)可謂是不堪一擊的。因此，提高建筑結(jié)構(gòu)隔震與消能減振的能力就成了勢(shì)在必行的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.隔震原理

在整個(gè)建筑中，由隔震層將建筑分為三部分結(jié)構(gòu)，即上部、隔震層和下部。這是保證地震產(chǎn)生的能量能夠經(jīng)過(guò)下部結(jié)構(gòu)——隔震層——上部結(jié)構(gòu)的層層消除之后，將能量降低到最小的有效措施。因?yàn)榈卣鹉芰坑上虏拷Y(jié)構(gòu)傳播到隔震層的過(guò)程中會(huì)消耗一部分的能量，而隔震層主要的功能就是為了消耗地震能量，這一結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒋蟛糠值牡卣鹉芰肯儆筛粽饘訉⒌卣鹉芰總鞑サ缴喜拷Y(jié)構(gòu)時(shí)，僅會(huì)剩余小部分能量。隔震層的設(shè)計(jì)，使上部結(jié)構(gòu)的周期發(fā)生了改變，有效的控制了地震能量給上部結(jié)構(gòu)帶來(lái)的影響，大大增加了上部結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)地震能量的彈性，甚至對(duì)于隔震層強(qiáng)度較大的建筑，地震能量只會(huì)對(duì)建筑產(chǎn)生很小的影響，使建筑仍舊維持在自然彈塑性變形的初期狀態(tài)[1]。

2.消能減振原理

所謂的消能減振，是指在建筑結(jié)構(gòu)中放置能夠有效消耗地震能量的元件，并通過(guò)這些元件的設(shè)置來(lái)降低地震能量。這種消能減振的原理能夠通過(guò)產(chǎn)生彈塑性來(lái)對(duì)建筑變形進(jìn)行控制，將地震帶來(lái)的能量降到最低，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。這種建筑結(jié)構(gòu)的消能減振原理是一種比較“柔性”的設(shè)計(jì)方式，但是能夠?qū)Φ卣甬a(chǎn)生的強(qiáng)大能量進(jìn)行消減，是一種“以柔克剛”的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式[2]。

二、振動(dòng)控制技術(shù)簡(jiǎn)析

在以往的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要是通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)自身來(lái)完成對(duì)地震能量的消減工作。這種設(shè)計(jì)方式是不合理的，建筑結(jié)構(gòu)自身在消耗地震能量的同時(shí)，必然會(huì)對(duì)自身造成很大的影響，是以傷害自身為代價(jià)來(lái)對(duì)振動(dòng)進(jìn)行控制的一種方法，存在很大的不穩(wěn)定性。而科學(xué)的消能減振技術(shù)是利用先進(jìn)的振動(dòng)控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行對(duì)地震能量的消除的，這種方法同傳統(tǒng)的消能減振方法相比較而言，不是以傷害自身為代價(jià)來(lái)進(jìn)行的對(duì)地震能量的消除，而是在建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)置單獨(dú)的振動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)完成消除地震能量的工作的，這種方式不會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，使建筑結(jié)構(gòu)能夠更加穩(wěn)定，在很大程度上增加了建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)地震災(zāi)害的能力。以下，將對(duì)主要的幾種振動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

2.1 被動(dòng)控制技術(shù)

所謂的被動(dòng)控制技術(shù)，是指一種不需要借助其他的力量來(lái)完成消能減振的振動(dòng)控制技術(shù)。在建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)置被動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，是將被動(dòng)控制的子系統(tǒng)設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)的空間，或者是設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)本身的構(gòu)件中。將被動(dòng)控制子系統(tǒng)設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)的空間內(nèi)，是一種單獨(dú)存在的消能減振系統(tǒng)，而將其設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)本身的構(gòu)件中，能夠?qū)⒔ㄖY(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性加以改變，使建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件具有消能減振的功能[3]。

現(xiàn)階段，被動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)逐漸被作為對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行消能減振的主要方法，在長(zhǎng)期的應(yīng)用實(shí)踐中，被動(dòng)控制技術(shù)被不斷的加以完善，逐漸的走向成熟，被廣泛的應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中。被動(dòng)控制技術(shù)主要可以劃分為兩種類型，即基礎(chǔ)隔震和耗能減震?；A(chǔ)隔震，是指在建筑結(jié)構(gòu)的本身，或者是建筑物的底部設(shè)計(jì)振動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)地震能量的傳播進(jìn)行阻擋。而耗能減震技術(shù)，是指在建筑結(jié)構(gòu)的空間內(nèi)部設(shè)計(jì)振動(dòng)控制系統(tǒng)，安裝能夠?qū)Φ卣鹉芰窟M(jìn)行消除的元件，以達(dá)到消除地震能量的目的[4]。

2.2 主動(dòng)控制技術(shù)

同被動(dòng)控制系統(tǒng)相比較而言，主動(dòng)控制系統(tǒng)是需要通過(guò)借助外部的力量來(lái)進(jìn)行消能減振的。主動(dòng)控制技術(shù)要在建筑結(jié)構(gòu)中施加一種與地震能量方向相反的能量，同地震能量進(jìn)行抵消，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)消能減振的目的。

首先，應(yīng)該運(yùn)用傳感器來(lái)計(jì)算出對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)和外部刺激系數(shù)，并且通過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)對(duì)這些系數(shù)進(jìn)行分析和處理，計(jì)算出達(dá)到能夠應(yīng)對(duì)地震能量所需要的施加力的大小。其次，在計(jì)算出施加力的大小之后，應(yīng)該根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)在建筑結(jié)構(gòu)中進(jìn)行主動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[4]。

2.3 半主動(dòng)控制

所謂的半主動(dòng)控制系統(tǒng)，是指對(duì)建筑結(jié)構(gòu)所能夠承載的地震參數(shù)，以控制機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)的一種振動(dòng)控制系統(tǒng)，并以這一系統(tǒng)來(lái)達(dá)到消能減振的目的。半主動(dòng)控制技術(shù)不需要很大的外部力量需求，僅僅通過(guò)蓄電池就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)振動(dòng)控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行控制，并且以開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行對(duì)振動(dòng)控制系統(tǒng)的操控，對(duì)系統(tǒng)的工作狀態(tài)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使建筑結(jié)構(gòu)自身的特性發(fā)生改變[5]。

2.4 混合控制系統(tǒng)

所謂的混合控制，是指將主動(dòng)控制和被動(dòng)控制兩種控制系統(tǒng)聯(lián)合在一起，而形成的一種控制系統(tǒng)整體?；旌峡刂葡到y(tǒng)能夠?qū)⒅鲃?dòng)控制系統(tǒng)和被動(dòng)控制系統(tǒng)兩種系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)同時(shí)發(fā)揮出來(lái)。一方面，能夠?qū)⒈粍?dòng)控制系統(tǒng)中對(duì)地震能量進(jìn)行消耗的設(shè)置的作用充分的發(fā)揮出來(lái)，減少大部分的地震能量。另一方面，還能夠利用主動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)被動(dòng)系統(tǒng)消能減振的作用實(shí)現(xiàn)來(lái)進(jìn)行控制?；旌峡刂葡到y(tǒng)是一種更加完善的消能減振系統(tǒng)，在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用能夠有效的對(duì)地震能量進(jìn)行消除和控制，是當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)消能減振系統(tǒng)中最常用的方法。

總結(jié)：

通過(guò)上文的闡述，我們能夠總結(jié)出，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行消能減振設(shè)計(jì)是具有必要性的，不僅是保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要手段，同時(shí)對(duì)于我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展也具有重要的意義。當(dāng)前我國(guó)的隔震、減振和振動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)趨于完善，主要有主動(dòng)控制技術(shù)、被動(dòng)控制技術(shù)、半主動(dòng)控制技術(shù)和混合控制技術(shù)為主，并且在這幾種技術(shù)之中，主動(dòng)控制技術(shù)的隔震、減振和振動(dòng)控制的效果是最好的，但是同其他三種消能減振技術(shù)相比較，這種技術(shù)需要的外部能量也是巨大的，還需要進(jìn)一步的研究和完善。

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