柏卓辰 羅森

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和社會主義現(xiàn)代化建設的完善，土木工程業(yè)在我國國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)主導地位。但近些年地震頻繁發(fā)生給世界各國人民帶來了無法估計的損失和傷害。因此，土木工程振動控制這項最新科研成果有效的減輕地震災害，更好的保障建筑物的穩(wěn)定性和安全性。進而土木工程振動控制這項研究成果受到了社會各界的廣泛關注，這不僅僅是科技的進步還是人們生活的基本保障。

關鍵詞：土木工程；結(jié)構(gòu)振動控制；研究現(xiàn)狀；發(fā)展前景

伴隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展和人們收入水平的提高，高層建筑越來越多的應用到城市現(xiàn)代化建設當中。但是由于近些年來地震災害的頻繁發(fā)生，給世界各國人民帶來無法挽回的損失和巨大的傷害。因此，加強建筑物結(jié)構(gòu)的抗震性和防震性能成為當今社會良性發(fā)展的關鍵所在。土木工程結(jié)構(gòu)振動控制不僅可以有效抵御地震作用，吸收地震能量還能夠阻止地震能量向上傳遞，更好的保護人身安全和財產(chǎn)安全。本文從土木工程結(jié)構(gòu)振動控制入手，深入探究了被動控制、主動控制、智能控制、混合控制的基本特點和原理，進而分析預測了土木工程結(jié)構(gòu)振動控制的發(fā)展前景和發(fā)展趨勢。

1 土木工程結(jié)構(gòu)振動控制

土木工程結(jié)構(gòu)振動控制這項研究成果，是通過準確的計算和精密的研究對土木工程結(jié)構(gòu)中某一特殊位置進行改造，促使建筑物結(jié)構(gòu)可以達到抗震、防震、減震等理想效果。例如安裝隔音墊裝置、加入消能支撐和消能剪力墻、調(diào)整結(jié)構(gòu)的動力特性以及利用外部能量輸入施加外力等方式，使結(jié)構(gòu)物可以在動力響應下得到合理有效的控制，進而確保結(jié)構(gòu)本身以及結(jié)構(gòu)的人員儀器設備的安全。

1.1 被動控制

被動控制具有操作方法簡單，節(jié)省造價，性能安全可靠等優(yōu)勢，便于更換和修復。通過對土木工程結(jié)構(gòu)中的動力響應有效控制，進而達到預期的耗能減振、隔振、吸能減振的效果。

1.1.1 耗能減振

通過利用支撐和剪刀墻等方式在土木結(jié)構(gòu)特定部位中設置耗能機構(gòu)，利用耗能機構(gòu)的摩擦性、彎曲性以及黏彈性進而消耗和吸收地震能量。為了避免建筑物倒塌事故的發(fā)生，要盡量減小主體結(jié)構(gòu)對地震的反應。因此，耗能減振為土木結(jié)構(gòu)物提供了較強的阻尼，在地震發(fā)生過程中由于摩擦和克服阻尼做工，從而消耗大量輸入到結(jié)構(gòu)中的震動能，達到防震的目的。

1.1.2 隔振

隔振根據(jù)系統(tǒng)需求的不同分為基礎隔振和層間隔振?；A隔振通過使用房屋結(jié)構(gòu)和基礎相互隔離分開的方式，在通過設置在基礎和上部結(jié)構(gòu)之間的隔振裝置對地震發(fā)生過程中產(chǎn)生的能量進行消耗。普遍使用的隔振器材有橡膠支座、滑動支座以及彈塑性支座。層間隔振是利用隔振裝置對地震產(chǎn)生的能量進行消耗和擴散，通過在建筑物樓板和層柱之間配備隔振裝置。

1.1.3 吸能減震

吸能減震的方式是通過在土木結(jié)構(gòu)某一特定位置上設置某種子結(jié)構(gòu)，進而在發(fā)生位移的過程中使子結(jié)構(gòu)重新分配能量，達到減小結(jié)構(gòu)振動的目的。

1.2 主動控制

主動控制要輔助與其他能量達到預期的控制效果，雖然主動控制在技術(shù)操作方面較為復雜，花費資金較大，維修和保護難度較大，但是其抗震減振性能更為穩(wěn)定?？煞譃榭刂屏π秃桶胫鲃涌刂菩蛢煞N。

1.2.1 控制力型

當建筑物結(jié)構(gòu)受到外部因素影響產(chǎn)生強烈振動時，控制力型會依托于其他能源的支撐對建筑物結(jié)構(gòu)施加控制力，降低建筑物的振動反應達到抗震防震效果。

1.2.2 半主動控制

半主動控制即結(jié)構(gòu)性能可變型，在結(jié)構(gòu)動力的基礎上優(yōu)化配置結(jié)構(gòu)內(nèi)部的參數(shù)，當受到外部因素影響時依靠較少能量就能改變控制系統(tǒng)形態(tài)，進而達到良好的防震效果降低動力響應。半主動控制與控制力型相比具有更大經(jīng)濟實用性能和可操作性。因此，半主動控制被廣泛推廣和研發(fā)。

1.3 混合控制

所謂混合控制，是在主動控制和被動控制有機結(jié)合下研發(fā)出來。具有智能控制和被動控制的雙重優(yōu)點，不僅可以通過利用被動控制消耗振動能量的方式來達到減振效果，還可以通過利用主動控制更好的保證動力響應下的控制效果。

1.4 智能控制

智能控制是采用智能化的控制方法對動力響應進行控制，通過優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)配置的方式，進而在改變建筑物結(jié)構(gòu)性能的同時快速減小地震產(chǎn)生的能量，削弱振動反應效率。還可以通過智能化材料的方法來減少震能，分為感知材料和驅(qū)動材料兩種。

2 土木工程結(jié)構(gòu)振動控制前景展望

土木工程結(jié)構(gòu)振動控制是多種學科相交叉的新興學科，不僅運用到國際先進計算機理論以及前沿的結(jié)構(gòu)振動理論，還會通過自身不斷的發(fā)展和改革研發(fā)出更多有利于人民和社會服務的科研成果，例如可以加大對地震的研究工作，通過分析和探討其成因以及類型等多方面的理論，進而研發(fā)出更符合社會發(fā)展需求的防震防災害裝置。還有可以通過對地震能量的削弱和擴散進而基于能量回收的研究，將消耗擴散的能量有效的回收在利用，通過不斷的實踐和研究進而保證地震發(fā)生時外界能量的供給。最后，智能控制、混合控制、半主動控制是今后土木結(jié)構(gòu)振動控制發(fā)展的方向。

3 結(jié)語

綜上所述，本文通過從土木工程結(jié)構(gòu)振動控制入手，深入探究了被動控制、主動控制、智能控制、混合控制的基本特點和原理，進而分析預測了土木工程結(jié)構(gòu)振動控制的發(fā)展前景和發(fā)展趨勢。進而更加充分說明了土木工程結(jié)構(gòu)振動控制在我國乃至世界社會發(fā)展的重要性，不僅可以有效抵御地震作用，吸收地震能量還能夠阻止地震能量向上傳遞，更好的保護人身安全和財產(chǎn)安全。

參考文獻

[1] 閻維明，周福霖，譚平.土木工程結(jié)構(gòu)振動控制的研究進展[J].世界地震工程，1997，02.

[2] 孫樹民.土木工程結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)的發(fā)展[J].噪聲與振動控制，2001，01.

[3] 趙鑫.土木工程結(jié)構(gòu)振動的模糊控制算法研究[D].武漢理工大學， 2006.

[4] 汪權(quán).建筑結(jié)構(gòu)振動控制理論與計算方法研究[D].合肥工業(yè)大學， 2010.

[5] 劉方，鄒向陽，趙萬里，朱坤，王曉鵬.土木工程結(jié)構(gòu)振動控制的概況與新進展[J].長春工程學院學報（自然科學版），2007，03.