摘 要：近幾年，我國建筑行業(yè)得到了快速發(fā)展，同時建筑工程的形式也不斷增多，在該背景下，人們對建筑的提出了更高的要求。不僅要求建筑具有相應(yīng)的功能，同時還要求建筑穩(wěn)定、安全、耐用。因此，應(yīng)當(dāng)對建筑的隔震、減震、振動控制各項內(nèi)容進(jìn)行研究，特別是針對一些處于地震多發(fā)區(qū)域的建筑，該項研究更加重要，只有做好相應(yīng)的研究工作，才能提高建筑結(jié)構(gòu)的合理性。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；隔震；減震；振動控制

中圖分類號：TU352.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）17-0352-02

1 引 言

隨著人們安全意識的不斷提升，人們加強(qiáng)了對建筑結(jié)構(gòu)中隔震、減震和振動控制的重視，并且隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，各項內(nèi)容都被很好的融入到了建筑工程中，在建筑工程建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)工程的具體情況，完成相應(yīng)的設(shè)計工作，確保工程的質(zhì)量能夠滿足人們的應(yīng)用需求。

2 消能減振和隔震原理分析

傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，采用的建筑防震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為“大震不倒，設(shè)防烈度可修，小震不壞”，而建筑結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用過程中，都是依靠建筑結(jié)構(gòu)自身變形，完成相應(yīng)的吸收，同時也可以消耗地震帶來的破壞力量，避免地震建筑結(jié)構(gòu)造成毀滅性的破壞[1]。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)完成相應(yīng)的設(shè)計工作，在遇到小型地震時，可以通過對吸收作用的合理應(yīng)用，抵消掉地震發(fā)生時的一些破壞力量，此時該設(shè)計方法能夠確保地震不會導(dǎo)致建筑發(fā)生較為嚴(yán)重的損壞，但是如果發(fā)生較大地震時，該設(shè)計方式則無法確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性，這也是人們開始不斷加強(qiáng)對新結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行研究的主要原因。

2.1 隔震原理分析

一般基礎(chǔ)建筑防震系統(tǒng)是針對隔震層的設(shè)計，在實際設(shè)計過程中將建筑結(jié)構(gòu)劃分為下部結(jié)構(gòu)、隔震層、上部結(jié)構(gòu)三個部分。通過對該設(shè)計方式的應(yīng)用，能夠使地震產(chǎn)生的具有破壞的能量，從建筑工程的下部結(jié)構(gòu)逐漸傳輸?shù)礁粽饘又校芰吭诮?jīng)過隔震層后，通過抗震裝備可以將吸收掉大部分破壞能量，最后只有少部分的地震破壞能量傳輸?shù)缴喜拷Y(jié)構(gòu)中[2]。在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)中的隔震層時，應(yīng)當(dāng)對上部結(jié)構(gòu)周期進(jìn)行適當(dāng)改變，同時應(yīng)當(dāng)降低上部結(jié)構(gòu)對地震的具體反應(yīng)，從而確保建筑工程的上部結(jié)構(gòu)在遇到強(qiáng)烈的地震時，能夠處于彈性狀態(tài)，甚至能夠保持自然彈性變形狀態(tài)，使建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)置能夠得到進(jìn)一步強(qiáng)化。

2.2 耗能減振原理分析

耗能減震結(jié)構(gòu)指的是建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力裝置中，通過設(shè)置有消耗能部件，實現(xiàn)消耗減震。建筑在是應(yīng)用過程中，一旦受到地震能力侵蝕，建筑結(jié)構(gòu)中的耗能部件，以及相應(yīng)的耗能裝置在經(jīng)過彈塑性的產(chǎn)生，將會發(fā)生變形滯回，通過該方式達(dá)到消耗、吸收，由于地震而產(chǎn)生的巨大能量，同時也能夠降低因為地震形成的巨大能量而造成的破壞，最終達(dá)到控震、減震目的。該原理與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)原理相反，是技術(shù)領(lǐng)域上的一項突破[3]。在應(yīng)用能耗減振原理對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)過程中，可以通過對不同類型的裝置進(jìn)行應(yīng)用，下面針對其中比較常用過的摩擦阻尼器進(jìn)行分析。摩擦阻尼器雖然只具有理想探索性特點(diǎn)，但是在是應(yīng)用過程中，可以與主體結(jié)構(gòu)串、并聯(lián)應(yīng)用，因此能夠達(dá)到接近接近雙線性滯回特性的阻尼耗能效果。摩擦阻尼器組合元件如圖1所示。在應(yīng)用摩擦阻尼器時要好相應(yīng)的安裝工作，某三層樓房安裝單向摩擦阻尼器支撐情況如圖2所示。

3 建筑結(jié)構(gòu)振動控制措施

3.1 被動控制

3.1.1 基礎(chǔ)隔震

基礎(chǔ)隔震指的是在將控制結(jié)構(gòu)設(shè)置在建筑物或建筑物基底，隔離地震能量向上傳輸，通過該方式可以減少建筑結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用過程中，受地震振動造成的影響，有效防止地震造成的破壞。通過對近年來隔震技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行觀察與分析，可以發(fā)現(xiàn)隔震技術(shù)的特點(diǎn)如下：

（1）隔震技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，不僅在新建筑中得到了應(yīng)用，而且在老建筑的加固中也到了應(yīng)用，并且取得了不錯的效果。

（2）隔震建筑設(shè)計形式的種類不斷增多，從早期的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)逐漸向鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。

（3）隔震技術(shù)種類不斷多樣化，可供人們進(jìn)行選擇，同時在該過程中，新性的隔震技術(shù)不斷被提出，人們不斷對混合隔震技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，這也成為了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要趨勢。

3.1.2 耗能減震

所謂能耗減震，就是將能耗裝置合理的安裝在將建筑結(jié)構(gòu)的一些地方，例如安裝在空間、連接縫、層間等區(qū)域。這樣在發(fā)生小風(fēng)或小震時，能耗裝置可以與建筑構(gòu)共同工作，使結(jié)構(gòu)可以處于彈性狀態(tài)，滿足建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用需求[4]。在發(fā)生強(qiáng)烈的地震或較大風(fēng)時，隨著建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的加大，消能裝置在該期間，可以形成較大阻尼，進(jìn)而吸收、消耗大量的輸入到結(jié)構(gòu)中的大風(fēng)或地震能量，讓建筑結(jié)構(gòu)吸收的變形或動能都可以通過熱能形式發(fā)散，最大程度減少大風(fēng)或大震造成的影響，使建筑結(jié)構(gòu)始終都能處于一個較好的彈性狀態(tài)[5]。通過分析和實踐，可以確定能耗減震技術(shù)在具體應(yīng)用過程中具有下列優(yōu)點(diǎn)：

（1）安全性。通過對能耗裝置的合理應(yīng)，能夠完成對地震能力的消耗、吸收，達(dá)到保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)的目的。

（2）經(jīng)濟(jì)性。通過對這種柔性耗能方式的應(yīng)用，可以減少剪力墻數(shù)量、縮小構(gòu)件緞面和配筋。

（3）合理性。通過對能耗裝置的合理應(yīng)用，能夠有效的降低能耗量，并且可以降低建筑受地震的影響。此外，該方式還具有廣泛的應(yīng)用范圍。

3.2 主動控制

與被動控制不同，主動控制是依據(jù)作用力和反作用力原理，使建筑結(jié)構(gòu)在承受來自外部的力量時能夠抵消，從而起到減震耗能效果。對這種控制技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，需要依據(jù)下列步驟進(jìn)行：

（1）檢測建筑結(jié)構(gòu)受到的外力作用，該項工作可以通過傳感器完成。

（2）通過對計算機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，完成對檢測到的具體數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行分析，并且完成對這些外力大小的計算[6]。

（3）依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)外部能源的具體情況，制定相應(yīng)的作用力，最終達(dá)到主動控制振動的目的。

3.3 半主動控制

半主動控制技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，就是控制結(jié)構(gòu)的作用進(jìn)行合理應(yīng)用，從而使建筑結(jié)構(gòu)在應(yīng)用過程中，在遭受到地震等的災(zāi)害的侵蝕時，可以自動對建筑結(jié)構(gòu)中各項參數(shù)內(nèi)容的合理調(diào)整，從而起到減震效果，確保建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性[7]。半主動控制技術(shù)在具體應(yīng)用過程中，并未對太多的外力作用進(jìn)行應(yīng)用，同時在也不需要對強(qiáng)大的電流進(jìn)行應(yīng)用，通常都是對蓄電池進(jìn)行應(yīng)用，從而完成相應(yīng)的抗震減震操作，這種半主動控制技術(shù)在是應(yīng)用期間，都是通過開關(guān)完成對技術(shù)的操控，也就是說建筑結(jié)構(gòu)動力需要改變時，可以利用開關(guān)對控制系統(tǒng)的實際工作情況進(jìn)行調(diào)整，從而使建筑結(jié)構(gòu)的動力特性發(fā)生改變，半主動控制技術(shù)中的可變剛度系統(tǒng)中的可控摩擦?xí)r隔振系統(tǒng)、可變阻怪系統(tǒng)等在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中都有著不錯的應(yīng)用空間。

3.4 混合控制

混合控制實質(zhì)上就是聯(lián)合應(yīng)用主動控制和被動控制。混合控制系統(tǒng)是綜合了主動控制和被動控制兩種的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以利用被動控制，消耗大量的地震能，而且可以通過主動控制裝置，保證最終的控制效果能夠達(dá)到控制的最終目的，這也使混合控制在建筑工程中具有不錯的應(yīng)用價值。目前，常用的混合控制裝置有：主動質(zhì)量阻尼系統(tǒng)與調(diào)諧液體阻尼系統(tǒng)結(jié)合形成的混合控制；主動控制裝置與阻尼耗能裝置結(jié)合的混合控制裝置；基礎(chǔ)隔震與主動控制裝置相結(jié)合的混合控制等。

4 不同控制技術(shù)對比分析

四種控制技術(shù)中，主動控制技術(shù)的效果做好，但是，在實際應(yīng)用過程中，由于建筑大型較大，因此對外部能源的需求也較大，并且控制裝置程序算法十分復(fù)雜，這也導(dǎo)致該項技術(shù)在是應(yīng)用過程中的程度要低于其它三種控制技術(shù)。被動控制技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益好、減震消耗、容易實現(xiàn)，發(fā)展迅速，是目前應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。半主動控制技術(shù)的控制精度較高，與主動控制技術(shù)相比，造價相對較低，并且不需要較大外部動力源，因此，也有著不錯的應(yīng)用前景?；旌峡刂萍夹g(shù)綜合了不同控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，隨著技術(shù)人們對其研究的不斷深入，該項技術(shù)將變得更加成熟，具有不錯的應(yīng)用前景。

5 結(jié)束語

隨著建筑施工技術(shù)的不斷發(fā)展，以及人們對建筑要求的不斷提高，現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。在此背景下，加強(qiáng)對建筑結(jié)構(gòu)隔震、減震、振動控制等各項內(nèi)容的研究意義重大。同時，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)從我國建筑結(jié)構(gòu)的實際情況入手，不斷進(jìn)行研究，豐富相關(guān)研究成果，從而尋找更多的合理的隔震、減振、振動控制技術(shù)，促進(jìn)我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

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收稿日期：2018-5-12

作者簡介：李小光（1984-），男，高級工程師，碩士，從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。