胡世休

摘 要：隨著我國土木工程建設(shè)施工規(guī)模的逐漸擴大，加強對土木工程結(jié)構(gòu)的有力控制管理便顯得極為重要。首先要從實際土木工程的建筑設(shè)計需要出發(fā)，合理的分析建筑結(jié)構(gòu)減震的控制標準以及設(shè)計方案，結(jié)合實際中土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理，對土木工程的施工方式進行合理的分析，確定建筑結(jié)構(gòu)減震控制方法，提升土木工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。

關(guān)鍵詞：土木工程;結(jié)構(gòu)減震;控制技術(shù)

放眼世界，我國綜合國力正以驚人的速度不斷提升，國內(nèi)的各類技術(shù)水平也隨之不斷提高。地震災害屬于自然界中的不可抗力，為防范和控制這一災害因素對建筑結(jié)構(gòu)帶來的不良影響，土木工程在進行時便采用了結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)，這項技術(shù)迎合了地震災害所具有的隨機性與突發(fā)性的特征。土木工程結(jié)構(gòu)控制概念的提出和研究的應用，距今已有三十多年的歷史，隨著時代的發(fā)展和科學的進步，這項技術(shù)日趨成熟，如今已經(jīng)具備一套完整的體系理論結(jié)構(gòu)來供施工建設(shè)作為參考。土木工程中的減震技術(shù)目前有主動控制、被動控制、混合控制等，充分利用土木工程結(jié)構(gòu)中的減震控制技術(shù)，依據(jù)不同情況結(jié)合各類抗震技術(shù)的不同特點，盡可能的提升土木工程減震控制水平。

1 土木工程結(jié)構(gòu)中的減震控制技術(shù)體系簡析

地震是人類必須面對的自然災害之一。地震由于其隨機性和突發(fā)性，難以準確預測，往往導致災難性的后果。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法依賴于提高結(jié)構(gòu)本身的強度和變形能力來抵抗地震。此時，大量的地震能量被允許從地面轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)。抗震設(shè)計的主要考慮是如何使結(jié)構(gòu)具有抵抗這種地震作用的能力。正確選擇塑料鉸鏈的位置和仔細設(shè)計構(gòu)件的細節(jié)，雖然可以保證結(jié)構(gòu)的完整性和防止倒塌，但結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞是不可避免的。

2 土木工程結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)的基本原理

結(jié)構(gòu)減震的控制技術(shù)在原理上的定義為：建筑結(jié)構(gòu)的某一特定部位配置控制裝置、部件或者種子結(jié)構(gòu)，當結(jié)構(gòu)受到能夠威脅到其本身穩(wěn)定性因素的時候，便會在一定程度上自內(nèi)而外產(chǎn)生一定的抗性，從而能夠降低其自身的震顫反應。

3 結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)在土木工程中的應用

3.1土木工程結(jié)構(gòu)減震被動控制技術(shù)

與其他控制技術(shù)相比，被動控制可以被認為是一種非常簡單的減震措施，通常是修改結(jié)構(gòu)本身的一組元素，以顯示難以證明的動態(tài)特征。這種控制技術(shù)并不完全適用于高層建筑，因為高層建筑為了躲避雷暴天氣的影響，需要選擇一定的絕緣體材料，而絕緣通常只能對高頻地震波起作用。所以要從實際土木工程的建筑設(shè)計材料出發(fā)，合理的分析建筑結(jié)構(gòu)減震的控制標準以及材料配備，結(jié)合實際中土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理，對土木工程的施工方式進行合理的分析，選擇建筑結(jié)構(gòu)減震材料的種類，提升土木工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能。在減震材料選擇完畢以后，還需要進行修改，修改過程也是影響減震被動控制的一個重要因素，因為當防震材料因其結(jié)構(gòu)和組成而發(fā)生變化時，其性能和強度也會隨之變化。所以建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇要適應建筑的結(jié)構(gòu)組成，需要因地制宜。

3.2土木工程結(jié)構(gòu)減震主動控制技術(shù)

與被動控制技術(shù)相對應的便是主動控制技術(shù)，外部能源是主動控制技術(shù)中的關(guān)鍵所在，在建筑結(jié)構(gòu)受力過程中施加控制力，以此改變結(jié)構(gòu)的震動反應特性，從而對結(jié)構(gòu)震動起到快速減震的目的。這需要以作動器發(fā)揮主觀作用，施加外力對建筑結(jié)構(gòu)所受的外部震動進行反制抵消。土木工程結(jié)構(gòu)減震主動控制法主要是以現(xiàn)代化算法控制作為基本依據(jù)，前期的投入成本比較大，但是起到的減震效果十分可觀。但是據(jù)研究表明，主動控制技術(shù)在實操方面上仍然存在著許多的限制因素。主要表現(xiàn)在以下四個方面：（1）主動控制系統(tǒng)在地震時的準確運作問題。比如日本，作為一個地震頻發(fā)的國家，在抵抗地震、颶風等自然災害方面有獨到的經(jīng)驗。但日本工程科研隊伍在其本國發(fā)生大規(guī)模地震時發(fā)現(xiàn)，建筑結(jié)構(gòu)中有較大部分的主動控制系統(tǒng)由于操作困難而不能正常運轉(zhuǎn);（2）滯效問題。主動控制技術(shù)主要是使用外部作動器對建筑結(jié)構(gòu)施加外部力，這種外部力會根據(jù)頻率的控制具有一定的周期性，從而能夠與外界地震力或者風力起到抵制互消的作用。但是通過對頻率的切換方式去控制周期性是較難實現(xiàn)的，若不能及時地將作用力傳導到位，便會出現(xiàn)滯效問題。（3）能量問題。由于主動控制系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)完全依靠外部能源的維持，而在地震到來之時是否能夠保證這種外部能源具有足夠的持續(xù)性和可靠性，仍然是一個有待考量的問題;（4）設(shè)備維護問題。一般來說，跨海、跨谷大橋的使用壽命可以達到幾十年甚至上百年不等，那么所應用的主動控制系統(tǒng)也要在建筑結(jié)構(gòu)使用壽命之內(nèi)在功能性上保持完備狀態(tài)，但以現(xiàn)在的科學技術(shù)水平很難使主動控制系統(tǒng)保持這么長的完備期。

3.3土木工程結(jié)構(gòu)減震混合控制技術(shù)

減震混合控制，顧名思義，便是主動與被動減震技術(shù)的結(jié)合使用，可以將外部能源輸入裝置和建筑結(jié)構(gòu)本身的抗性屬性相結(jié)合，在震動時同時發(fā)揮主動與被動作用共同抵抗。但是不同于一般建筑結(jié)構(gòu)的是，在超高層建筑結(jié)構(gòu)體系中，會存在一些即使主動控制與被動控制相結(jié)合也難以完全躲避的問題，如雷擊影響、高層火災等?；旌峡刂葡軠p震，其主動控制與被動控制都并非是單一的結(jié)合體，而是多種減震構(gòu)件共同組合，同時為結(jié)構(gòu)提供足夠剛度和附加阻尼，確保建筑結(jié)構(gòu)能夠具有全面的抗震性能。在土木工程的建筑施工成本和安全性能上來說，混合控制技術(shù)需要的控制設(shè)施相對于全主動控制技術(shù)更加經(jīng)濟，而且更加可靠，同時對于維護時的硬性需求也不會很高，綜合以上幾個優(yōu)勢，混合控制技術(shù)在如今已經(jīng)成為土木工程領(lǐng)域所共同接受認可的土木工程結(jié)構(gòu)減震的有效控制方法。此項技術(shù)的重點在于混合控制緩沖區(qū)，這是一個緩沖區(qū)主動和被動技能組合特征結(jié)合起來，用于抵抗外部能量輸入裝置和建筑的架構(gòu)，以主動控制和被動控制結(jié)合來抵抗震動。吸收的混合能源和沖擊，無論是主動控制緩沖區(qū)還是被動控制緩沖區(qū)，都不是組合組件，而是一個綜合性的碰撞緩沖區(qū)組件，同時提供足夠的剛度和額外的緩沖區(qū)，以確保建筑結(jié)構(gòu)可以全面抵抗地震。至于建筑工程安全設(shè)施和混合控制技術(shù)，都需要一些可靠的控制來達到更經(jīng)濟、更活躍的效果，從而避免后期的頻繁維修?？偨Y(jié)以往方面中，混合控制技術(shù)已成為一種有效的土木工程結(jié)構(gòu)減震控制方法，得到了土木工程領(lǐng)域的廣泛認可。

4結(jié)束語

總體來說，結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)在土木工程領(lǐng)域仍有很大的提升空間，目前，越來越多的高材生投身到工程建筑行業(yè)，這足以證明土木工程行業(yè)的前景十分可觀。在如今大發(fā)展、大轉(zhuǎn)型的世界變革中，土木工程在國際上的競爭日益激烈，建筑行業(yè)的競爭往往不是人力和財力的競爭，而是新科研設(shè)備的先進性比拼和新型控制技術(shù)的多元化較量。中國土木工程行業(yè)想要在國際上脫穎而出，必須把握好側(cè)重點，不能再是高層建筑和現(xiàn)代化建筑的覆蓋面積。接下來的側(cè)重點應該傾向于工程科技設(shè)施的研發(fā)和改良。因此為了能夠更好的保證居民在未來的生活中不受自然災害的過度影響，使建筑結(jié)構(gòu)具有完全可靠穩(wěn)定的安全性能，對新型減震控制技術(shù)的探索刻不容緩。

參考文獻：

[1]高云嬌.多層和高層建筑結(jié)構(gòu)減震控制策略[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2021（02）：54-55.

[2]岳嘯.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中隔震減震控制技術(shù)的應用[J].四川建材，2020，46（12）：35-36.

[3]李有芳，杜洋，王詩文，韓雷，李大華.結(jié)構(gòu)減震隔震設(shè)計最優(yōu)化問題研究[J].世界地震工程，2019，35（03）：204-209.

[4]王鑫博.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的隔震減震措施[J].住宅與房地產(chǎn)，2018（33）：65.

[5]周次平.土木工程結(jié)構(gòu)減震控制設(shè)計的研究動態(tài)分析[J].建材與裝飾，2016（30）：95-96.