土木工程结构减震方法分析

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1、土木工程结构减震方法分析黄中强天津易天诚建筑工程设计有限公司天津市300384摘要:改革开放以来，我国的现代化建设取得了良好的成果，土木工程建设事业也得到了长足的发展。面对地震这一人类无法逃避的自然灾害，我们唯一能做的就是提高建筑物的抗震能力。文章将就土木工程结构减震控制技术作简要的分析，希望对今后相关工程的研究提供借鉴。关键词：土木工程；结构减震；控制方法中图分类号：S969文献标识码：A一、土木工程结构减震方法概述土木工程通过增强结构的强度及变形能力提高减震性能，增强土木工程的抗震性。其最终

2、目的就是通过采取一系列控制措施和方法，降低建筑结构在地震等强动力荷载下的反应，增强建筑结构的稳定性能，为建筑结构的安全性提供保障。要减小结构的地震响应，需要从动力学角度出发，第一，考虑消震，即不让地震输入结构，从目前现状来看，这种方法较难实现；第二，考虑减小建筑结构的惯性力，通过动力学原理发现，如果结构有着比较大的自振周期，那么它获得的加速度就会相应减小，可通过隔震方法减小结构惯性力；第三，通过在结构上增加阻尼的方法，将一些地震作用转移到阻尼上，降低结构所需负担的地震作用；第四，人为增加构件，用

3、这些构件的塑性变形消耗一部分能量，保护结构的整体性；第五，可考虑在建筑结构上附加一个当自身频率合适时能够使附加质量块的运动方向与结构运动方向相反的系统，从而减小结构震动，达到结构减震的目的。目前，土木工程结构减震控制方法有五种：被动控制、主动控制、半主动控制、混合控制及智能控制。其中，被动控制指在结构的某些部件附加耗能装置或子结构系统，或对结构自身的某些构件作构造上的处理以改变结构体系的动力特性。被动控制不需要外部能量输入提供控制力，控制过程不依赖于结构反应和外界干扰信息。而且因其具有构造简单、

4、造价低、易于维护及无需外部能源支持等诸多优点，所以引起工程界的广泛关注，成为应用开发的热点，因而许多被动技术日趋成熟，并在实际工程中应用。二、土木工程结构减震方法1被动控制被动控制是通过减震、隔震装置来对振动能量进行消耗，并阻止振动在建筑结构中进行传播，构造简单，造价成本低，维护简便，且不需要外部能源支持，在土木工程结构减震中的应用越来越广泛。1.1耗能减震耗能减震是将结构中的一些构件比如支撑、支撑等设计成耗能部件，或者在建筑结构的某些部位比如连接处、节点处设置阻尼器，耗能部件和阻尼器在荷载作用

5、较小的情况下处于弹性状态，在强烈的荷载作用或振动作用下，耗能部件就会进入非弹性状态，能够大量消耗输入结构的能量，避免荷载或振动作用进入主体结构造成结构进入非弹性状态，为主体结构的安全提供了可靠保障。由于耗能装置不同，耗能减震也可分为不同的体系，一种为耗能构件减震体系，常用的耗能元件有耗能支撑、耗能剪力墙等，另一种为阻尼器耗能减震体系，常用的阻尼器有金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞性阻尼器等。耗能减震具有性能稳定、适用范围广、抗震性好、经济实用、可靠性高、技术条件简单等优点，比较适用

6、于高层建筑和超高层建筑。1.2基础隔震基础隔震是在建筑物的上部结构与基础之间设置控制机构，比如设置隔震消能装置，从而减小或者隔离地震能量向建筑物上部结构传输，使上部结构的振动减小，避免地震给建筑物带来危害。基础隔震装置必须具备一定的特性才能够满足结构减震需要，因此，装置必须具有较大的变形能力，必须能够提供较大的阻尼并具有较大的耗能，必须具有足够的初始刚度和强度。比较常见的基础隔震装置有刚滞变阻尼器隔震装置、夹层橡胶垫隔震装置、摩擦隔震装置等。基础隔震对降低结构的自振频率具有非常显著的作用，是发展

7、最早的结构减震方法，其在技术上比较成熟，具有构造简单、性能稳定、耐久性高、经济、减震效果显著的优点，比较适用于刚性结构和中低层建筑。1.3调谐减震调谐减震主要是通过在建筑主体结构中附加一些子结构的方法，使主体结构在强震作用下，振动发生转移，结构中的震动能量就能在原结构与附加结构之间得到重新的分配，大大降低了震动对原结构带来的破坏。常用的调谐减震系统有调谐质量阻尼器、模式质量阻尼器、质量泵、调谐液体阻尼器、液压质量振动控制系统等，这些调谐减震系统能够有效减小地震反应。2主动控制结构主动控制是利用外

8、部能源,在结构受激励振动过程中,对结构施加控制力或改变结构的动力特性,从而迅速地减小结构的振动反应。主动控制系统主要包括传感器、控制器和作动器3个组成部分。2.1主动控制系统在地震中运作问题。日本采用AMD和HMD的高层建筑,在风振和环境振动时主动控制系统运作正常,取得很好的控制效果。但在大地震时,很大部分的主动控制系统因故未能运作。2.2时滞问题。主动控制系统在工作时由于信号处理、运算、电液伺服作动自动作等都需要一定的时间,因此时间滞后问题是不可避免的。时滞对控制系统的性能有很大影响,它使系统