浅议土木工程结构振动控制技术

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1、浅议土木工程结构振动控制技术摘要：依据控制系统与外部能源、结构振动反应信息和动荷载信息之间的关系，结构振动控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制四类。本文探讨了土木工程结构振动控制技术。关键词：土木工程；结构；振动；控制；技术Abstract:accordingtothecontrolsystemandtheexternalenergy,structurevibrationresponseinformationanddynamicloadinformation,therelations

2、hipbetweenthestructuralvibrationcontrolcanbedividedintopassivecontrol,activecontrol,thesemi-activecontrolandmixedcontrolfourcategories.Thispaperdiscussesthecivilengineeringstructurevibrationcontroltechnology.Keywords:civilengineering;Structure;Vibrati

3、on;Control;technology中图分类号：K826.16文献标识码：A文章编号：结构振动控制技术在机械、宇航、船舶等领域已经得到了广泛应用，而其在土工工程界引起广泛兴趣则始于19728年美籍华裔学者YaoJ.T.P(姚治平)对结构控制这一概念的首次提出。此后，结构振动控制技术得到了迅速发展，目前已经成为结构工程学科中一个十分活跃的研究领域，被称为土木工程的高科技领域。一、土木工程结构振动控制的分类依据是否需要外界能源,结构控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制四类。1、被动

4、控制被动控制不需要提供外部能量，而通过减震、隔震装置来消耗或转移振动能量，同时阻止振动在结构中的传播，它具有构造简单、造价低、易于维护且无需外界能源支持等优点而被广泛应用。被动控制主要包括基础隔震、耗能减震和调谐减震。基础隔震就是在建筑物或构筑物基底设置控制机构来隔离地震能量向上部结构传输，使结构振动减轻，避免地震破坏。隔震装置必须具备以下条件：具有较大的变形能力；具有足够的初始刚度和强度；能提供较大的阻尼,具有较大的耗能能力。目前，常见的隔震装置有夹层橡胶垫隔震装置、滚轴加钢板消能装置、粉粒垫层

5、隔震装置、铅芯滞变阻尼器隔震装置、钢滞变阻尼器隔震装置、8基底滑移隔震装置、悬挂基础隔震装置和摩擦隔震装置等。隔震是发展最快、最早的结构减震控制方法，它在技术上比较成熟，减震效果明显，构造简单，造价经济，理论研究和试验研究成果也比较丰富和完善，是目前大多数减震控制结构所采用的方法。桥梁隔震形式有多种，其中使用最广的是铅芯橡胶支座，隔震支座设置于桥墩与主梁之间。铅芯橡胶支座不仅可以提供很大的初始水平刚度以满足在正常使用荷载作用下只产生小位移，并能自动复位，又能以较小的屈服后刚度来实现期望的隔震效率。

6、耗能减震技术是把结构物中的某些构件（如支撑、剪力墙等）设计成耗能部件或在结构物的某些部位（节点或连接处）设置阻尼器，在小荷载作用下，耗能杆件和阻尼能处于弹性状态，在强烈地震作用下，耗能装置首先进入非弹性状态，大量消耗输入结构的能量，使主体结构避免进入明显的非弹性状态，从而保护主体结构不受破坏。按照耗能装置的不同，耗能减震体系可分为两类：耗能构件减震体系和阻尼器耗能减震体系。前者包括各种耗能支撑（如方框耗能支撑、圆形耗能支撑、K形偏心耗能支撑等）和耗能剪力墙（如横缝剪力墙、竖缝剪力墙、周边缝剪力墙和

7、阻尼器剪力墙等）。后者包括摩擦阻尼器、弹塑性耗能器（软钢耗能器、铅挤压阻尼器、记忆合金耗能器等）、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器等。调谐减震技术是在主体结构中附加子结构，使结构的振动发生转移，使结构的振动能量在原结构和子结构之间重新分配，从而减小原结构的振动。目前主要的调谐减震装置有调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器、调谐液柱式阻尼器、摆式质量阻尼器、质量泵、液压-8质量控制系统、悬挂结构体系等。调谐质量阻尼器（TMD）是在结构中设置由质量、弹性元件和阻尼器组成的装置，其减震机理是结构振动时TMD系统将一部

8、分振动能量吸收从而达到减小结构反应的目的。调谐液体阻尼器（TLD）是一种固定在结构上的具有一定形状的盛水容器，其减震机理是在结构振动时带动容器中的液体晃动，液体波与容器箱壁碰撞而产生控制力，同时液体晃动将吸收一部分能量，这两方面的因素减小了结构的振动反应。2、主动控制结构主动控制是利用外部能源(计算机控制系统或智能材料),在结构物受激励振动过程中,瞬时施加控制力或瞬时改变结构的动力特性,以迅速衰减和控制结构振动反应的一种减震技术。主要应用于对抗震抗风要求较高,要求对多振型进行控制的