资源描述：
《概论土木工程结构减震控制方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、概论土木工程结构减震控制方法 摘要:本文主要介绍了土木工程结构减震控制方法,详细阐述了4种方法的原理与应用研究概况,介绍了结构控制Benchmark问题,最后对今后的发展趋势做了展望，以供工程人员参考。关键词:土木工程；结构减震控制；发展趋势中图分类号：TQ336.4+2文献标识码：A1被动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。1.1基础隔震“基础隔震”是在建
2、筑物与基础之间设置一层具有足够可靠度的“隔震层”(也称“隔震系统”),以控制地面运动向上部结构的传递。它包括上部结构、隔震装置和下部结构三部分,如图1。基础隔震装置主要有橡胶垫和滑动支座。1.1.1基本原理由结构力学可知,延长结构的周期,给于适当阻尼会使结构的加速度反应大大减弱,7而隔震层确实能够延长结构的水平自振周期,本身又有一定的阻尼。同时,结构的大位移主要由结构底部与地基之间的隔震系统提供,而不是由结构自身的相对位移承担,从而也就减小了上部结构的地震位移反应。因而通过“隔震层”使建筑物与地基隔开,可以延长建筑物的水平自振周期,
3、使地震各种破坏力对上部建筑无直接拉力,减小上部结构的地震反应。图1结构隔震体系的组成1.1.2适用场地及结构隔震建筑所在场地应属于抗震有利地段或是采取抗震措施的不利地段。隔震建筑适合于比较稳定的地基,土质越硬,隔震效果越好。地震波穿过地基土到达结构基础,如果土质非常软,地震波中的高频成分被滤掉,地基土产生长周期运动,延长刚性结构的周期将放大而不是减小结构的地震反应。对于可能产生液化的土层,应采取相应的措施进行处理。“基础隔震”只能用于抗震,不能用于抵御风振。1.1.3结构计算方法隔震建筑计算包括上部结构计算、基础计算和隔震层变形计算
4、。隔震层的计算要根据当地的地震波情况进行。在保证大震时隔震层安全的前提下,隔震使上部结构的地震作用比不隔震时有所降低,7确认与降低后的地震作用相应的不隔震时的地震烈度及隔震后地震作用进行上部结构设计计算。上部结构和基础对自重、风荷载、积雪荷载等的验算,采用与非隔震相同的方法进行。因为目前的隔震支座只具有隔离水平地震的功能,对垂直地震没有隔震效果。1.2吸振减震吸振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,即使结构的振动能量在原结构和子结构之间重新分配,从而达到减小结构振动的目的。常见的吸振减震装置有调频质量阻尼器(TM
5、D)、调频液体阻尼系统(TLD)、调频液柱式阻尼系统(TLCK)、质量泵和液压—质量控制系统(HMS)等。类似地,楼层加层减震技术是运用结构被动调谐质量减震的基本原理,在已有楼房上加层,达到提高已有楼房耐震性能的一种技术方法。1．3耗能减震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
6、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)7和耗能剪力墙(如横缝剪力墙、竖缝剪力墙、周边缝剪力墙和阻尼器剪力墙等)。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。耗能减震技术吸收了传统的延性结构的设计思想,同时又克服了延性构件损坏后难以修复的缺点,具有性能稳定、技术条件简单、适用范围广、经济可靠等优点,已在新建工程、建筑抗震加固及震后修复工程中得到广泛的应用。耗能减
7、震体系适用于高层建筑、超高层建筑和高耸构筑物,对抗震和抗风都有效,而且性能可靠,但装设数量少时作用不大,数量多时造价显著增加。2主动控制结构主动控制是利用外部能源,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。目前有关主动控制的研究内容主要分为主动控制算法和主动控制装置研究两部分。主动控制装置主要有主动质量阻尼系(AMD)、主动拉索系统(ATS)、主动支撑系统(ABS)、主动空气动力挡风板控制系统(ADA)和气体脉冲发生器控制系统(
8、PC)等。主动控制算法是主动控制的基础,它的目标是使主动控制系统在满足其状态方程和各种约束条件下,选择合适的增益矩阵,寻找最优的控制参数,7使系统达到较优的性能指标,实现对结构的最优控制。目前,它的研究基本上是以理论分析、数据模拟分析
