引言
一直以来,建筑领域就是我国国民经济增长中的重要支撑,在其发展过程中取得了不小的进展,使得建筑规模不断增大,因此对于建筑施工的要求也逐渐增多。由于建筑规模不断增大,并且地震等自然灾害问题频繁发生,对人们的生命与财产安全造成了严重的影响,因此人们对于建筑物的抗震性能有了更高的要求。为了避免受到地震等自然灾害的影响,一定要对建筑物的振动控制技术进行提升,这样可以有效的抵抗地震等冲击,保证建筑物整体的稳定性与安全性。
1常见建筑工程结构振动控制技术分类
1.1被动控制技术
进行建筑工程结构振动控制技术应用时会受到一些因素的限制,因此使用的技术分类较多,可以针对不同的情况进行合理的选择,通常情况下如果需要控制技术,较为简单方便,成本投入不多的振动控制技术可以选择被动控制方法,此种方式不需要外部能源就可以实现建筑物自身的减震功能。并且备用控制技术的抗震性能较好且维护方便,因此成为目前较为热门的应用技术,已经广泛应用在各种工程当中。对被动控制技术进行具体的分类,包括基础隔振、耗能吸能减振两种类型。通常情况下,在中低层建筑中应用基础隔振,此种技术可以减弱地震传来的能量,有效降低结构的振动反应。而吸能减震技术主要是在建筑物的结构支点等位置设置耗能阻尼,这样可以减轻建筑物的振动反应。
1.2主动控制
与被动控制技术相反,主动控制技术依靠的是外部能量供给。因此在。成本造价方面投入较多,并且控制技术更为复杂,维护方面也存在一定的难度,但是其振动控制技术效果却更加的优异,尤其是在如今的高层建筑模式之下,可以很好的提升建筑物的抗震性能。主动控制技术属于较为先进的一种抗震技术,它可以对结构的振动进行动态追踪,并且可以预测震动情况,因此应用主动控制技术的抗震效果更加完善,能够充分保障建筑物的抗震能力。细分这一类技术,有如下两种:①控制力型:由主动拉索、支撑系统、阻尼系统、挡风板系统等组成,遭遇结构振动时借助外部能源对目标建筑结构施加控制力,利用感应器将收集的信息输入计算机后计算,得到所需施加的控制力,再借助外部能源功能施加控制力,减小结构振动。②半主动控制型,采用参数控制方式,以小功率的能源根据实际需要调整结构动力参数有效降低结构振动。
1.3混合控制
可理解为主动、被动融合控制,这一控制方式设计上相对繁琐,必须多次尝试、磨合,使二者协同工作,才能发挥技术优势。在日本,很多建筑结构设计采用了这一方法。在设计时,为了确保应用科学性,需要调查现场地震情况,勘查地质条件,尽量全面了解相关信息,进一步优化控制系统,才能起到良好的防震抗震作用。虽然是主动、被动技术的结合,融合了两种控制技术的优势,但造价也明显上升,国内应用不多。
2振动控制技术简析
2.1地基材料
经过实践研究证实,在工程建设中,使用不同的地基材料,在遭遇地震时,地震波会产生不同反应。所以,研究地基材料对抗震的影响具有重要意义。在工程中,可以针对性使用一些具有抗震性能的材料处理地基,能够减少震波反应,有效减少建筑震感。为提高建筑抗震能力,有使用粘土、砂子开展垫层施工作业的案例,也有采用糯米制作垫层的相应研究。在大量研究论证后,证实沥青材料具有良好的隔震效果。
2.2基础隔震
遭遇地震波时,基础部分首先与地震波接触,之后将地震波传递到建筑主体。做好基础隔振,是减少地震波对建筑危害性的重要手段。经过研究证实,在施工中,设置基础隔振、上部结构隔震,底层隔震装置发挥的作用更大,基础隔振对于提高结构整体抗震性能具有重要意义。
2.3耗能减震
是在结构的层间等位置有计划的设置一些消能装置。假如遭遇的地震等级不高,建筑结构可以借助各处设置的消能装置有效维持结构弹性状态,从而降低地震负面影响,控制危害性。假如遭遇较高等级的地震,耗能减震装置可以增加结构可形变程度,与消能装置大阻尼协同作用,削减、吸收大量地震能量,转换为热能并传输到外界,可以明显降低地震影响。这一技术有以下优势:①使结构安全性提高,并且耗能减震装置可靠性高,可以吸收、消耗可观的地震能量,有效保护主体结构不受损坏;②造价相对较低,具有一定的经济性,也符合当前环保要求。装置使用柔性材料,可有效减少工程结构所需设置的剪力墙数量,减少配筋断面;③使用范围广。工厂、办公楼等等均可以应用并且可以发挥出理想效果;④维护成本相对较低。设置耗能减振装置,虽然也需要定期做好维护工作才能维持良好性能,但与其他装置相比,所需要花费的维护费用处于较低水平。
2.4悬挂隔震
这一技术可以阻断地震波从地面上传导到主体结构,有效预防主体结构因地震受损。其装置结构几乎全部质量都悬挂于地面上,如果遭遇地震,建筑结构上层分离,出现无惯性力,可以起到良好的隔震效果。这一技术一般用于钢结构建筑,在大型钢结构建筑中应用更多。随着技术发展,也可分为主框架、子结构两大部分。一般采用悬挂子结构设计,此时主框架结构和子结构相互分离。如果发生地震,地震波冲击到悬挂位置,能量会明显下降,难以传递到建筑主体,从而减少建筑结构受震后的可能性损失。
3结构振动控制需要解决的问题
现如今对结构振动控制已经开展了大量的相关研究,抗震、减振设计不断取得新突破,获得质的飞跃,也有更多的科研工作者对这一领域的研究保持高度关注。但是科学研究是一个循序渐进的过程,技术跨越难以超脱发展规律,结构振动控制领域一些看似光辉的成果很可能也存在一些不成熟之处,很多问题依然需要解决。例如,设计控制器,需要尝试进一步简化建模工程、模型;要探索怎样进一步降低能耗与整体造价,让建筑在具有良好性能的基础上简化工程,要注意各种外界因素对结构振动产生的影响。
5结语
结构振动控制相关研究对于建筑工程抗震、抗风等设计工作有重要意义。近年来相关研究工作不断深入,也取得了一些积极成就,相信随着继续深入研究、必然会进一步丰富相关理论与实践,提高建筑整体性能,促进现代建筑工程质量提升。
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