引言:在我国城市化进程不断加快的背景下,越来越多的现代化建筑体型集中表现出庞大、数量密集等特征,随着建筑行业逐渐融入了各种高精尖信息技术手段,建筑抗震因素成为一大热点。从建筑结构本身出发,加强关于振动控制技术的研究和应用,对于促进建筑抗震性能实践活动的推动有积极作用,是保证建筑结构处于稳定状态下的一大重要举措。近年来,我国多个地区的地震灾害发生频率逐渐上升,而且地震给人民生活带来极大破坏,这也直接导致建筑结构抗震性能成为人们关注的焦点问题之一,建筑领域内的有关建筑结构学者也逐步加入到了振动控制技术研究之中,而且也逐步取得了一些令人满意的成绩。对于提升建筑结构抗震效果,降低地震造成的危害性和破坏性,应该高度重视并加强结构振动控制技术的研究,对我国建筑行业持续稳定发展有十分重要的现实意义。
一、建筑工程结构振动控制技术应用价值概述
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,提高振动控制持久性以及建筑结构安全性;要尝试结合其他学科技术成果,使结构振动控制迈向智能化。
二、当前结构振动控制技术发展状况分析
(一)被动控制技术
此类技术通过改变结构某些构件的实际构造或者改变体系动力学特征、于结构某处加子系统等方式达到减振目标,技术应用无需外部能源支持。通常情况下,被动控制结构相对简单、整体造价也不高,维护也很方便。基于独特技术优势,并且也证实具有一定的抗震性能,成为结构设计热点,在各类工程中有广泛应用。对于被动技术,根据当前发展情况,主要可分为基础隔振、耗能吸能减振两类。
(二)主动控制技术
此类控制技术需要外部能量供给才能发挥作用。主动控制相对复杂,并且在造价上更高,通常也难以进行维护,不过在现代高层建筑工程中,采用主动控制技术实际振动控制效果更好。现代主动控制也不断采用一些尖端技术,可以实现对结构振动的实时追踪以及对未来振动情况的科学预测,有利于进一步完善结构设计,使抗震性能达到最优。细分这一类技术,有如下两种:第一,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。第二,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。
(三)混合控制技术
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。
三、建筑工程中常见结构振动控制技术的具体应用策略
(一)使用抗震性能良好的地基材料
在工程建设施工活动中,不同类型的地基材料在地震发生时,往往会发生不同的地震波反应,这说明地基材料的选用与建筑抗震有着密不可分的关系,建筑企业和施工单位要做好关于地基材料的选用工作。在建筑工程施工活动进行过程中,要尽量采取一部分有良好抗震性能的材料来作为地基环节建设的原材料,从而降低因震波反应而带来的损失,有效减少建筑震感,保护建筑用户的人身安全和财产安全。此外,还有一部分建筑企业和施工单位会选用粘土、砂子等作为垫层施工作业的原料,这样做的最终目的就是提升建筑抗震性能。
(二)科学设置基础隔震结构
当地震发生时,地震波反应发生后,首先是建筑工程的基础结构部分和地震波进行接触,在接触之后便直接将地震波传导到建筑的主体部分上,而在这个传导过程中,施工单位可以通过人为增设基础隔振装置来进一步降低地震波对建筑的破坏和威胁。经过大量的实验证明和理论研究,降低地震波对建筑的危害可以通过在施工中合理设置基础隔振装置、底层隔振设施以及上部结构隔震等来避免破坏,其中底层隔震装置的应用价值最高,同时基础隔振装置在最初设置要注意其合理性和有效性,始终把提升结构整体抗震性能作为目标导向。
(三)重视对耗能减震装置的引入
关于耗能减震装置,具有是指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。首先,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;其次,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。
结语
本文在对建筑工程结构振动控制技术应用价值进行了一定分析的基础上,分别从被动控制技术、主动控制技术和混合控制技术三个角度,详细阐述了当前结构振动控制技术发展状况,经过研究发现,想要从根本上提升筑工程中常见结构振动控制技术的应用水平,必须要从多个角度同时入手,比如使用抗震性能良好的地基材料,科学设置基础隔震结构,最后还要注意重视对耗能减震装置的引入。
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