土木工程建設的結構減震控制技術研究

【摘要】隨著我國社會經濟水平的不斷提高和建筑行業的不斷發展，結構減震控制技術應運而生，該技術作為土木工程建筑常用的技術，具有非常高的應用價值和應用前景，在改變結構的震動反應、防御地震等方面發揮出重要作用。因此，將結構減震控制技術充分應用到土木工程建設中是勢在必行。基于以上情況，本文在介紹結構減震控制技術相關概念的基礎上，從被動控制、主動控制、半主動控制三方面入手，分析了結構減震控制技術在土木工程建設中的具體應用。希望通過這次研究，能夠為相關領域技術人員提供有效的參考。

【關鍵詞】土木工程;建設;結構;減震;控制;技術

最近幾年，隨著我國科技水平和人們生活水平的不斷提高，我國防御地震的能力逐漸提高，并逐漸加強了對結構減震控制技術的有效應用，旨在提高結構的穩定性、可靠性和安全性，降低地震風險的目的。因此，如何科學應用結構減震控制技術是施工單位在土木工程建設過程中必須思考和解決的問題。

1、結構減震控制技術概述

結構減震控制技術主要是指通過采用控制結構的方式，使得控制機構和結構之間充分發揮出高頻振動的作用，從而實現對結構振動效果的科學控制，同時，在風力、地震等外界環境的干擾下，可以將各種不同的反應值控制在一定的范圍內，以達到增強地質結構的穩定性、可靠性和安全性，從而為不斷提高防御地震能力打下堅實的基礎。按照是否需要外部能源這一劃分標準，可以將結構減震控制技術分為以下三種類型，分別是被動控制技術、主動控制技術、半主動控制技術。

2、結構減震控制技術在土木工程中的應用

2.1被動控制在土木工程中的應用

對于土木工程建設而言，被動控制在具體的應用中，主要包含以下三個部分。一是基礎隔振體系，二是耗能減震體系，三是協調減震系統。被動控制組織圖如圖1所示，

2.1.1基礎隔振體系的應用

該體系主要是指相關人員選用合適的隔震設備，并將該設備安裝在基礎結構與上部結構之間，以達到降低上部結構的振動效果[1]。通過將基礎隔振體系應用到土木工程建設中，可以最大限度地降低結構振動頻率，主要適用于部分剛性結構和施工周期較短的中低層建筑物。這是因為基礎隔振體系僅僅在控制高頻率地震波方面能起到應有的作用和效果。因此，結構減震控制技術不能應用在高層建筑的施工中。

2.1.2耗能減震體系的應用

耗能減震體系在應用的過程中，不僅應用到了剪力墻耗能元件、支持耗能元件等各種耗能元件，還應用到了摩擦阻尼器、金屬阻尼器和彈性阻尼器等各種各樣的阻尼器[2]。而這些耗能元件和阻尼器的應用在抑制地質的動力反應。在這樣的情況下，即使遇到強風或者地震等過大的動力負載，也能保證地質結構的穩定性和安全性，以達到防御地震的目的。

2.1.3協調減震系統的應用

在協調減震系統的具體應用中，經常應用到的子系統有以下三種，一是協調液體控制系統，二是調諧質量阻尼器，三是液壓質量阻尼器。接下來舉一個“協調質量阻尼器”例子來說明協調減震系統的應用價值。調質量阻尼器作為一種常用的振動系統[3]，主要由以下三個部分組成，分別是質量塊、彈簧、阻尼器。協調質量阻尼器的應用原理為：首先向原結構體系中置入該阻尼器，更改和變動動力性能，使動力性能發生巨大的變化，然后，在動力的作用和影響下，原結構產生一種較強的振動感，此時，調質量阻尼器會借助自身的慣性力對原結構施加一個反作用力[4]。在這樣的情況下，調質量阻尼器會產生大量的耗能。

2.2主動控制在土木工程中的應用

主動控制在具體的應用過程中，主要包含兩種系統類型，一是開環控制系統、二是閉環控制系統。其中，開環控制系統主要是指通過對直接結構進行環境干擾方面的檢測，在充分結合檢測數據的基礎上，完成對控制率的獲取和分析[5]。而閉環控制系統主要是指通過檢測結構反應情況，以達到主動控制的目的。通常情況下，閉環控制系統具有非常強的抗干擾能力，不需要系統元件具備過高的精度。因此，閉環控制系統的應用可以取得非常顯著的控制成效，所以，該系統的應用成效得到了相關人員的普遍認可。但是，由于相關技術不夠完善，導致閉環控制系統無法得到有效地推廣和普及。

2.3半主動控制在土木工程中的應用

對于土木工程建設而言，半主動控制在具體的應用中，主要包含以下兩種控制系統類型，一是主動變剛性，二是主動變阻尼。其中，主動變剛性控制系統主要是指通過對相關裝置進行科學控制，并對受控結構進行阻尼處理，使得不同阻尼狀態能夠自動切換，以達到減小結構震動頻率的目的。而主動變阻尼控制系統主要是指在有效控制主動變剛性相關裝置的基礎上，對受控結構進行剛性處理，從而達到有效切換各種不同大小的剛度值的目的。因此，通過應用主動變阻尼控制系統，可以保證受控結構一直處于穩定、安全的共振狀態中，從而起到良好的減震作用。由此可見，半主動控制技術的應用，除了可以有效繼承被動控制技術的應用價值外，還能發揮出主動控制技術的應用優勢。因此，相對于其他兩種技術外，半主動控制技術具有非常高的應用價值和應用前景。但是，需要注意的是，在應用該技術的過程中，需要相關人員嚴格按照相關應用要求和標準，通過利用電池將能量全部輸出，并科學操作和使用相關控制設備，從而為有效防御地震提供相應的能量支持。同時，這些控制設備價格低廉，性能穩定可靠，為減輕施工單位的物力成本發揮出重要作用。因此，半主動控制技術在土木工程建設中取得了廣泛的應用和推廣。

結語：

綜上所述，為了充分發揮出結構減震控制技術的應用價值，提高防御地震的能力，確保土木工程建設的質量，相關領域技術人員在應用結構減震控制技術的過程中，除了要做好以上三個方面外，還要對該技術的內涵和特征進行深入地研究，通過不斷地總結應用經驗，使該技術能夠在土木工程建設中得以科學、有效地應用，從而不斷提高結構減震控制技術的應用價值和應用前景，促使該技術的健康、可持續發展。

參考文獻：

[1]顏桂云，張建勛，葉建峰.土木工程結構減震控制技術的研究動態[J].福建工程學院學報，2019（1）.

[2]劉勇，尹邦信.結構減震控制技術在土木工程中的應用[J].山西建筑，2019，032（013）：7-8.

[3]周嘉.結構減震控制技術在土木工程中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2018，000（001）：1-3.

[4]姚艷秋，身份證號：河北石家莊.關于土木工程結構減震控制技術的探討[J].建筑工程技術與設計，2018.

[5]孔繁祺.淺談土木工程結構減震控制技術[J].建筑工程技術與設計，2018，000（034）：762.

作者簡介：

彰美景，學歷：本科，專業：土木工程，單位：廊坊市建設工程質量檢測中心。