多層高層建筑結(jié)構(gòu)減震控制策略探討

李勇 張建昌

摘要：2008年汶川大地震后，地震災(zāi)害呈現(xiàn)增多趨勢，這對建筑行業(yè)影響巨大。本文針對多層和高層建筑結(jié)構(gòu)減震控制進行詳細分析，并提出相應(yīng)的解決對策，以充分保障建筑質(zhì)量，為今后的減震控制體系提供參考意見。

關(guān)鍵詞：多層和高層建筑;結(jié)構(gòu)減震;減震控制

1.多層和高層建筑結(jié)構(gòu)減震控制體系的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)的發(fā)展

1.1.1結(jié)構(gòu)減震控制體系的探索階段20世紀70年代，我國針對結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)的研究理念已初具雛形，其中結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)囊括了：隔震、消能、減震等控制理念。此理念提出后，相關(guān)單位對其實施了一系列的分析與實驗，并在不斷研究后肯定了結(jié)構(gòu)減震控制體系的可操作性。這對日后的結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)的發(fā)展具有十分重要的意義。

1.1.2結(jié)構(gòu)減震控制體系的試驗階段經(jīng)過不斷研究與試驗，在20個世紀80年代，國內(nèi)對結(jié)構(gòu)減震控制體系進行了科學合理的地震測試，并成功地通過了測試，結(jié)構(gòu)減震控制體系進入新時代，這對于未來的結(jié)構(gòu)減震控制體系的發(fā)展具有里程碑式的意義。

1.2結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)的現(xiàn)狀

1.2.1隔震應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)減震控制體系中，減震技術(shù)的理論分析與實際研究較為充分，通過隔震技術(shù)理論的應(yīng)用，在實際工程案例中，表現(xiàn)出了較好的減震效果。在隔震技術(shù)的應(yīng)用中，夾層橡膠隔震技術(shù)是目前最為成熟與穩(wěn)定的隔震技術(shù)，在多層和高層建筑物中都有著良好的表現(xiàn)，減震效果極佳。在對夾層橡膠隔震技術(shù)進行應(yīng)用時，需要進行嚴格的質(zhì)量把控，杜絕劣質(zhì)橡膠隔震制品流入市場。在精確計算后，在多層和高層建筑中進行應(yīng)用。

1.2.2消能減震應(yīng)用消能減震技術(shù)的應(yīng)用同樣是十分穩(wěn)定且有效的，此類技術(shù)在理論分析與實際研究試驗中表現(xiàn)良好，可以應(yīng)用在高層建筑、橋梁等工程。消能減震技術(shù)的應(yīng)用需要保障其使用期。消能減震技術(shù)一般應(yīng)用在十五層及以上的高層建筑，還可以應(yīng)用在管線、塔架等具有高聳特點的建筑上。

1.2.3頻率調(diào)節(jié)減震應(yīng)用頻率調(diào)節(jié)減震技術(shù)在實際應(yīng)用中也取得了較好的效果。此類技術(shù)有著極強的穩(wěn)定性，且在理論分析與實際研究實驗中表現(xiàn)良好。在此類技術(shù)的應(yīng)用中，要對其配置閥門進行合理調(diào)節(jié)才能保障其穩(wěn)定性。頻率調(diào)節(jié)減震技術(shù)主要應(yīng)用在多樓層的較高建筑物中。

2.控制結(jié)構(gòu)減震控制體系的具體策略

2.1結(jié)構(gòu)減震控制體系

將阻尼器作為消能構(gòu)件新型的結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)是將阻尼器作為消能構(gòu)件，這對于傳統(tǒng)技術(shù)中消能構(gòu)件來說是更加科學合理的。傳統(tǒng)技術(shù)中的消能方法一般都是采用將建筑物中的承重構(gòu)件作為消能構(gòu)件，一旦發(fā)生地震等相關(guān)不可抗力因素，建筑物因為需要消能，損壞的都是承重構(gòu)件，這對于建筑物的修復(fù)來說是極其困難的。現(xiàn)有的阻尼器消能構(gòu)件的耗能能力完全高于地震消能時所需要的能量，這對于建筑物來說是極其安全穩(wěn)定的。

2.2結(jié)構(gòu)被動控制減震體系

懸吊方式減震結(jié)構(gòu)在應(yīng)用結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)的過程中，可以針對建筑物某個部位加設(shè)一個獨立的小型結(jié)構(gòu)，這種小型結(jié)構(gòu)可以將原有的結(jié)構(gòu)體系動力進行調(diào)整并完全改變。當建筑物的原有結(jié)構(gòu)受到地震等不可抗力因素的沖擊后，在強烈震動的同時，小型結(jié)構(gòu)可以利用自身的慣性向建筑物的原有結(jié)構(gòu)施加一個反方向作用力。在這其中，阻尼器也可以發(fā)揮自身的作用進行充分的消能減震，將震動能量大幅度降低，這個小型裝置被稱為調(diào)頻質(zhì)量阻尼器，這個小型裝置最大的特點就是沒有外部能量的輸入即可應(yīng)用。由于調(diào)頻質(zhì)量阻尼器的自身特性，現(xiàn)如今已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在高層和多層建筑物、高聳類型的建筑物當中。懸掛式的調(diào)頻質(zhì)量阻尼器一般是懸掛在建筑物中的某個部位，懸吊式調(diào)頻質(zhì)量阻尼器可以進行雙向的自由擺動，現(xiàn)如今的懸吊式調(diào)頻質(zhì)量阻尼器通常是由高層或多層建筑中的水箱所代替，其物理作用是相同的。

2.3結(jié)構(gòu)主動控制減震體系

結(jié)構(gòu)的主動控制減震體系通常來說是在利用外部能源的基礎(chǔ)上，在建筑物受到地震等不可抗力因素的沖擊，建筑物結(jié)構(gòu)發(fā)生劇烈震動時，主動控制減震體系可以對建筑物機構(gòu)的特性進行及時的改變，對建筑物結(jié)構(gòu)進行充分的控制力牽引，將沖擊力量大幅度地降低。結(jié)構(gòu)主動控制減震體系的特點主要是依靠外部的力量進行控制，因此可將該種控制減震體系作為主動控制減震體系。主動控制減震體系降低震動力量是由以下方式步驟所進行的。首先，在建筑物上發(fā)生震動的部位安裝一個傳感裝置，然后通過這個傳感裝置所獲取到的地震能量數(shù)值反饋給計算機，經(jīng)過高度的信息技術(shù)計算處理后，再由計算機系統(tǒng)向驅(qū)動機構(gòu)發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號，指令調(diào)頻質(zhì)量阻尼器施加控制力。

3.結(jié)語

總而言之，目前多層和高層建筑結(jié)構(gòu)減震控制策略不僅已經(jīng)逐漸取代了以往的老式結(jié)構(gòu)減震方法，而且為未來的結(jié)構(gòu)減震控制發(fā)展提供了參考性的意見，打下了堅實的基礎(chǔ)。因此建筑行業(yè)從業(yè)者要積極對結(jié)構(gòu)減震技術(shù)進行科學合理的研究，并發(fā)展更加高效安全的結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)來服務(wù)社會。

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