土木工程建设的结构减震控制技术研究

土木工程建设的结构减震控制技术研究
摘要：地质灾害现成为人类所要面对的最严重的自然灾害之一，它对人类的
生民财产安全造成了严重的威胁。

地震的发生具有突发性和随机性，级别较大的
地震对一个街道甚至一个城市都可能带来毁灭性的打击。

所以如何减少地震对人
类危害，就是我们重点研究对象。

建筑物作为人类生活、工作、学习的主要场所，如何提高其抗震能力，值得人们深入研究。

建筑物结构是决定其抗震能力的关键
因素，通过加强关键部位的强度和变形能力是提高建筑物减震抗灾的最有效的方
法之一，也是土木工程中的重要手段。

本文主要分析了土木工程改善工程结构，
进而实现减震控制方法，分析结构减震在日后发展的趋势。

关键词：土木工程；结构减震；控制方法
1 土木工程结构减震的意义及价值
1.1 土木工程结构减震是工程安全性的需要
近三十年来，减震技术在土木工程结构的应用中持续发展，已经在一定程度
上取得了卓越的成就。

现代土木工程涉及到桥梁、道路、房屋、厂房、发射塔等
一系列重要的公共建筑，关系到使用者的生命财产安全，必须得到严格保障。

随
着现代新闻媒体技术的发展，人们获得由于地质结构改变造成的大型自然灾害的
信息越来越多，尤其在出现了日本大地震、汶川大地震、智利大地震等一系列巨
大的地质灾害后的现场，人们对建筑物的抗震减震性能的要求越来越高，随着现
代地质科技水平的不断发展和提高，现代土木工程对结构减震的要求也越来越高。

1.2 土木工程结构减震是确保建筑使用年限的需要
一场较大的自然灾害对于建筑物来说，带来的影响是非常大的，不仅会使建
筑物内的生命财产受到不可挽回的损失，而且还会严重影响建筑物自身的的使用
寿命。

通常，长期受到强风等自然气候条件影响的土木工程，其使用寿命往往会
小于设计使用寿命，同时这样条件下的土木工程还要伴随着巨大的安全隐患。

因
此，土木工程的减震结构技术的快速发展，对于延长建筑物使用寿命及保障建筑
物的安全性方面都起着非常重要的作用，能够更好地保障土木工程建筑物达到预
期的社会效益及经济效益。

2 土木工程结构减震控制方法研究现状
2.1 土木工程结构减震主动控制
土木工程结构减震中使用的主动控制技术主要有主动质量阻尼器、主动支撑
系统和主动拉索系统三大技术。

主动控制的运行原理主要利用外部能源，当工程
结构遭受自然灾害带来的强烈振动时，向建筑物结构适当的施加辅助动力，从而
减少振动幅度的作用。

主动控制系统的构成主要有作动器、传感器和控制器三个
部件。

控制器发出的命令通过传感器传递给作动器，实现主动控制的完整动作，
它可以实时的改变控制方向和力度，从而使工程结构的稳定性得到保障。

根据检
测结构响应和外部刺激的结构不同，主动控制技术又可分为开环控制系统、闭环
控制系统以及开―闭环控制系统。

2.2 土木工程结构减震被动控制
土木工程结构减震中使用的被动控制技术主要有基础隔震、调谐减震和耗能
减震三个技术措施。

顾名思义，被动技术就是不通过外力的干扰，在建筑物自身
的建设过程中使用减震、隔离的装置来实现消耗和减弱振动能量的技术。

由于被
动技术具有易于设计、维护和改造等优点，同时具有建设投入及维护成本低的特点，所以该技术后期被广泛的推广使用，并在减震抗灾方面得到一致好评。

众所
周知，日本是个地震高发性的岛国，为减少地震对建筑物的损害程度，早在1985
年至1999年，日本就将基础隔震技术应用在建筑物方面，建成房屋700余栋，
取得良好效果后又将该技术推广至桥梁建造中，从而确保桥梁抗风防震系数有了
很大程度的提高，其中应用在大型跨度大桥的被动控制技术主要是调谐减震技术。

2.3 土木工程结构减震混合控制
土木工程结构减震混合控制主要是主动控制与被动控制的结合，将两种减震
技术综合运用，实现最优化的减震效果。

目前在土木工程中广泛应用的混合控制
技术主要有主动质量阻尼与调谐减震的组合、主动控制与基础隔震的组合以及主动控制与耗能减震技术组合。

混合控制技术的发展是建立在主动控制技术和被动控制技术的发展基础之上，它兼具两种控制技术的反应灵活、易于维护、成本合理等优点，并在应用中不断发展，逐渐成为未来土木工程结构减震领域发展的新方向。

在实际应用中，我国的混合控制技术已在南京电视塔的建造中体现出其优越性，混合技术中的液体阻尼系统与主动质量阻尼系统完美的结合，有效的控制了建筑物的风震反应，降低自然环境对建筑物的影响，实现了混合技术在建筑工程中的实用价值。

3 土木工程结构减震控制方法的发展趋势
3.1 结构减震控制技术中模型构造优化
土木工程结构减震技术涉及到基础物理学和工程学科的多个领域，是一项非常复杂的系统性交叉学科，在未来的发展中我们可以通过优化其应用模型结构来提高整体技术水平。

在具体优化过程中，其设计应用需要有经验、高素质、专业技能较强的工程师队伍共同完成。

此外，土木工程的结构减震面临复杂的气候条件和气象环境，还要预测诸多不确定因素，所以结构减震模型的完成并非一日之功，需要长期的数据大量积累和经验理论的反复验证，才能最终实现结构减震技术在发展和应用方面有突破性的提高。

3.2 结构减震控制技术应用设计系统软件的商业开发
随着社会对土木工程的结构减震技术的认识程度越来越深，结构减震技术在土木工程中将会得到更大程度的普及和推广。

未来的土木工程的结构减震技术在社会的应用范围将会迅速的扩展，所以为满足土木工程设计市场需要，我们要通过及时研发土木工程的结构减震技术商业化软件，来提高该技术在实际应用中的工作效率。

同时在建设智慧城市的大背景下，如果想要结构减震技术在城市土木工程安全使用的规则下顺利进入新的发展阶段，商业化设计结构减震控制软件将会提供一个优秀的商业平台，实现城市的智慧化及城市土木工程结构减震技术与安全监控的无缝对接。

3.3 结构减震控制系统的综合效益评价体系构建
在现阶段，建筑行业正处于蓬勃发展阶段，结构减震技术在土木工程中的应用也应该逐渐从实验室走向实体建筑的应用中，在尚未具体涉及到该技术的广大建筑企业中扩大应用，实现自身价值。

同时也应该组织行业或者第三方评估单位对结构性减震技术的相关技术指标参数及应用效果做出综合评估，设置综合考核系统，系统中应搭建具有较高安全性、经济性、可控性等方面的考评模块，最终实现土木工程结构减震技术在产业化的道路上的快速发展，
结束语：
总而言之，随着我国制造行业技术革新的发展速度日益加快，土木工程结构减震设备的设计制造方面也会取得优秀成果，最终会为土木工程结构减震技术快速发展奠定基础。

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