土木工程结构减震控制研究现状及进展
浅谈土木工程结构减震控制技术
浅谈土木工程结构减震控制技术土木工程结构减震控制技术是指利用减震控制技术将地震力转化为惯性力和摩擦力的一种工程技术。
此技术的作用是减少地震对建筑物的破坏,保护人的生命财产安全。
减震控制技术已被广泛应用于高层建筑、大型桥梁、水利工程等建筑结构领域。
本文将从减震控制技术的基本原理、减震控制技术在土木工程中的应用以及减震控制技术发展趋势等方面进行探讨。
一、减震控制技术的基本原理地震是一种能够在瞬间释放巨大能量的自然灾害,它对建筑物的破坏是非常严重的。
减震控制技术是通过采用隔震和减震技术,使建筑物对地震产生反应的能量减少,从而达到减轻地震破坏的目的。
减震控制技术的基本原理是将建筑物与地面之间的连接断开,通过将建筑物分散到不同的独立单元中,使地震力能够被吸收或者慢慢释放。
1. 隔震技术建筑物与地面之间采用特殊的隔震垫隔离开来,从而隔绝地震力的传递使其不能对建筑物结构产生危害。
隔震技术是将建筑物与地面隔开,采用特殊的隔震垫隔离,从而隔绝地震力的传递使其不能对建筑物结构产生危害。
减震技术是在建筑结构下设置一定数量的减震器或阻尼器,将地震造成的惯性力或弹性力转化为耗散力或摩擦力,从而减少其对建筑物的作用,保护建筑物的结构安全。
减震控制技术已经得到广泛的应用,也是现代土木工程领域的一个重要发展方向。
在高层建筑方面,以特高层建筑为例,采用减震技术可以有效降低地震对建筑物的破坏,从而增强建筑物的抗震能力,提高建筑物的使用安全性。
在大型桥梁工程方面,采用减震技术可以大大降低桥梁对地震作用的响应,保障桥梁的结构安全,同时提高道路的通行能力和运输效率。
此外,减震控制技术还被应用于海洋工程、水利工程等领域。
减震控制技术是土木工程中的一个重要技术领域,其未来的发展趋势是将其应用范围进一步扩大,发展出更为先进的减震材料和技术手段。
当前,一些新型的减震控制技术正在快速发展,如液压减震、半主动控制等技术,这些技术具有响应速度快、控制灵活、抗风性好等优点,将进一步提高土木工程的抗震能力。
土木工程结构振动控制的研究现状与展望
工程结构减震控制技术的研究及应用
工程结构减震控制技术的研究及应用随着现代城市的快速发展,高建筑、大桥、隧道等工程结构的建设日益增多,这些工程结构面对自然灾害和人工因素对其造成的威胁不断加剧。
地震是其中最为严重的威胁之一,强震往往能给人们带来不可挽回的损失,如何减少地震对工程结构的破坏,保障人民生命财产安全,成为了当前工程技术领域亟待解决的问题之一。
本文将从减震控制技术的角度出发,探讨减震控制技术的研究及应用现状。
一、减震控制技术的研究现状减震控制技术最早起源于20世纪,当时主要采用的方法是增加等效阻尼或阻尼器,但是这些方法在实际应用中发现效果并不理想,阻尼器使用寿命短,且易损坏;因此,人们开始发展利用主动控制技术进行减震。
随着计算机技术的日益成熟,人们逐渐将主动控制技术引入到减震控制技术的研究中,通过计算机对结构的振动状态进行监测和分析,进而对结构进行主动调节。
如:加装自适应液压减震器、利用智能材料进行控制等。
纵观减震控制技术的发展,目前主要存在两种方法:被动控制和主动控制。
被动控制方法主要是通过钢板摆、液态防盗器、粘滞阻尼器等等被动力学装置来约束结构振动,传递外荷载和能量。
而主动控制方法则通过安装主动负反馈控制器或智能材料等设备来实现结构反馈的调节,从而达到减小地震震源的目的。
二、减震控制技术的应用现状虽然减震控制技术已经在实践应用中证明了其重要性和必要性,但是由于技术成熟度和态度束缚等因素的影响,其普及程度并不高。
中国近年来在这一领域发展很快,也相应有不少建筑采用减震控制技术,如北京大学刘道玉楼、上海环球金融中心等。
这些建筑的减震系统采用了主动控制技术或者结构上采用了减震支撑系统,在发生地震时积极地发挥了安全保障的作用,保障了人民的生命与财产安全。
第二波序列信号分析法(Fourier法)被长期应用于建筑结构减震控制技术研究,这种方法以频域为基础,对结构振动特性进行分析,利用频率滤波的方法来减少地震对结构的破坏。
另外,还有子空间迭代法、广义平衡降阶法等算法也成为建筑结构分析领域的经典技术。
土木工程结构振动控制的研究进展
土木工程结构振动控制的研究进展作者:张尉来源:《锦绣·上旬刊》2019年第03期摘要:紧跟着信息技术的进步,信号处理和采集技术以及传感技术都取得一定的发展,尤其是土木工程结构振动控制技术的研究目前已经获得一定的成功,对应的技术也在实践中得到广泛应用。
本文主要阐述了土木工程结构振动控制技术的实情,并对其进行了合理的介绍。
关键词:土木工程;结构振动控制技术;实情1.土木工程结构振动控制的相关内容对于减振结构来说,主要是土木工程结构的抗侧力装置,通过在这个装置中装备相关的零件来促使减振目标的实现。
当土木工程结构受到一定破坏的时候,相关的装置就会具备一定的弹塑性,从而能够有效的对受到破坏的时候所产生的能量进行消耗以及吸收,同时也能避免对土木工程机构产生巨大的影响,从而能够满足减振的要求。
2.土木工程结构振动控制的分类依据是否需要外界能源,结构控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制四类。
2.1、被动控制被动控制不需要提供外部能量,而通过减震、隔震装置来消耗或转移振动能量,同时阻止振动在结构中的传播,它具有构造简单、造价低、易于维护且无需外界能源支持等优点而被广泛应用。
被动控制主要包括基础隔震、耗能减震和调谐减震。
基础隔震就是在建筑物或构筑物基底设置控制机构来隔离地震能量向上部结构传输,使结构振动减轻,避免地震破坏。
隔震装置必须具备以下条件:具有较大的变形能力;具有足够的初始刚度和强度;能提供较大的阻尼,具有较大的耗能能力。
调谐减震技术是在主体结构中附加子结构,使结构的振动发生转移,使结构的振动能量在原结构和子结构之间重新分配,从而减小原结构的振动。
目前主要的调谐减震装置有调谐质量阻尼器、调谐液体阻尼器、调谐液柱式阻尼器、摆式质量阻尼器、质量泵、液压质量控制系統、悬挂结构体系等。
调谐质量阻尼器(TMD)是在结构中设置由质量、弹性元件和阻尼器组成的装置,其减震机理是结构振动时TMD系统将一部分振动能量吸收从而达到减小结构反应的目的。
土木工程结构振动控制的研究现状与展望建筑工程论文
土木工程结构振动控制的研究现状与展望建筑工程论文土木工程结构振动控制的研究现状与展望建筑工程论文摘要:近年来,我国土木工程行业发展迅速,且为推动建筑产业的发展做出了较大贡献。
为了进一步提高土木工程结构的稳定性和抗震性,文章以土木工程结构的振动控制作为主要研究对象,通过对其概念进行阐述,进而对其研究现状展开了详细的论述和分析,并对其在未来的发展方向予以全面展望。
关键词:土木工程结构;振动控制;主动控制;被动控制随着地震灾害的频繁发生,传统的基于构件承载与变形能力消耗地震能量的抗震方法已难以适应土木工程的抗震能力的新要求,在此背景下,作为现代控制理论中的重要组成部分,振动控制理论被引入土木工程结构的抗震研究领域当中,较好地提高了工程的稳定性与抗震性。
1 土木工程结构的振动控制概述土木工程结构的振动控制即,将隔振垫等相关装置或消能支撑和剪力墙等整体构件安置在结构的特定部位,在风火地震的作用下,使整体结构能够得到合理控制并确保结构自身及其内部人员与设备处于安全状态的一种振动控制技术。
就现阶段而言,关于土木工程结构振动控制的研究主要包括了被动控制、主动控制和混合控制。
2 主动控制土木工程结构的主动控制装置包括仪器测量系统以及控制和动力驱动系统,其中,仪器测量系统主要负责对结构的动力响应和外部传达的激励信息进行测量,控制系统负责对仪器测量系统所传递的测量信息进行处理,在实现控制律的同时,输出相应的动力驱动系统指,而动力驱动系统在制定驱动下产生控制力,其所需的能量来源大都由外部能源结构予以攻击,从而经辅助子结构将控制力作用在受控结构处,达到抗振目的。
目前,主动控制主要分为两种类型,首先,是控制力型,其装置主要包括主动质量阻尼系统与支撑系统、主动拉索系统以及气体脉冲发生器和主动空气动力挡风板系统。
基于控制力型的主动控制是借助外部能源,当土木工程结构受到激励而产生振动时,向结构施加相应的控制力,促使结构受振动而产生的振动反应能够迅速得到有效控制。
试析土木工程结构振动控制技术的发展
试析土木工程结构振动控制技术的发展李胜君,王占磊摘㊀要:地震作为自然灾害的一种,直接影响和间接危害很大㊂常规的土木工程结构抗震方法是以 抗 为核心,借助构件的承载力和抗弯变形能力消耗地震能量,最终达到减小结构地震作用的抗震效果㊂振动控制是现代控制论中的一个重要概念,在地震研究中应用它可以收到良好的效果㊂振荡控制技术,特别是混合控制和智能控制,已经逐渐发展成为抗震的有效手段,将其应用于土木工程结构中,可以显著地提高其抗震性能㊂关键词:土木工程;结构振动控制技术;发展一㊁土木工程结构振动控制研究现状当前土木工程结构振动控制主要包含有以下四个方面内容:(一)主动控制主动控制一定要通过外部的能量为供给的一项技术㊂目前,主动控制技术主要有半主动控制和控制力型两种㊂结构主动控制主要是运用外部能量在结构振动的时候为结构增加一个控制力;同时,要凭借传感器来检测,并把所得到的信息传入到计算机中㊂此时,计算机能够按照设置好的公式计算出应施加的力的实际情况㊂然后就通过外部能源,为结构施加相对应的控制力,最终能够促使结构振动减小㊂因为主动控制的控制力能够自主进行控制,为此,主动控制要比被动控制的防振程度更加高㊂控制力型主动控制主要包括主风挡㊁主支撑㊁主牵引三大部分㊂半能动控制是参数控制的重要组成部分,其优缺点介于控制力型和被动型之间㊂该结构的半能动控制主要是利用最少的电能,根据外界信息和结构的实际情况,调整结构的参数,从而达到减震的目的㊂与控制力型相比,半主动控制需要的能量少,维护容易㊂因此,半主动控制更为重要㊂(二)被动控制被动系统主要是在结构中添加一个子系统或者是改变结构一部分的构件,从而能够促使减振目标实现的一项不需要依靠外部能源的技术㊂其中,被动控制主要有耗能吸能减振技术以及基础隔振技术㊂基础隔振技术是在结构上增加隔振装置㊂它主要是通过降低结构在地震作用下的承载力来减小振动㊂隔震能有效降低结构的振动频率,特别适用于低层建筑,但其隔震性能较高,不适合高层建筑㊂吸能减振主要依靠附加结构的附加作用,从而改变能量的分配,最终达到降低结构振动的目的㊂消能减振主要是通过在结构的相关部位设置消能阻尼机构,对其施加一定的控制作用,从而有效地促进减振㊂对于吸能装置,主要有液压质量控制系统㊁金属屈服阻尼器㊁黏性液体阻尼器等㊂(三)混合控制混合控制融合了多种控制手段,具有良好的发展前景,并且控制效果良好㊂混合控制是主动控制和被动控制的有机结合,它既可以对系统进行有效的控制,保证控制效果,又可以依靠被动控制系统来促使振动能量的消耗,可见混合控制充分利用了主动控制和被动控制的优点,两者之间能够有效地协调,同时消耗的能量比主动控制要少,因而在土木工程领域发挥着重要作用㊂最好的混合控制方案是采用两种被动控制最保护装置,其中主动控制系统主要是作为抗震的主要元件,在结构发生破坏后,是最重要的防御力量,而被动控制主要是在被动控制系统中减少纤维,同时为被动控制提供一定的能量㊂(四)结构控制需要解决的问题经过多次的研究,结构的减振设计已经取得一定的进步,同时也越来越受到有关领域研究工作者的重视㊂但是,科学研究并不是一个短暂的过程,而是需要长远进行研究的一个过程㊂在土木工程结构振动控制领域中虽然取得一定的成就,但依然有一部分的技术存在一定的缺陷㊂比如,造价以及能耗的降低能够不降低工程的安全性㊁抗震防护体系的计算方法的完善等㊂可见,结构控制技术是与人们的生命财产安全密切相关的㊂为此,一定要加大对土木工程结构振动控制技术的研究力度㊂二㊁土木工程结构振动控制技术未来发展前景就目前的发展状况而言,土木工程结构控制技术在土木工程建设中得到了较广泛的应用,但其应用范围相对较窄,主要表现在高层建筑上,但随着我国经济的快速发展,高层建筑的数量也在不断增加,因此土木工程结构振动控制技术必然会促使高层建筑的抗震性能显著提高,同时也促使结构振动控制技术有更广阔的发展空间㊂长期来看,土木工程施工中将出现高层建筑不断增多的趋势,在这种良好的背景的推动下,结构振动控制技术必将有着良好的应用前景㊂从一定意义上说,这是高层建筑良好性能的保证,也能促使建筑物在面对地震袭击时有较好的应对性能㊂因此,土木工程结构振动控制技术在今后的研究中,还需要不断地完善,在很大程度上为居民提供更好的安全性能,保证居民在地震袭击时的生命和财产安全㊂三㊁案例分析某市重点建筑,主楼高度为56.6m,地面以上结构13层,在两侧设16层塔楼,设有一层地下空间,计算建筑面积为141.88万平方米,建筑内部采用中央空调系统㊂建筑结构为钢筋混凝土筒体-框架结构,结构设计抗震烈度Ⅸ度㊁二级分类标准以及安全等级㊂该建筑原结构筒壁厚度为450mm,底层框架柱截面为800mmˑ800mm,框架梁高为800mm㊂通过科学的抗震计算,得出原结构难以满足水平地震作用下的抗震要求;另外,梁柱配筋速率过高,也影响了工程的正常进行㊂经技术经济比较,认为采用黏弹性阻尼器可提高耗能减震效果㊂经过实际使用后的计算表明,该结构的抗震性能优于原有结构,抗震水平得到提高㊂四㊁结语综上所述,紧跟着社会的不断进步,土木工程也得到一定的发展㊂同时,紧跟着科学技术的快速发展,人类抗灾的能力也越来越高㊂但是,依旧需要引进先进的技术,不断对设备进行创新,因为传统的防震技术的作用不大,会对人们的生命安全产生一定的威胁㊂当发生地震的时候,结构不能支持的时候就会产生十分严重的破坏㊂为此,一定要重视土木工程结构振动控制技术的不断优化创新㊂参考文献:[1]唐海龙.浅谈土木工程结构振动控制技术的发展[J].读书文摘,2017(5):144.[2]熊志.土木工程结构振动控制的研究现状与展望[J].建材发展导向(上),2018(10):12.作者简介:李胜君,王占磊,男,研究方向:结构方面㊂241。
浅谈土木工程结构减震控制技术
浅谈土木工程结构减震控制技术土木工程是一门关乎人类生活安全和城市建设发展的重要学科,而结构减震控制技术作为土木工程领域的一项重要技术,其在提高建筑物抗震能力、减少地震对建筑物的破坏等方面发挥着重要作用。
在地震频繁的地区,结构减震控制技术更是不可或缺的。
本文将就土木工程结构减震控制技术进行一定的探讨。
一、结构减震控制技术的基本概念结构减震的概念最早可追溯至20世纪60年代初。
结构减震控制技术是指通过在建筑结构中安装减震设备,使建筑结构在地震发生时,能够减少地震对建筑结构的冲击,降低地震破坏程度,保护建筑结构和人员安全的技术。
结构减震控制技术包括主动减震、半主动减震和被动减震三种类型。
主动减震是利用外部能源对建筑结构进行主动的控制,使其在地震作用下产生抵抗力,通过主动的反作用力来减少结构的震动。
半主动减震是指利用外部能源对减震设备进行监控和调节,以实现减震目的。
而被动减震则是利用建筑结构本身的特性来达到减震目的,例如通过阻尼器、摆杆、弹簧等设备来减少建筑结构的震动。
随着科学技术的不断进步,结构减震控制技术得到了较快的发展。
目前,结构减震控制技术已经应用于许多地震频发地区的建筑物中,取得了较好的效果。
例如在日本的地震频发地区,许多高层建筑和大型桥梁都采用了结构减震控制技术,大大提高了其抗震能力和安全性。
在中国,由于地震频发的情况比较严重,对土木工程结构的抗震要求也非常高。
结构减震控制技术在我国得到了广泛的应用。
例如在上海、北京等大城市的高层建筑中,也普遍采用了结构减震控制技术,以提高建筑物的抗震能力。
随着科学技术的不断发展,结构减震控制技术也在不断创新和完善。
目前,国内外已经出现了许多新型的结构减震设备,例如智能减震控制系统、液压缓冲器、调谐质量减震器等,这些新型设备在一定程度上改善了传统减震设备的不足,提高了其减震效果和可靠性。
结构减震控制技术具有许多优势,对土木工程结构的安全性和抗震能力有着很大的提升。
土木工程结构振动控制的研究现状与展望_邱敏
土木工程结构振动控制的研究现状与展望邱 敏1,2,张学文1,2,陆中玏1,2,杨世浩1,2(1.中国地质大学岩土钻掘与防护教育部工程研究中心,武汉430074;2.中国地质大学工程学院,武汉430074)摘 要:地震给世界各国人民造成了巨大的灾害,土木工程结构振动控制是工程结构抗震领域的新课题,对有效减轻地震灾害有着重要的现实意义。
本文综述了国内外土木工程结构振动控制研究领域的最新成果,主要包括土木工程结构振动控制中主动控制、被动控制、混合控制和智能控制的基本概念和基本原理,着重阐述了这四类振动控制方法的最新科研成果,并对比分析了它们之间的优缺点,最后对土木工程结构振动控制理论的发展前景与发展方向进行了展望,以为今后的研究指明方向。
关键词:地震;土木工程;结构振动控制;研究现状;发展前景中图分类号:X43;TU31 文献标识码:A 文章编号:1671-1556(2013)03-0014-05收稿日期:2012-06-09 修回日期:2013-03-31作者简介:邱 敏(1988—),男,硕士研究生,主要研究方向为土木工程。
E-mail:qiumeiwen180_75@sina.cnResearch Status and Prospection of Structure Vibration Controlfor Civil EngineeringQIU Min1,2,ZHANG Xue-wen1,2,LU Zhong-le1,2,YANG Shi-hao1,2(1.Engineering Research Center of Rock-soil Drilling &Excavation and Protection,Ministry of Education,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China;2.Facultyof Engineering,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China)Abstract:Vibration control of civil engineering structure is a new topic in the field of engineering structureand has important practical significance for reducing earthquake disasters effectively.This paper describesthe basic concepts,basic principles and classification of the vibration control.On the basis of the latest a-chievements at home and abroad,the paper introduces the basic concepts and basic principles of four latestcontrol technologies,active control,semi-active control,hybrid control and intelligent control in detail,andputs forward a comparison of the four technologies.Finally,the paper proposes the prospect of structuralvibration control in civil engineering so as to point out the direction for future research.Key words:earthquake;civil engineering;structure vibration control;research status;prospect0 引 言2011年3月11日,日本东北部海域发生里氏9.0级地震并引发海啸和核泄漏,造成14 063人死亡、13 691人失踪和巨大的财产损失。
土木工程结构减震控制研究现状及进展
土木工程结构减震控制研究现状及进展摘要:对提土木工程领域结构减震控制的研究现状进行了分析,阐述了目前主要减震控制使用的原理和方法,对国内外新出现的减震控制方法和研究成果进行了综述和评价,对今后的研究进行展望并提出了发展方向。
关键词:结构减震;振动控制;智能控制土木工程结构减震控制一般包括被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制。
目前,被动控制已经广泛应用于工程领域,而主动和半主动控制还处在理论和实验研究阶段。
本文对目前国内外结构工程减震控制的研究现状进行归纳分析,对该领域的研究成果进行综述,为后续的研究指引方向。
1 被动控制被动控制主要是进行基础隔震和耗能减震,基础隔震是在上部结构和基础之间设置水平柔性层,延长结构侧向振动的基本周期,从而减小水平地震地面运动对上部结构的作用。
基础隔震的研究主要是研究开发出性能优越且价格低廉的隔震装置。
1978年美国Kelly J M和Eidinger J M 提出叠层橡胶支座隔震方法和技术,从此结构基础隔震进入了蓬勃发展的阶段。
一些研究和应用较广的隔震装置包括夹层橡胶垫隔震装置、滚珠(或滚轴)加钢板消能装置、粉粒垫层隔震装置、铅塞滞变阻尼器隔震装置、钢滞变阻尼器隔震装置、基底滑移隔震装置、悬挂基础隔震装置、混合隔震装置等。
目前基础隔震的应用已相当广泛,隔震结构的分析和设计方法也日渐成熟。
世界上已建成了上千座隔震建筑和桥梁,并表现出良好的减震效果。
2001年我国正式把隔震技术写入规范。
结构耗能减震是在结构中设置非结构构件的耗能元件,结构振动使耗能元件被动地往复相对变形或者在耗能元件间产生往复运动的相对速度,从而耗散结构振动的能量,减轻结构的动力反应。
目前已经研究发展起来的耗能装置主要有金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、调谐质量阻尼器(TMD)和复合型耗能器等。
被动耗能减震结构已在国内外建成了数百座,并在一定程度上经受了地震的考验。
中国目前也有几十余座新建或加固的被动耗能减震建筑与桥梁。
土木工程结构振动控制的研究现状与展望
土木工程结构振动控制的研究现状与展望摘要:日益频繁和严重的地震灾害给世界人民带来了沉重的灾难。
土木工程结构振动控制研究对有效减轻地震等自然灾害带来的损失有着极为重要的现实意义。
本文概述了现今土木工程结构振动控制研究领域的研究现状,包括主动控制、被动控制、混合控制和现存问题等及对土木工程结构振动控制技术广阔发展前景的展望。
关键词:土木工程;结构振动;展望土木工程伴随着人类社会的发展而发展。
随着科学技术的不断进步,人类在抵抗各种自然灾害的问题上也取得了一定的进步。
然而在伟大的自然面前,人类仍旧渺小。
我们需要更加先进的技术和更加完备的设施来抵抗灾害的侵袭。
传统的防震技术的作用效果和安全性能十分有限,如果地震发生,结构无法支持,很有可能破坏严重,甚至带来极为严重的生命财产损失。
因此,土木工程结构振动控制技术的研究发展十分重要。
1 结构振动控制技术的研究现状1.1 被动控制被动控制是通过改变建筑结构自身一些构件的构造和结构体系的动力学特征,或者在结构的某个部位附加一个子系统,来实现减振的目的一种不需要外部能源的结构控制技术。
由于其结构简单、造价低廉、易于维护且无需外部能源支持,目前已成为建筑与结构设计的热点,许多实际工程中也已经广泛应用。
被动技术主要包括基础隔振技术和耗能吸能减振技术。
基础隔振是在结构的上部与基部之间设置一种隔振消能装置的控制技术,是被动控制的一种,它主要通过减小地震时向地表传输的能量,来减小结构的振动。
基础隔振能明显降低结构的自身振动频率,非常适用于中低层建筑,但由于隔振只对高频率的地震波有效用,所以对高层建筑并不适用。
吸能减振是通过附加子结构,使结构的振动位移,能量重新分配,从而减小结构振动。
耗能减振是在结构体的某些部位,如节点和支撑部等设置耗能阻尼机构。
继而通过这种机构对结构施加控制力,快速减小结构振动。
耗能减振和吸能减振的装置主要有摩擦阻尼器、粘性液体阻器、调谐质量阻尼器、金属屈服阻尼器、质量泵和液压质量控制系统等。
浅谈土木工程结构减震控制技术
浅谈土木工程结构减震控制技术土木工程结构减震控制技术是在地震灾害频发的地区尤为重要,它通过一系列的设计和施工措施,有效地降低结构在地震作用下的损伤,保障人民生命财产安全。
本文将从减震技术的基本原理、常见的减震技术和发展趋势等方面进行探讨。
一、减震技术的基本原理地震是土木工程结构所面临的最大威胁之一,地震作用下结构易受到破坏,严重危害人们的生命财产安全。
减震技术的基本原理就是通过改变结构的刚度和阻尼,以及引入减震装置等手段,降低地震力对结构的影响,减少结构受损,提高结构的抗震性能。
减震技术虽然不能完全消除地震对结构的影响,但可以有效地减小地震作用下结构的位移和加速度,降低地震灾害的影响程度。
二、常见的减震技术1. 钢筋混凝土结构中的减震技术(1)可变刚度支撑技术:通过在支座上安装可变刚度支撑,可以在地震时调整结构的刚度,使结构在地震作用下具有更好的延性和耗能性能。
(2)散装面积支撑技术:在结构柱和梁的连接处设置散装面积支撑,可以有效地增加结构的抗震能力,在地震作用下吸收能量,保护结构不受损坏。
(1)金属外部减震装置:通过在结构外部安装金属减震装置,可以有效地减小结构的位移和加速度,提高结构的抗震性能。
(2)阻尼器技术:在结构中设置阻尼器,可以有效地吸收地震能量,减小结构的位移和加速度。
3. 建筑中的减震技术(1)隔震技术:通过在建筑的基础和结构之间设置隔震装置,可以有效地隔离地面震动,保护建筑不受损坏。
三、减震技术的发展趋势随着科技的不断进步,土木工程结构减震控制技术也在不断发展和完善。
未来,减震技术将朝着以下方向发展:1. 多层减震技术:将不同减震技术结合应用,形成多层次的减震体系,提高结构的抗震性能。
2. 智能化减震技术:通过传感器、控制器等设备,实现结构的监测和控制,提高减震效果和工作效率。
3. 绿色环保减震技术:开发和应用环保材料,降低减震装置对环境的影响,实现减震技术的可持续发展。
4. 结构减震技术的标准化和规范化:建立和完善减震技术的标准和规范,促进减震技术的推广应用和产业化发展。
浅谈土木工程结构减震控制技术
浅谈土木工程结构减震控制技术土木工程结构减震控制技术是目前土木工程领域的研究热点之一,随着建筑物高度和规模的不断增加,建筑物在地震作用下的抗震能力成为土木工程设计和施工中不容忽视的重要问题。
通过减震控制技术,可以减缓地震对建筑物的影响,提高建筑物的抗震能力,达到减少人员伤亡和财产损失的目的。
减震是一种将地震能量转化为其他形式或消耗掉部分能量的技术。
常见的减震方式包括结构控制、摇摆防护、消能减震、基础隔震等。
其中结构控制是减震技术中的核心,通过设立减震器等装置,调整结构刚度、阻尼等参数,实现减震效果。
当前主要采用的减震技术有层间位移减震技术、钢筋降震技术、金属阻尼器减震技术、TMD质量阻尼器减震技术、液压减震器减震技术、TLD液压刹车减震技术、支撑减震技术等。
其中,TMD质量阻尼器是一种有效的减震设备,该设备可以针对不同的建筑物结构进行设计,使得建筑物在地震中的振动能够被压制到最小。
另外,利用金属隔震技术,将结构与地基隔离,可以使得建筑物在地震中的振动能够得到有效的缓解。
除了减震技术之外,土木工程结构的加筋加固也是一种重要的抗震措施。
针对不同的建筑物结构,采用不同的加筋和加固方案,可以明显提高建筑物的抗震能力。
在加筋加固过程中,需要注意合理运用材料,选择适当的加固方式,确保加固效果。
总体来说,土木工程结构减震控制技术涵盖了多种减震方式和加筋加固措施,这些技术的应用可以显著提高建筑物的抗震能力,降低地震灾害的损失。
但需要注意的是,减震技术并非万能的,建筑物的抗震能力也不应该完全依赖于减震技术,应该积极采取加筋加固等措施,并定期进行安全检查和维护。
土木工程结构振动控制的研究现状与展望
土木工程结构振动控制的研究现状与展望摘要:本文简单介绍了土木工程结构振动控制研究现状,针对土木工程结构振动控制的展望进行了深入的研究分析,结合本次研究,发表了一些自己的建议看法,希望可以对土木工程结构振动控制的发展起到一定的参考和帮助。
关键词:土木工程;结构振动控制;研究现状;展望地震属于自然灾害,其直接影响和次生危害极具危险性,以往的土木工程结构抗震方法以“抗”为核心,借助构件本身的承载能力以及抗弯变形能力实现对地震能量的消耗,最终起到抵御地震效果,减少地震对结构的影响。
振动控制属于现代控制理论的一项重要理念,应用在抗震研究方面,可以取得非常好的应用效果。
当前振动控制技术已经逐渐发展成为抵御地震的有效措施,尤其是混合控制以及智能控制,应用在土木工程结构中,能够使土木工程结构振动控制效果得到显著的提升,本文就此进行了研究分析。
1.土木工程结构振动控制研究现状土木工程结构振动控制主要是指在特定位置采取安装装置、机构、结构或者施加外力等措施,使建筑结构在地震作用下,结构的加速度、位移等动力响应得到有效控制,使结构本身以及人员、设备处于安全、稳定使用环境或者运行状态,当前土木工程结构振动控制主要包含有以下四个方面内容:1.1 被动控制被动控制从装置、机构结构改变方面出发实现对工程结构系统动力响应的改变,使能量被隔离、吸收或者消耗,实现减振目的。
被动控制不需要借助外部能量,性能可靠、成本低廉、便于施工、更换维修方便,有着非常广泛的应用。
被动控制可以分为隔振、耗能减振以及吸能减振三种。
第一种:隔振,在建筑物基础与楼板间等位置设置隔振装置,通过隔振装置减少地震能量的损耗,阻断能量传递,降低地震对上部结构的作用力,减少地震对建筑物的影响,一种隔振是基础隔振,隔振装置安装在建筑物基础与上部结构间,实现对基础与房屋结构之间的有效隔离,消耗地震能量,避免有过多的能量传输至上部结构,另一种是间层隔振,在建筑物中间层与楼板间增加隔振装置,实现对地震能量的隔离,减少地震能量传递;第二种:耗能减振,将耗能机构设置在结构节点、支撑等部位,通过耗能机构的摩擦、弯曲弹塑性变形等实现对地震传递至建筑中能量的耗散,减少主体结构在地震方面的反应,避免结构出现有倒塌以及破坏情况,耗能机构实际上为结构提供一定的阻尼,地震时需要克服阻尼做功,大量消耗振动能,实现抗震目的;第三种,吸能减振,这种减振方式是通过附加种子结构,一定程度上转移结构振动,使原结构的振动能量重新分配,实现对结构振动的有效控制,比如说调谐质量阻尼器等。
土木工程中的地震防灾与减灾技术研究
土木工程中的地震防灾与减灾技术研究摘要:本文探讨了土木工程领域中地震防灾与减灾技术的重要性和研究进展。
首先介绍了建筑结构设计方面的新技术,包括基础隔震和结构减震技术。
其次,强调了地震监测与预警系统在地震防灾中的作用,包括地震监测技术和预警系统的建设。
然后,讨论了地震发生后的应急响应措施,包括搜索和救援以及临时住所和供应的建设。
最后,强调了社会教育在地震防灾中的重要性,包括公众教育和政府政策与法规的制定。
综合这些方面的研究和实践,可以为建设更加安全和抗震的社会提供重要参考。
关键词:土木工程;地震防灾与减灾;技术研究引言地震作为一种严重威胁人类生命和财产安全的自然灾害,对现代社会构成了巨大挑战。
在这种背景下,土木工程领域的地震防灾与减灾技术研究变得至关重要。
本文将深入探讨土木工程中的地震防灾与减灾技术,着重介绍建筑结构设计、地震监测与预警、应急响应和社会教育等方面的最新研究和进展。
通过这些研究,我们旨在提高土木工程领域的抗震能力,降低地震造成的灾害,以保护人类生命和财产安全。
一、建筑结构设计地震防灾与减灾的首要任务之一是设计和建造能够抵抗地震影响的建筑结构。
传统的建筑设计通常采用刚性框架结构,但这种结构在地震发生时容易倒塌,给人员和财产造成严重损失。
因此,现代土木工程师采用了更加灵活、创新的设计理念。
其中,基础隔震技术和结构减震技术是突破性的创新。
基础隔震技术通过隔震器或隔震基础将建筑与地震产生的地面运动隔离,从而吸收和减少地震能量,保护建筑结构免受严重破坏。
结构减震技术引入可控制的减震元件,吸收地震产生的能量,减轻建筑结构的震动。
这些灵活设计理念使得建筑在地震发生时能够更具抗震能力,为人们的生命和财产安全提供了强有力的保障。
(一)基础隔震技术基础隔震技术是一种将建筑物与地震产生的地面运动隔离的方法。
这通常通过在建筑底部安装隔震器或隔震基础来实现。
当地震发生时,隔震器能够吸收和减少地震产生的能量,从而保护建筑结构不受严重破坏。
土木工程中的结构抗震性能分析与改进措施研究
土木工程中的结构抗震性能分析与改进措施研究引言在地震频发的地区,土木工程中的结构抗震性能分析与改进措施研究具有重要意义。
随着科技的发展,人们对土木工程结构在地震中的抗风险要求逐渐提高。
因此,本文将探讨土木工程中结构抗震性能的分析方法和常见的改进措施,以此来提高土木工程结构的抗震能力。
一、结构抗震性能分析方法1.1 动力性能分析动力性能分析是评估土木工程结构抗震性能的一种重要方法。
通过对结构在地震荷载作用下的动力响应进行分析,可以确定结构的抗震性能,如最大位移、最大加速度、振动周期等。
常见的动力性能分析方法包括使用地震响应谱和时程分析方法。
地震响应谱分析方法是通过将地震地面运动转化为一系列加速度、速度和位移的频率响应进行分析,来评估结构在地震中的响应情况。
该方法可以帮助工程师更好地了解结构在地震中的性能,并根据地震响应谱进行设计和优化。
时程分析方法是通过建立结构的数学模型,在给定的地震输入条件下,通过求解结构的动力方程来模拟结构在地震中的响应过程。
这种分析方法能够提供更加详细和准确的抗震性能信息,因此在土木工程中得到广泛应用。
1.2 弹塑性性能分析弹塑性性能分析方法是通过考虑土木工程结构的塑性变形,在结构达到极限荷载时的阻尼、刚度耗损等因素进行分析,来评估土木工程结构的抗震性能。
这种分析方法考虑了结构的非线性特性,可以更准确地预测结构的破坏形态和荷载承载能力。
在弹塑性性能分析中,常用的方法包括使用Pushover分析、非线性时程分析、暂态性能分析等。
这些方法可以有效地评估结构的易损性,引导工程师在设计和改进中采取相应的措施。
二、改进措施研究2.1 结构材料的改进土木工程结构的抗震能力与使用的材料密切相关。
因此,通过改进使用的材料的抗震性能,可以有效提高结构的整体抗震性能。
在材料方面,常见的改进措施包括采用高强度混凝土、高强度钢材等抗震材料,提高结构的抗压、抗弯和抗剪能力。
另外,注入纤维材料,如钢纤维混凝土和聚合物纤维混凝土等,能够增加结构的韧性,有效降低结构在地震中的损伤程度。
土木工程结构减震控制技术研究
土木工程结构减震控制技术研究摘要:传统的结构抗震是弹塑性设计方法,采用增强结构本身的抗震性能(强度、刚度、延性)来抵御地震作用,这是被动消极的抗震对策。
由于人们对未来地震灾害作用的强度和特性尚不能准确地估计,按传统抗震方法设计的结构不具备自我调节的能力。
本论文从不同方面阐述土木工程结构减震控制技术研究,希望为研究土木工程结构减震控制技术的专家和学者提供理论参考依据。
关键词:土木工程结构;减震控制技术;研究传统土木工程中的结构减震主要借助弹塑性设计手段,依托加强结构自身的抗震性能以达到减震的目的,这种方式显然存在一定的被动、消极性特征。
结构减震控制作为一门新兴学科,其旨在借助相应的控制手段,缓解及抑制结构在强风、地震等动力荷载下的动力反应,提升结构的动力稳定性,以满足结构的适用性、安全性等要求。
由此可见,对土木工程结构减震控制技术开展研究,有着十分重要的现实意义。
1结构减震控制的概念及分类1972年,T.P.Yao(姚治平)首次明确提出了土木工程结构控制的概念,他在论文“结构控制的概念”和以后文章中指出:应用结构控制系统是解决结构工程安全性问题的一个可替代的方法,从而为结构控制理论在土木工程中的应用指出了光明的前景。
近30年来,国内外学者在结构控制的理论、方法、试验和工程应用等方面取得了大量的研究成果,结构控制的概念可以简单表述为:通过对结构施加控制机构,由控制机构与结构共同承受振动作用,以调谐和减轻结构的振动反应,使其在外界干扰作用下的各项反应值被控制在允许范围内。
结构减震控制根据是否需要外部能源输入可分为被动控制、主动控制和混合控制。
被动控制是指不需要能源输入提供控制力,控制过程不依赖于结构反应和外界干扰信息的控制方法。
文中所讨论的基础隔震、耗能减震等均为被动控制。
而以改变结构频率为主的隔震为主的隔震技术是结构抗震控制技术中研究和应用最多、最成熟的技术,国内外已建成隔震建筑数百栋,并在桥梁、地铁等工程中大量应用。
土木工程结构振动控制的研究现状与展望
土木工程结构振动控制的研究现状与展望摘要:地震会给人类世界带来十分严重的危害,具有预测难以及破坏性大等等问题,因此如何保证土木工程建筑的质量具有一定的意义,而土木工程结构振动控制在抗震领域之中具有相当重要的意义,基于此,本文论述了我国土木工程结构振动控制研究的现状以及发展方向。
关键词:土木工程;结构振动;现状;展望1、土木工程结构振动控制的研究现状在地震过程中,工程结构会因剧烈的动力荷载的作用受到一定程度的破坏,而工程结构中的一般抗震设计不能很好的避免荷载造成的损伤,因此土木工程结构振动控制受到人们关注,逐渐应用到工程的抗震领域中。
土木工程结构振动控制就是土木工程结构的特定部位装设隔振垫、消能支撑、消能剪力墙等某种控制装置结构或机构科学合理的控制其工程结构,使其不受到地震或大风中的加速度、位移的影响,保证工程结构、仪器设备、人员的安全。
这些控制装置或机构能分担工程在地震中的振动作用,减弱工程自身承担的力,而且可以通过调整结构的自振频率或周期,增大结构阻尼,施加控制力等,以达到降低结构振动作用下的各种反应。
结构振动控制最早广泛应用在机械、宇航、船舶等领域,后来该技术迅速发展,逐渐应用在土木工程领域。
目前土木工程结构控制主要分为四个方面,分别是被动控制、主动控制、混合控制及智能控制,下面进行详细介绍。
2.1、主动控制振动主动控制研究现状20 世纪50 年代末,由美国科学家率先提出了振动主动控制技术的研究报告,进入20 世纪70 年代振动主动控制才进入广泛的探索阶段,20 世纪80 年代,现代控制理论----- 尤其是随着信号处理技术的成熟,振动主动控制技术得到蓬勃发展。
发展到20世纪90 年代,振动主动控制技术已日趋成熟,其研究对象己经从简单的线性系统发展到复杂的非线性系统,控制系统从简单的单输入单输出发展到多输入多输出系统,控制方法也在不断改进,已成功应用于航空航天结构振动控制、土木工程结构抗震、车辆结构隔震以及其他机械设备振动控制等领域,并且后来出现的模糊控制、神经网络控制等智能控制新型方法也已在振动主动控制中得到应用。
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。
土木工程结构减震控制技术探讨
土木工程结构减震控制技术探讨近几年世界上发生自然灾害的频率越来越高了,而地震作为威胁人类财产和生命安全的重大自然灾害之一,尤其是对建筑物具有巨大的破坏力,所以为了减少地震给人们带来的自然灾害,国家在建筑工程方面也加强了减震技术的应用,像校区和幼儿园这些教育机构以及医疗卫生建设机构,国家对于其土木建设过程当中减振控制技术是特别重视,所以我们在建筑工程当中一定要提高和完善土木工程的结构减震控制技术,大大提高建筑物的抗震性能,从而减轻地震给人们带来的自然灾害。
标签:土木工程;结构减震;控制技术一、土木工程结构减震控制技术的现状目前我国对于地震还不能做出准确的预报,所以地震的发生具有一定的突发性和随机性,当地震发生时人们在心理和行动上没有任何的准备,进而给人们的生命财产安全造成了巨大的损失。
所以为了有效的降低地震造成的损失,对土木工程结构采用一定的减震控制技术是非常有必要的。
不过过去传统的土木工程结构抗震采用的是被动和消极的减震方法,其主要采用弹塑性的抗震设计方法来加强土木工程结构自身的抗震性能,但是由于人们对未来地震灾害强度以及其实际特性并不确定,这就导致传统的土木工程结构减震技术面对不同强度的地震时不具备相应的自我调节能力,从而也就使得建筑物在使用过程当中它的安全性能达不到一定的要求,当发生地震的时候就会很容易产生一定的倒塌,导致人民生命财产安全得不到一定的保障[1]。
所以我们在传统的土木工程减震技术方面进行了一定的进行提高和完善,弥补传统减震技术的不足,在现代减震技术方面采用隔震,施加外力、耗能和调整自身结构动力特性等方面来削减结构地震反应,这样最大限度的保障其土木工程结构本身的安全性能,从而让建筑在面对地震的时候能避免或者减少因为地震给人民生命财产方面带来的损失。
二、土木工程结构减震控制技术的具体应用1.被动控制技术被动控制技术在土木工程当中的应用主要体现在以下两种技术当中,其一是基础隔震技术,它是在上部结构与基础之间安装相应的隔震消设备,降低地震能量向上部结构传输的力度,从而减少上部结构的振动,缩减结构的自振頻率[2]。
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土木工程结构减震控制研究现状及进展
摘要:对提土木工程领域结构减震控制的研究现状进行了分析,阐述了目前主要减震控制使用的原理和方法,对国内外新出现的减震控制方法和研究成果进行了综述和评价,对今后的研究进行展望并提出了发展方向。
关键词:结构减震;振动控制;智能控制
中图分类号:tu352.1 文献标识码:a
土木工程结构减震控制一般包括被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制。
目前,被动控制已经广泛应用于工程领域,而主动和半主动控制还处在理论和实验研究阶段。
本文对目前国内外结构工程减震控制的研究现状进行归纳分析,对该领域的研究成果进行综述,为后续的研究指引方向。
1 被动控制
被动控制主要是进行基础隔震和耗能减震,基础隔震是在上部结构和基础之间设置水平柔性层,延长结构侧向振动的基本周期,从而减小水平地震地面运动对上部结构的作用。
基础隔震的研究主要是研究开发出性能优越且价格低廉的隔震装置。
1978年美国kelly j m和eidinger j m 提出叠层橡胶支座隔震方法和技术,从此结构基础隔震进入了蓬勃发展的阶段。
一些研究和应用较广的隔震装置包括夹层橡胶垫隔震装置、滚珠(或滚轴)加钢板消能装置、粉粒垫层隔震装置、铅塞滞变阻尼器隔震装置、钢滞变阻尼器隔震装
置、基底滑移隔震装置、悬挂基础隔震装置、混合隔震装置等。
目前基础隔震的应用已相当广泛,隔震结构的分析和设计方法也日渐成熟。
世界上已建成了上千座隔震建筑和桥梁,并表现出良好的减震效果。
2001年我国正式把隔震技术写入规范。
结构耗能减震是在结构中设置非结构构件的耗能元件,结构振动使耗能元件被动地往复相对变形或者在耗能元件间产生往复运动的相对速度,从而耗散结构振动的能量,减轻结构的动力反应。
目前已经研究发展起来的耗能装置主要有金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、调谐质量阻尼器(tmd)和复合型耗能器等。
被动耗能减震结构已在国内外建成了数百座,并在一定程度上经受了地震的考验。
中国目前也有几十余座新建或加固的被动耗能减震建筑与桥梁。
上海电视塔、珠海金山大厦、上海杨浦大桥等大型建筑都应用了耗能减震装置,并取得了很好的减震效果。
2 主动控制
主动控制是以现代控制理论为基础,对结构反应或环境干扰进行实时跟踪和预测,在精确的结构模型基础上运算和决策最优控制力,并通过作动器对结构施加控制力以减小或抑制结构的动力反应。
主动控制分开环控制和闭环控制两种,开环控制是直接对结构环境干扰进行量测,根据测量数据分析并综合出控制律;而闭环控制是在结构反应观测基础上实现的主动控制。
闭环控制具有较高的
抗干扰能力,对系统元件的精度要求不高,控制效果明显,因此得到广泛的应用。
主动控制的研究主要集中在主动控制算法的运用与处理和主动控制装置的开发与应用两个方面。
结构主动控制算法仍是以现代控制理论中的算法为依据,一些算法根据土木工程结构自身特点作出特殊的处理。
目前运用的主动控制算法主要有经典线性最优控制法、瞬时最优控制法、随机最优控制法、极点配置法、独立模态空间控制法、界限状态控制法、自适应控制法、预测控制法、滑动模态控制法、模糊控制法、神经网络控制法。
amd系统是目前研究和应用较多的主动控制系统,它由被动控制中的调谐质量阻尼器(tmd)演变而来。
amd系统由质量块和主动作动器组成。
由外部能源驱动其惯性质量运动,将结构的振动能量转变为amd惯性质量的动能和阻尼元件的耗散能,同时amd系统通过其在结构上的支承提供减小结构振动的控制力。
amd系统的应用已相当普遍并取得了成功,目前世界已建成了带有amd控制系统的几十座高层建筑、电视塔等大型桥塔结构。
在国内,田石柱和刘季等人率先开展了结构振动的主动控制实验研究,完成了5层1:4模型框架的amd振动控制实验。
张春巍、欧进萍等人研究了海洋平台结构冰激振动和地震反应控制问题,进行了原型平台结构冰激振动和地震反应的amd控制仿真分析。
南京电视塔也采用了amd进行风振控制。
实践证明,amd系统能有效地减小风振和地震反应。
1994
年日本东京建成高134.4米的岸住田大楼在顶层安装了两个amd,质量块m=1.5t,最大滑动位移100cm,驱动器最大出力8.7t。
该结构已经经历了地震考验,从实测结果看,结构的地震反应比无控下减小了50%~80%,说明amd系统能有效地减小地震反应。
3 半主动控制
半主动控制是应用少量外部能量或不需要外部能量,通过对控制系统中结构参数的实时调整来抑制结构动力反应。
它既有被动控制系统的可靠性又有主动控制系统的强适应性,且造价适中,因而在未来将有广阔的发展前途。
半主动控制主要有主动变刚度控制系统和主动变阻尼控制系统。
主动变刚度系统是通过主动变刚度控制装置使得受控结构的刚度在每一采样周期内都根据外荷载的频谱特性而在不同刚度值之间进行切换,从而使得受控结构在每一采样周期内都尽可能远离共振状态,达到减振的目的。
主动变刚度控制在日本已经应用于工程实例。
1990年日本首次在kajima 研究所的一栋三层钢结构办公楼上安装了主动变刚度控制系统,该建筑已经受了中小地震的检验,并显示出了良好的控制效果。
主动变阻尼控制系统是通过控制装置使得受控结构的阻尼在每一采样周期内都可能在不同的阻尼状态之间进行切换,以期达到减震的目的。
1998年,日本kajima 公司建成的一栋五层办公楼采用了主动变阻尼控制系统,该建筑在实际中小地震中已经显示出了良好的控制效果。
4 结语
近年来,结构减震控制研究取得了一些新的进展。
在耗能阻尼器研究方面,开发出了一些新型高性能的阻尼器。
主要有周云等人开发研制的铅橡胶复合阻尼器,欧进萍研制的组合钢板耗能器,周曙光等人设计的新型弹塑性摩擦复合耗能器。
在主动控制方面,孙作玉等人提出了无能源主动控制的新型控制方案,无能源主动控制的原理是利用换能器将结构的一部分振动能量转换为液压能,并利用它作为主动控制的能源。
近年来,随着新材料技术的发展,智能控制将成为结构控制领域研究新的热点。
目前开发了电磁流变液体、形状记忆材料、压电材料、磁致伸缩材料、可伸缩膨胀聚合胶体等可用于制作控制装置的智能材料。
美国lord公司开发出可用于土木工程结构智能阻尼控制的足尺磁流变液阻尼器,该阻尼器耗能仅有22w,而阻尼力可达200kn。
磁流变阻尼器只需要很少的能量输入就可以产生巨大的控制力,因此具有广阔的发展前景。
参考文献:
[1] 彭刚,张国栋.土木工程结构振动控制[m].武汉:武汉理工大学出版社,2002
[2] 邓长根.日本建筑结构耗能减震研究和应用的若干新进展[j].四川建筑科学研究,2003,29(2):84~87
[3] 欧进萍.结构振动控制[m].北京:科学出版社,2003.
作者简介:黄昆,1978年生,河南信阳人,湖州职业技术学院讲师,主要从事教学及工程抗震研究。