建筑结构减震控制研究现状和抗震措施

2.减震控制研究现状
• 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。
➢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。
用于减小地震对建筑物损坏、保护建筑物 安全的装置和元件很多,通常都是各式各样的 消能器和阻尼器,我们习惯上把这些装置分为 滞回型和粘滞型两种。
4.研究前景
减震技术作为一门新兴应用技术，是
具有十分良好的发展前景的。
同传统的抗震体系比较，隔震与建筑 技术具有安全、有效、适用、可靠、造价 低等优点。特别是在应对突发性的地震灾 害时，隔震和减震技术的应用起到的减少 震中破坏、倒塌，一方面既人民的生命财 产安全，同时也保护了建筑结构本身，其 存在的优势决定了该项技术在工程应用具 有广泛的发展前景。
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。
➢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。
• 建筑物层间隔震措施
层间隔震这种策略主要适用于旧房改建,在 施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物 基础部分设置隔震装置的办法相比,层间隔震的 效果非常明显,减震的效果可以达到1/10~3/10 的范围。
这种策略主要是依靠设置在建筑结构各层 间隔的减震装置吸收或者削弱地震能量,从而减 小地震对建筑物的危害,设置的装置基本与基础 隔震的相同。
• 建筑物结构悬挂隔震
悬挂隔震是将建筑物的大部分或者整个结 构悬挂起来,也就是我们通常所说的悬挂结构, 这样,当地震来临时,地震的能量不会传递给悬 挂起来的结构,从而达到减小地震损害的目的。
这种隔震方式最常见于大型钢结构,大型 钢结构总是采用钢结构悬挂体系,以此隔震。
➢ 常用的减震技术
建筑物结构设计中常用的消能减震技术是 借助建筑物意外的部件来增加建筑物的阻尼, 消耗地震传递给建筑物结构的能量,避开建筑 物因地震而受到损害。
➢新型研究成果
耗能阻尼器 铅橡胶复合阻尼器 组合钢板耗能器 新型弹塑性摩擦复合耗能器
主动控制 无能源主动控制的新型控制方案
3.隔振和消能减震措施
• 隔震设计指房屋基础、底部或下部结构与上 部结构之间设置由橡胶隔震支座和阻尼装置 等部件组成具有整体复位功能的隔震层，以 延长整个结构体系的自振周期，减少输入上 部结构的水平地震作用，达到预期防震要求；
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• 建筑物基础设置隔震装置减震
这一种隔震措施主要是在建筑物的基础与 上部建筑之间设置特殊装置,减少地震向上传递, 最高可减少地震对建筑物传递能量的2/3,但是, 这种措施的缺陷是不适用于高层建筑,因为在高 层建筑设置这种装置会延长建筑结构自身的自 振周期,起不到减小地震对建筑物损害的目的。
通常采用的办法有:摩擦滑移隔震、粘弹性 隔震等几种,设置的装置有橡胶垫、混合隔震装 置等。
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。
➢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。
现代建筑结构减震控制研究 现状和主要抗震措施
制作者 ：土木09-3班
1.背景介绍
• 建筑结构设计中是否充 分考虑抗震不足、是否 合理的运用了相关的抗 震措施是事关人民生命 财产安全的重要问题, 在我国连续发生四川汶 川地震、玉树地震等地 质灾害以后,人们开始 更加注重建筑物的抗震 设计。
• 随着土木工程建筑 高度的不断增加和 轻质高强材料的大 量使用，高层建筑 的刚度日益降低， 对地震也越来越敏 感。传统的单纯依 靠增加结构刚度的 抗震方法显然已经 不再适应要求，取 而代之的是结构减 震控制措施。
• 消能减震设计指在房屋结构中设置消能器， 通过消能器的相对变形和相对速度提供附加 阻尼，以消耗输入结构的地震能量，达预期 防震减震要求。
➢主要隔震措施
• 建筑物地基采用特殊材料隔震
建筑物基础隔震,主要是对建筑物的基础部 分进行特殊处理,削弱地震时的地震波,从而减 少地震对建筑物的损害。
曾经有人以糯米为原材料,在建筑物的基础 部分设置垫层,减少地震对建筑物的损害。现已 研究出以沥青为原料研究出一种特殊材料,以此 设置隔震层效果更好。