建筑工程施工中的振动控制技术

建筑工程施工中的振动控制技术

作者：张开铭刘天鹏

来源：《企业文化》2017年第06期

摘要：社会经济的迅速发展，城市化进程的加快，推动了建筑工程行业的发展，同时也提升了建筑施工的技术水准。伴随对振动理论的非线性控制和结构时变的探索；以及主动控制使得时滞钻研，振动器、传感器位置和数目的优化研究，这是推动结构主动控制技术广泛应用的关键因素。本文将简要分析在建筑工程施工过程中震动控制技术应用的必要性，进而探讨震动控制技术在建筑工程施工中的应用和发展。

关键词：建筑工程施工；振动控制技术；必要性；发展

建筑工程施工中的振动控制技术，就传统的抗震结构来说，是通过加强自身结构的性能来达到抗震的目的，这样的方法所产生的作用和安全性相对较低，同时根据传统方法所构成的抗震性能结构无法进行自我调节与我控制，因此，在这种不确定的状态下，导致工程结构的安全性无法得到有效的保障。对此，在当前，必须要采用振动控制技术来满足人们对于建筑物高品质的需求，同时在振动控制技术下建筑工程的发展得到了有益的推动，并产生了巨大的经济效益。本文将对振动控制技术进行相关分析。

一、建筑工程施工中振动控制技术应用的必要性

伴随城市化速度的不断加快，振动控制技术在建筑行业的发展中越发显得重要。第一，在建筑工程的施工中使用振动控制技术有利于减少结构在流水、地震、风、海浪、车辆等等动力作用下造成的损伤，有效的增强建筑结构的防灾抗震能力。结构振动控制技术，在国内外已经引起了工程行业的广泛重视，是一种新型的抗震技术。第二，在建筑工程施工中使用振动控制技术，能够促进输入结构中地震能量的耗散。近年来，国内外都先后展开了对结构控制的钻研，即是在结构上加入控制系统，由控制系统与结构共同抗御荷载的作用，使得结构在大地震的作用下能够进入非弹性状态时还能具备一定的延伸性，这也是为了耗散输入结构中的地震能量。同时该技术的理论简单、机理明确，对于不同烈度与结构的抗震要求都能够使用。结构的控制可以分为主动、半主动、智能控制、基础隔震、被动耗能减震[1]。

二、建筑工程施工中的振动控制技术应用分析

（一）主动控制

针对主动控制的研究包含了数据处理、自动控制技术、计算机科学、随机振动、机械工程、材料科学、生物科学、结构工程，这是交叉性较强的一门学科。主动控制即是采用现代化的控制技术，对于结构反应和输入地振动实现练级的预测与跟踪，并且采用作动器对结构增加控制力，从而使得结构的系统性质产生一定程度的裱花，最终使得结构和系统都能够得到优

化，使其能与优化的准则达成一致，从而达到降低且抑制结构地震反应的控制方法。结构的主动控制比被动控制产生的效果更为显著，但是由于在进行主动控制是，需要输入大量的外部能源，另外，设备的成本相对较高、时性非常复杂、系统的可靠性也存在一些问题等原因，因此，我国在主动控制的研究中，必须要集中研发探索控制装置、主动控制算法、仿真分析效果等内容[2]。

主动控制主要是由外加入能源产生主动施加的控制力，振动控制的设计目标在于如何科学的选择控制力的施加规律，使得结构中产生的控制力的效果能够达到最佳状态。主动控制包含了两种方式，开环控制和闭环控制。主动开环控制的方式是对系统扰动输入进行测量，并根据扰动输入显示的情况得出控制的规律；闭环控制的方法要求产生一定程度的控制作用，以此控制结构的震动，通过对应的系统输出反馈或者状态反馈，闭环控制下能够保持连续的高效控制并进行监测，具备有效的抗干扰能力，并且在线的计算量也比较庞大。

（二）混合控制

混合控制结合了集中控制方法的优势。结构的智能化控制可分为两种。其一，采用智能控制算法达到对结构的震动控制母的，比如说神经网络控制、遗传算法、模糊控制等，与主动控制不同的地方在于无需控制增益之间的关系，使用智能控制算法来确定输入反馈与输出反馈以及精确的结构模型，但是，就控制力来说，依然需要输入大量的外部能量，有作动器去实现；其二，智能驱动和智能阻尼装来达到智能控制，比如说采用形状的记忆材料、磁致伸缩材料、点、压电材料、磁流变液体等智能驱动的材料与器件，控制的原理与主动控制的原理相近，但是实施控制力的作动器却是采用智能材料做的智能阻尼器或智能驱动器。

由于混合控制综合了几种方法的优点，所以控制效果尤为显著，发展具备一定的优势，并前景广阔。混合控制由主动控制和被动控制联合组成，混合控制可以使用主动控制来达到控制效果显著的目的，还能够使用被动控制达到耗散大量震动能量的目的，在混合控制中，充分的结合使用了主动控制与被动控制的有点，使得被动控制和主动控制相互协调、共促工作，比单独使用某一方法产生的效果更好，并且更加节约能量，工程使用价值非常大。较为典型的混合控制设置有主动控制与耗能减震结合、锚索系统与镇定锚索控制系统结合、主动控制与基础隔震结合、TMD与AMD结合[3]。相结合所产生的优秀的混合控制方案，在两种被动的控制方法作为结构的保护装置时，主动控制系统回座位结构抵御地震的原件，是结构遭受破坏之前的最后一道保护膜；被动控制作为整个系统的主体，主动控制降低了对被动控制系统的限位控制，并为被动控制系统提供了恢复所需要的能量。

三、结束语

在当前建筑工程施工中控制技术的应用与研发中仍然存在着一些问题需要改进与完善，传统的抗震结构虽然能够通过加固自身达到抗御的效果，但是实际作用于安全性无法得到十足的保障，有较大的不确定性。所以，在当下，要采用振动控制技术满足当下建筑施工的需求，必须要加强研发，加上当下的优势已经十分显著，只要推进广泛应用，发展前景必然一片光明。

参考文献：

[1]任俊杰.浅谈建筑工程施工中的振动控制技术及其发展[J].建筑工程技术与设计，2015（20）.

[2]罗锋.浅谈建筑工程施工中的振动控制技术及其发展[J].房地产导刊，2015（23）.

[3]吴厚勇.探析土木建筑工程施工的振动控制技术及其发展趋势[J].房地产导刊，2015（16）.