试析土木工程结构振动控制的研究现状与展望

杨宇航

摘要：由于地震的危害，世界各國都在需求土木工程结构控制震动的方法，所以抗震减灾对土木工程建设有着极其重要的意义。本文就土木工程结构振动控制的研究现状与展望进行了分析。

关键词：土木工程结构 振动控制 研究现状与展望

前言

在国人熟知的“5·12”汶川地震中，失踪人数达到17923人，死亡人数更是达到了69227人，财产损失更是不计其数，这是在世界范围内都比较大的自然灾害。因为地震灾害爆发能量比较高，所以土木工程建设时的振动结构控制就是必须要考虑的问题。目前的土木工程建设中，振动控制理念已经被广泛的引入其中，构建承载能力和抗变形能力的土木工程建筑是当前土木业的热点话题之一。

1土木工程结构振动控制的概念

土木工程结构振动控制的概念就是工程的挂件部位设置抗震设施，如隔振板、消能器等等，在外部施加压力以及结构整体结构在巨大能量的作用之下，保证土木工程整体的动力响应保持在可控的范围内，确保内部构造稳定和安全。

2土木工程结构振动控制的种类

因为建设技术的发展，土木工程结构振动控制的种类也比较多，但是主要有以下几点分类；（1）主动控制。（2）被动控制。（3）混合智能控制。下面就对这几种振动控制分类的概念和基本原理进行了介绍。

2.1主动控制

主动控制的类型主要分为力型和半主动型两种。主动控制技术需要保证外部的能量前提下，才可以正常的进行。这种控制技术对投入的资金、后期维护、技术的可操作性的要求都比较高。但是对于诸多高度较高的土木工程建筑或者另外一些对于抗震要求比较高的建筑来讲，采取主动控制技术取得的效果更大。测量系统、驱动系统、控制系统是主动控制技术的核心系统，测量系统是响应内外部动力信息的系统；控制系统是对测量系统的信息进行分析，然后发出正确操作指令的系统；驱动系统是执行控制系统指令的系统，整个系统的工作的能量都需要外部供应。主动系统整体的控制机制是在外部传感器的压力响应的前提下，在由给定的系统对于响应的信息类型进行分析。传感测量系统分为开环和闭环两种，根据响应压力形式的不同，整个系统的运作形式也有差异。

2.1.1半主动控制系统

半主动控制系统的主要组成系统时是变阻尼系统、刚度控制系统、磁流和电流阻尼系统。半主动控制系统的作用机制对利用传感器对外部的振动信息进行响应，然后在调节内部的结构，使建筑在面临高频率振动的时候，能够保持整个系统的稳定性。这种控制类型需要的外部能量相比力型控制系统较少，后期维护和应用标准相对较低，因此半主动控制系统有较高的应用价值。

2.1.2力型控制系统

力学控制系统主要组成系统由阻尼系统、拉索系统、动力系统、支架系统等构成。力型控制系统是根据外部能量供应的前提下，在土木工程整体建筑受到能量较高的振动时，对其整体结构做控制处理，在能量的供应下力学控制系统能够提供最大化的动力降低振动带来的负面影响，由于力学控制系统不依靠地震提供能量，所以在应用范围上比较广泛，适合大部分的土木工程建筑。

2.2被动系统

被动控制系统主要分为吸、耗能系统，隔振系统组成。被动控制是通过土木工程的整体建筑设计结构达到实现振动控制的目的。在土木工程建筑设计的时候就加入被动控制的理念，使建筑本身就对振动具备一定的抗性，而在其中主要应用的技术手段是在建筑的关键部位加入调动、吸能、耗能、减震等设计理念。被动控制技术相比与主动控制技术，造价比较低，生个系统易于维修和保养，主要的方式有以下两种：（1）吸、耗能系统的主要由调节阻尼器、摆式阻尼器和压力控制系统组成。吸、耗能系统是在建筑的关键部位设置吸、耗能装置，通过这些装置对地震发生时的能量进行吸收、削弱或者扩散，对建筑内部结构进行加固处理，对主结构和子结构的能量进行重新分配，减少高强度振动对建筑的影响，免了建筑结构承受不住地震是的巨大能量而坍塌，造成生命和财产的损失。（2）设置隔板，降低或者减少地震来临时的能量。

3土木工程结构振动控制的展望

被动控制技术相比与其他的技术比较成熟，取得成效的例子也比较多，我国的抗震减灾办公室也将此项技术列分我国土木工程建设中可以应用的技术手段之一，但是技术上仍旧存在一定的缺陷，尚待相关部门的完善。力型控制技术可以与其他的技术手段结合，这种方法的采用范围也比较广泛。但是我国今后土木工程的主流发展方向将是半主动控制技术的应用。因此相关的部门要对此项技术不断完善，对理论知识进行实践，对技术的可行性不断的检测，加强这项技术的可行性操作，除此之外，滞时行等等不确定的因素也会对此项技术的发展前景产生影响。

结束语

经济的发展是建筑行业兴起的原因，同样也是振动控制技术被不断广泛应用的前提。我国在土木工程结构振动控制上的研究已经得到了回报，为了此项事业发展的更好，就需要国家以及相关部门的大力扶持，实现更高的进步。

参考文献

[1] 李春祥.土木工程结构的双层多重调谐质量阻尼器控制策略[J].地震工程与工程振动

[2] 田锋.论土木工程结构关于振动控制的设计[J].城市建设理论研究（电子版）