土木工程建设的结构减震控制技术研究

【摘要】随着我国社会经济水平的不断提高和建筑行业的不断发展，结构减震控制技术应运而生，该技术作为土木工程建筑常用的技术，具有非常高的应用价值和应用前景，在改变结构的震动反应、防御地震等方面发挥出重要作用。因此，将结构减震控制技术充分应用到土木工程建设中是势在必行。基于以上情况，本文在介绍结构减震控制技术相关概念的基础上，从被动控制、主动控制、半主动控制三方面入手，分析了结构减震控制技术在土木工程建设中的具体应用。希望通过这次研究，能够为相关领域技术人员提供有效的参考。

【关键词】土木工程;建设;结构;减震;控制;技术

最近几年，随着我国科技水平和人们生活水平的不断提高，我国防御地震的能力逐渐提高，并逐渐加强了对结构减震控制技术的有效应用，旨在提高结构的稳定性、可靠性和安全性，降低地震风险的目的。因此，如何科学应用结构减震控制技术是施工单位在土木工程建设过程中必须思考和解决的问题。

1、结构减震控制技术概述

结构减震控制技术主要是指通过采用控制结构的方式，使得控制机构和结构之间充分发挥出高频振动的作用，从而实现对结构振动效果的科学控制，同时，在风力、地震等外界环境的干扰下，可以将各种不同的反应值控制在一定的范围内，以达到增强地质结构的稳定性、可靠性和安全性，从而为不断提高防御地震能力打下坚实的基础。按照是否需要外部能源这一划分标准，可以将结构减震控制技术分为以下三种类型，分别是被动控制技术、主动控制技术、半主动控制技术。

2、结构减震控制技术在土木工程中的应用

2.1被动控制在土木工程中的应用

对于土木工程建设而言，被动控制在具体的应用中，主要包含以下三个部分。一是基础隔振体系，二是耗能减震体系，三是协调减震系统。被动控制组织图如图1所示，

2.1.1基础隔振体系的应用

该体系主要是指相关人员选用合适的隔震设备，并将该设备安装在基础结构与上部结构之间，以达到降低上部结构的振动效果[1]。通过将基础隔振体系应用到土木工程建设中，可以最大限度地降低结构振动频率，主要适用于部分刚性结构和施工周期较短的中低层建筑物。这是因为基础隔振体系仅仅在控制高频率地震波方面能起到应有的作用和效果。因此，结构减震控制技术不能应用在高层建筑的施工中。

2.1.2耗能减震体系的应用

耗能减震体系在应用的过程中，不仅应用到了剪力墙耗能元件、支持耗能元件等各种耗能元件，还应用到了摩擦阻尼器、金属阻尼器和弹性阻尼器等各种各样的阻尼器[2]。而这些耗能元件和阻尼器的应用在抑制地质的动力反应。在这样的情况下，即使遇到强风或者地震等过大的动力负载，也能保证地质结构的稳定性和安全性，以达到防御地震的目的。

2.1.3协调减震系统的应用

在协调减震系统的具体应用中，经常应用到的子系统有以下三种，一是协调液体控制系统，二是调谐质量阻尼器，三是液压质量阻尼器。接下来举一个“协调质量阻尼器”例子来说明协调减震系统的应用价值。调质量阻尼器作为一种常用的振动系统[3]，主要由以下三个部分组成，分别是质量块、弹簧、阻尼器。协调质量阻尼器的应用原理为：首先向原结构体系中置入该阻尼器，更改和变动动力性能，使动力性能发生巨大的变化，然后，在动力的作用和影响下，原结构产生一种较强的振动感，此时，调质量阻尼器会借助自身的惯性力对原结构施加一个反作用力[4]。在这样的情况下，调质量阻尼器会产生大量的耗能。

2.2主动控制在土木工程中的应用

主动控制在具体的应用过程中，主要包含两种系统类型，一是开环控制系统、二是闭环控制系统。其中，开环控制系统主要是指通过对直接结构进行环境干扰方面的检测，在充分结合检测数据的基础上，完成对控制率的获取和分析[5]。而闭环控制系统主要是指通过检测结构反应情况，以达到主动控制的目的。通常情况下，闭环控制系统具有非常强的抗干扰能力，不需要系统元件具备过高的精度。因此，闭环控制系统的应用可以取得非常显著的控制成效，所以，该系统的应用成效得到了相关人员的普遍认可。但是，由于相关技术不够完善，导致闭环控制系统无法得到有效地推广和普及。

2.3半主动控制在土木工程中的应用

对于土木工程建设而言，半主动控制在具体的应用中，主要包含以下两种控制系统类型，一是主动变刚性，二是主动变阻尼。其中，主动变刚性控制系统主要是指通过对相关装置进行科学控制，并对受控结构进行阻尼处理，使得不同阻尼状态能够自动切换，以达到减小结构震动频率的目的。而主动变阻尼控制系统主要是指在有效控制主動变刚性相关装置的基础上，对受控结构进行刚性处理，从而达到有效切换各种不同大小的刚度值的目的。因此，通过应用主动变阻尼控制系统，可以保证受控结构一直处于稳定、安全的共振状态中，从而起到良好的减震作用。由此可见，半主动控制技术的应用，除了可以有效继承被动控制技术的应用价值外，还能发挥出主动控制技术的应用优势。因此，相对于其他两种技术外，半主动控制技术具有非常高的应用价值和应用前景。但是，需要注意的是，在应用该技术的过程中，需要相关人员严格按照相关应用要求和标准，通过利用电池将能量全部输出，并科学操作和使用相关控制设备，从而为有效防御地震提供相应的能量支持。同时，这些控制设备价格低廉，性能稳定可靠，为减轻施工单位的物力成本发挥出重要作用。因此，半主动控制技术在土木工程建设中取得了广泛的应用和推广。

结语：

综上所述，为了充分发挥出结构减震控制技术的应用价值，提高防御地震的能力，确保土木工程建设的质量，相关领域技术人员在应用结构减震控制技术的过程中，除了要做好以上三个方面外，还要对该技术的内涵和特征进行深入地研究，通过不断地总结应用经验，使该技术能够在土木工程建设中得以科学、有效地应用，从而不断提高结构减震控制技术的应用价值和应用前景，促使该技术的健康、可持续发展。

参考文献：

[1]颜桂云，张建勋，叶建峰.土木工程结构减震控制技术的研究动态[J].福建工程学院学报，2019（1）.

[2]刘勇，尹邦信.结构减震控制技术在土木工程中的应用[J].山西建筑，2019，032（013）：7-8.

[3]周嘉.结构减震控制技术在土木工程中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2018，000（001）：1-3.

[4]姚艳秋，身份证号：河北石家庄.关于土木工程结构减震控制技术的探讨[J].建筑工程技术与设计，2018.

[5]孔繁祺.浅谈土木工程结构减震控制技术[J].建筑工程技术与设计，2018，000（034）：762.

作者简介：

彰美景，学历：本科，专业：土木工程，单位：廊坊市建设工程质量检测中心。