建筑结构的隔震、减振和振动控制

何承杨

摘 要： 近些年，建筑行业发展迅速，其不仅提高了人民的生活水平，同时也推动了我国经济的发展。而随着建筑形式的增多，人们对于建筑结构也提出了更高的要求，建筑结构不仅需要具备基本功能，同时还需要具备隔震、减振等功能。基于此，本文就建筑结构隔震、减振和振动控制展开研究，首先阐述了隔震和减振，其次就振动控制提出了一些措施，希望能够为地震多发地区建筑结构设计提供参考。

关键词： 建筑结构;隔震;减振;振动控制

【中图分类号】TU352.1 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）08-0143-01

新时期，建筑施工方法持续改进，新材料和新技术的应用使得建筑结构更加的完善，建筑物的安全性和稳定性更强，满足了人民群众的需求。人们在选购房产时，主要看重房屋结构的安全性以及耐用性，这两个性质是由建筑结构隔震、减振和振动控制所决定的，对于相关企业而言，建筑施工建设时需要选购具有减震功能的材料并做好相关的减震设计以起到振动控制作用，进而确保房屋建筑安全稳定，延长其使用寿命。

1 隔震和减振概述

我国传统建筑基本为中低层建筑，一旦受到大振动极少出现倒塌现象，且震后修复相对简单，在中小型地震中建筑本身能够将地震所产生的部分破坏力消除。但是，传统建筑的抗震优势并没有体现在高层建筑中，高层建筑安全性被人们所关注。因此，需要深入研究高层建筑的隔震和减振方法，确保建筑安全稳定。

对于隔震而言，建筑结构在进行抗震设计时以隔震层为基础，主要分为三个层面，分别为下层结构、隔震层和中层结构，其能够实现地下传输振幅，隔震层可以消除地震导致的压力，将余震传输至上层结构中，在传输力影响下，上部结构形态发生改变，进而构成抗震力，一旦发生地震上部结构可以消除余震，通过弹性反应改善建筑整体能力[1]。对于减振而言，建筑结构在进行抗震设计时利用耗能减振部件达到减振目的。地震作用下，耗能部件及其装置受到弹力影响，不断消耗地震破坏力，进而使建筑主体震动影响力逐渐下降，进而达到抗震目的。

2 建筑结构振动控制措施

传统建筑结构抗震设计中，其通过提高建筑结构强度来起到抗震作用，该方式尽管能够抵御一定强度的地震，但是一旦出现大强度地震就会失去作用。对此，设计人员必須要利用科学的方法完善建筑结构抗震设计，优化建筑结构整体抗震性，提高抗震性能。现阶段，设计人员所研究的建筑结构抗震方法主要利用振动控制系统达到抗震作用，以下几种为振动控制系统。

2.1 主动控制

主动控制的振动控制与被动控制不同，其是利用作用力及反作用力原理抵消掉建筑结构所承受的外来作用力，进而达到减震耗能目的。通过控制技术检测建筑结构外力作用，利用传感器等检测仪器，之后利用计算机详细分析检测数据，并计算外部作用力，最后通过建筑结构外部能源制造对应作用力，进而实现主动控制目标[2]。当前，主动控制的研究重点包括质量阻尼、主动支撑等技术。

2.2 被动控制

被动控制无需借助外力即可起到振动控制作用，其在建筑中加入子系统，或是处理某一构件，使结构动力特性能够被改变。当前房屋建筑结构抗震设计中，被控控制使其主要应用形式，启发安装已经相对完善，应用在大多数建筑结构设计中。被动控制技分为基础隔震、耗能减振两种，其中，基础隔震是指在建筑物或基地中设立控制机构，隔离地面所传输的震动，进而保护建筑免收地震侵害。耗能减振是指建筑结构对应位置中建设耗能装置，例如在层间位置或节点位置等建设，建筑在强地震状态中，耗能装置能够保证建筑结构的弹性，不仅不会对建筑正常使用产生影响，同时也会使建筑具有抗震作用[3]。

2.3 半主动控制

半主动控制是利用控制机构使建筑结构在被地震等外力作用侵蚀时能够自动调整结构各项参数，进而达到减振目的。改控制技术无需过多外力和强大电流，其利用蓄电池能够达到抗震减震作用，同时该技术能够利用开关来操控，即需要调整建筑结构动力特性时，利用开关对系统工作状态进行调整，进而使结构动力性产生改变[4]。这种控制技术可以转变刚度系统，可控摩擦过程中，建筑抗震设计广泛应用的半主动振动控制技术包括隔振系统、可变阻怪系统等。

2.4 混合控制

混合控制将主动和被动两种控制方法相结合，其综合两种方法优点，利用被动控制消耗地震产生的大量能量，利用被动控制能够起到保证控制效果。因此，建筑结构在进行抗震设计时，可以应用混合控制方法。混合控制方法包括主动质量阻尼系统和调谐液体阻尼系统，以及主动控制和阻尼耗能两个装置结合等，这些系统和装置被广泛应用在建筑结构抗震设计中[5]。

通过对上述振动控制方式的分析可知，主动控制效果最佳，但应用率不高，这是由于其与建筑体积密切相关，外部资源需求量大，计算也十分复杂。而被动控制发展最快，应用率逐渐提升，这是由于其制造价格低，且效果好。半主动控制精度高，相较于主动控制而言其造价低，无需外部资源即可应用，具有广阔的发展前景。混合控制综合了多种控制方法，拥有多种技术优势，具有良好的应用前景。近年来，我国地震发生率逐渐提升，人们就建筑结构抗震性展开深入研究，隔震、减振和振动控制成为建筑结构设计的重点研究内容。

结束语：国民经济发展迅速，作为国民经济支柱性行业之一，建筑行业对于社会的发展有着重要的作用。为了提高建筑的使用性能，建设结构设计时必须要重视抗震设计，减少地震对建筑结构的破坏性。在对建筑结构抗震性研究时得到，当前应用到的抗震方法比较多，抗震效果也比较好，但是随着抗震目标的提高，研究也在持续深入，为了解决实际问题，需要不断深入研究建筑结构抗震性和地震规律，进而达到抗震目的，满足建筑居住和使用要求。

参考文献

[1] 罗汝赓.高层建筑结构设计中的隔震减震措施解析[J].建筑工程技术与设计，2018，000（003）：510.

[2] 冯振.探讨建筑结构隔震与减震设计问题[J].中国住宅设施，2019，000（004）：61-62.

[3] 朱宏平，沈文爱，雷鹰，等.结构减隔震控制系统性能监测、评估与提升[C]//第28届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）.2019.

[4] 何雁斌.某装配整体式框架结构隔震设计与分析[J].水利与建筑工程学报，2020（01）：193-198.

[5] 李艳.建筑结构隔震与减震设计研究[J].中国住宅设施，2019，190（03）：51-52.