概述土木工程結(jié)構(gòu)減震控制措施

概述土木工程結(jié)構(gòu)減震掌握措施摘要：建筑作為人民生活的場所，更值得我們區(qū)深化探究如何加強(qiáng)其抗震性。結(jié)構(gòu)減震掌握是通過增加某些結(jié)構(gòu)部位的強(qiáng)度和變形力量提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，是土木工程中有效的防災(zāi)減災(zāi)方法。文章將就土木工程結(jié)構(gòu)減震掌握技術(shù)作簡要的分析，盼望對今后相關(guān)工程的討論供應(yīng)借鑒。結(jié)構(gòu)減震掌握技術(shù)是一門科學(xué)性和技術(shù)性很強(qiáng)的應(yīng)用科學(xué)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用減震掌握技術(shù)，能很好地減小地震反應(yīng)從而降低抗震等級，同時建筑物的總造價增大不多。隨著結(jié)構(gòu)減震技術(shù)的進(jìn)展，減震掌握系統(tǒng)的造價也在不斷降低，土木工程減震結(jié)構(gòu)建筑的經(jīng)濟(jì)效益將會越來越凸顯，將來，結(jié)構(gòu)減震技術(shù)和方法必將成為土木工程重要進(jìn)展和應(yīng)用趨勢。一、結(jié)構(gòu)減震掌握技術(shù)的基本原理結(jié)構(gòu)減震掌握指的是在建筑結(jié)構(gòu)的某個特定部位設(shè)置某種掌握裝置、機(jī)構(gòu)或種子結(jié)構(gòu)，當(dāng)結(jié)構(gòu)消失振動的時候，主動或液壓質(zhì)量振動被動的施加外力來轉(zhuǎn)變或調(diào)整結(jié)構(gòu)的動力作用或動力特性，從而有效降低結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)，其最終目的就是通過實(shí)行一系列掌握措施和方法，降低建筑結(jié)構(gòu)在地震等強(qiáng)動力荷載下的反應(yīng)，增加建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，為建筑結(jié)構(gòu)的平安性供應(yīng)保障。由地震反應(yīng)譜我們了解至h隨著周期的不斷加大，其加速度的反應(yīng)譜就會漸漸的縮小，一般低層建筑的剛度是較大的，所以其周期是比較短的，在地震的時候其中的加速度是相對比較大的，所以假如我們實(shí)行一個相應(yīng)的措施加大了其延長結(jié)構(gòu)基本的自振周期，使其遠(yuǎn)離場地的卓越周期，使得結(jié)構(gòu)的基頻始終處于一個地震能量高的頻段以外，就可以有效地降低其建筑物的輸入加速度?？傊?，結(jié)構(gòu)減震掌握依據(jù)是否需要外部能量輸入可分為被動掌握、主動掌握、半主動掌握、智能掌握和混合掌握。其中，被動掌握指在結(jié)構(gòu)的某些部件附加耗能裝置或子結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，或?qū)Y(jié)構(gòu)自身的某些構(gòu)件作構(gòu)造上的處理以轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)體系的動力特性。被動掌握不需要外部能量輸入供應(yīng)掌握力，掌握過程不依靠于結(jié)構(gòu)反應(yīng)和外界干擾信息。而且因其具有構(gòu)造簡潔、造價低、易于維護(hù)及無需外部能源支持等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以引起工程界的廣泛關(guān)注，成為應(yīng)用開發(fā)的熱點(diǎn)，因而很多被動技術(shù)日趨成熟，并在實(shí)際工程中應(yīng)用。二、土木工程結(jié)構(gòu)減震的掌握方法1、被動掌握被動的掌握根本就不需要供應(yīng)外部的能量，然而就得通過隔震、減震裝置來消耗振動的能量，同時還得阻擋振動在結(jié)構(gòu)之中的傳播，它具有不要外界能源支持、比較簡潔維護(hù)、造價也是相對比較低、構(gòu)造簡潔等等的眾多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用。被動掌握主要包括了調(diào)諧減震、基礎(chǔ)隔震以及耗能減震。(1)基礎(chǔ)隔震的討論主要則是討論開發(fā)出性能卓越并且價格低廉的隔震裝置。在上個世紀(jì)的70年月末期提出了疊層橡膠支座隔震方法以及技術(shù)，這樣結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震則進(jìn)入到了蓬勃進(jìn)展的階段。開發(fā)出一批應(yīng)用相當(dāng)廣泛的隔震裝置有夾層橡膠墊隔震裝置、鉛塞滯變阻尼器隔震裝置、粉粒墊層隔震裝置、基底滑移隔震裝置、鋼滯變阻尼器隔震裝置、懸掛基礎(chǔ)隔震裝置以及混合隔震裝置等等。當(dāng)前基礎(chǔ)隔震的使用比較廣泛，隔震結(jié)構(gòu)的分析以及設(shè)計方法漸漸成熟。目前世界已經(jīng)建成上千座隔震建筑以及橋梁，同時呈現(xiàn)出良好的減震效果。（2）耗能減震。耗能減震技術(shù)就是把結(jié)構(gòu)物中的某些構(gòu)件（如剪力墻、支撐等等），設(shè)計成的耗能部件或是在結(jié)構(gòu)物的某些部位（連接處或是節(jié)點(diǎn)）來設(shè)置其阻尼器，在小荷載的作用之下，阻尼以及耗能桿件可以處于一個彈性的狀態(tài)，在劇烈地震的作用之下，耗能裝置首先進(jìn)入的是一個非彈性的狀態(tài)，大量消耗輸入到結(jié)構(gòu)之中的能量，這樣就可以使得主體的結(jié)構(gòu)避開進(jìn)入一個明顯的非彈性狀態(tài)，從而就可以愛護(hù)主體結(jié)構(gòu)不會受到破壞。我們依據(jù)其耗能裝置的不同，耗能減震體系有可以分為不同的體系，一種是耗能構(gòu)件減震體系，其中常用的耗能元件有耗能剪力墻（如橫縫剪力墻、豎縫剪力墻、周邊縫剪力墻、剪力墻等等）以及耗能支撐（比如，方框耗能支撐、圓形耗能支撐以及形偏心耗能支撐等等），然而另一種則是阻尼器耗能減震體系，其中及包括了摩擦阻尼器、粘彈性阻尼器、粘滯阻尼器以及彈塑性耗能器（軟鋼耗能器、鉛擠壓阻尼器以及記憶合金耗能器等）等等。（3）調(diào)諧減震。調(diào)諧減震主要是通過在建筑主體結(jié)構(gòu)中附加一些子結(jié)構(gòu)的方法，使主體結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下，振動發(fā)生轉(zhuǎn)移，結(jié)構(gòu)中的震驚能量就能在原結(jié)構(gòu)與附加結(jié)構(gòu)之間得到重新的安排，大大降低了震驚對原結(jié)構(gòu)帶來的破壞。常用的調(diào)諧減震系統(tǒng)有調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、模式質(zhì)量阻尼器、質(zhì)量泵、調(diào)諧液體阻尼器、液壓質(zhì)量振動掌握系統(tǒng)等，這些調(diào)諧減震系統(tǒng)能夠有效減小地震反應(yīng)。2、主動掌握主動掌握是主要是以現(xiàn)代掌握理論為基礎(chǔ)，通過外部能源的有效采用以及對結(jié)構(gòu)反應(yīng)的實(shí)時監(jiān)測，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到激勵振動的時候，計算出掌握力，對結(jié)構(gòu)施加掌握力或者轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)的動力特性，快速將結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)降到最小，從而使結(jié)構(gòu)在受派動過程中仍舊能夠保持原始狀態(tài)，避開結(jié)構(gòu)消失致命性損壞。目前有關(guān)主動掌握的討論內(nèi)容主要分為主動掌握算法和主動掌握裝置討論兩部分。主動掌握裝置主要有主動質(zhì)量阻尼系(AMD)、主動拉索系統(tǒng)(ATS)、主動支撐系統(tǒng)(ABS)、主動空氣動力擋風(fēng)板掌握系統(tǒng)(ADA)和氣體脈沖發(fā)生器掌握系統(tǒng)(PC)等。主動掌握算法是主動掌握的基礎(chǔ)，它的目標(biāo)是使主動掌握系統(tǒng)在滿意其狀態(tài)方程和各種約束條件下，選擇合適的增益矩陣，查找最優(yōu)的掌握參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到較優(yōu)的性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的最優(yōu)掌握。3、混合掌握混合掌握是將主動掌握和被動掌握聯(lián)合起來應(yīng)用，即將主動掌握和被動掌握同時應(yīng)用于同一建筑結(jié)構(gòu)減震中，可以將主動掌握和被動掌握兩種方法的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮出來，彌補(bǔ)了單一掌握方法的制約和不足，只需要小功率的能量輸入就能直接供應(yīng)掌握力，掌握效果特別明顯，調(diào)諧范圍得以擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)抗震系統(tǒng)的穩(wěn)定性、有用性和平安性大大提升。目前，混合掌握有主動質(zhì)量阻尼系統(tǒng)(AMD)與調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)(TMD)或調(diào)諧液體阻尼系統(tǒng)(TLD)的混合掌握，主動掌握與基礎(chǔ)隔震的混合，主動掌握與耗能減振的混合，液體質(zhì)量掌握系統(tǒng)和主動質(zhì)量阻尼系統(tǒng)的混合。目前，隔震和耗能減振的混合掌握應(yīng)用較為廣泛。世界上第一個安裝混合質(zhì)量阻尼器(HMD)掌握系統(tǒng)的建筑是日本東京清水公司技術(shù)討論所的7層建筑。我們國家南京電視塔采納了主動質(zhì)量阻尼系統(tǒng)AMD與調(diào)諧液體阻尼系統(tǒng)TLD相結(jié)合的混合掌握系統(tǒng)來掌握風(fēng)振。4、智能掌握結(jié)構(gòu)智能掌握包括采納智能掌握算法和智能驅(qū)動或智能阻尼裝置2類。當(dāng)結(jié)構(gòu)遇到劇烈的地震作用時可能進(jìn)入非線性，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和剛度發(fā)生退化，實(shí)際結(jié)構(gòu)模型修正是結(jié)構(gòu)振動掌握的一個突出問題。智能掌握算法正是為了解決這一問題而引入的。智能掌握算法可以不依靠精確的結(jié)構(gòu)模型,或者具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)及調(diào)整靠近力量。目前討論的結(jié)構(gòu)智能掌握算法主要有：(1)模糊掌握算法。模糊掌握主要通過狀態(tài)輸出和掌握輸入的模糊規(guī)律關(guān)系，即模糊掌握規(guī)章來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)整或掌握。(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)掌握算法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的非線性靠近、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)、數(shù)據(jù)融合以及并行分布處理等力量，在多變量、強(qiáng)非線性系統(tǒng)的辨識、建模和掌握中有明顯的優(yōu)勢和應(yīng)用前景。另一類結(jié)構(gòu)智能掌握是指采納諸如磁(電)流變液體、壓電材料、磁(電)致伸縮材料和外形記憶合金等智能驅(qū)動器的主動掌握或智能阻尼器的半主動掌握。三、結(jié)語隨著土木工程建筑高度的不斷增加以及輕質(zhì)材料的廣泛應(yīng)用，建筑物的剛度大大降低，難以反抗突如其來的地震災(zāi)難。隨著結(jié)構(gòu)減震技術(shù)的進(jìn)展，減震系統(tǒng)造價不斷減低，減震房屋的經(jīng)濟(jì)效益