建筑工程行業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢(shì)頭。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，輔助技術(shù)的要求也在提高。近年來(lái)，地震災(zāi)害發(fā)生，造成巨大破壞，引起結(jié)構(gòu)抗震性能的關(guān)注，相關(guān)專家學(xué)者也投入結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制研究，取得了積極成果。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制研究是提高建筑抗震性能、減少地震危害性的重要工作，應(yīng)充分重視。

1結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制研究現(xiàn)狀

1.1被動(dòng)控制

這種技術(shù)通過(guò)改變結(jié)構(gòu)部分部件的實(shí)際結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特征，在結(jié)構(gòu)部分加子系統(tǒng)等方式達(dá)到減振目標(biāo)，技術(shù)應(yīng)用不需要外部能源支持。通常，被動(dòng)控制結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，整體成本也不高，維護(hù)也很方便�；�于獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也證實(shí)了具有一定的抗震性能，成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種工程。對(duì)于被動(dòng)技術(shù)，根據(jù)當(dāng)前發(fā)展情況，主要可分為基礎(chǔ)隔振、耗能吸能減振兩類。其中，基礎(chǔ)隔振是設(shè)置隔振消能裝置削減地震向地表傳遞的大量能量以有效降低結(jié)構(gòu)振動(dòng)，一般在中低層建筑中使用，高層建筑不適用。吸引能源減振技術(shù)在結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)、支撐場(chǎng)所等位置設(shè)置能源減振，減少結(jié)構(gòu)振動(dòng)。

1.2主動(dòng)控制

這種控制技術(shù)需要外部能源供應(yīng)。主動(dòng)控制比較復(fù)雜，成本高，通常維護(hù)困難，但在現(xiàn)代高層建筑工程中，采用主動(dòng)控制技術(shù)的實(shí)際振動(dòng)控制效果更好。現(xiàn)代主動(dòng)控制也不斷采用一些進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)振動(dòng)的實(shí)時(shí)跟蹤和未來(lái)振動(dòng)狀況的科學(xué)預(yù)測(cè)，有助于進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使抗震性能最佳。細(xì)分該技術(shù)由主動(dòng)拉索、支撐系統(tǒng)、減震系統(tǒng)、擋風(fēng)板系統(tǒng)等構(gòu)成，在遇到結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，通過(guò)外部能源對(duì)目標(biāo)建筑結(jié)構(gòu)施加控制力，利用傳感器將收集的信息輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，獲得必要的控制力，通過(guò)外部能源功能施加控制力②半主動(dòng)控制型，采用參數(shù)控制方式，以小功率量根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)，有效降低結(jié)構(gòu)振動(dòng)。

1.3混合控制

可理解為主動(dòng)、被動(dòng)融合控制，這一控制方式設(shè)計(jì)上相對(duì)繁瑣，必須多次嘗試、磨合，使二者協(xié)同工作，才能發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在日本，許多建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了這種方法。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了確保應(yīng)用的科學(xué)性，我們需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的地震情況進(jìn)行調(diào)查，對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)查，盡量對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行全面的了解，并且對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，這樣才能起到很好的防震抗震作用。主動(dòng)、被動(dòng)技術(shù)的結(jié)合，融合了兩種控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，但成本也明顯上升，國(guó)內(nèi)應(yīng)用少。

2振動(dòng)控制技術(shù)簡(jiǎn)析

2.1地基材料

經(jīng)實(shí)踐研究證實(shí)，在工程建設(shè)中，使用不同的地基材料，遇到地震時(shí)，地震波會(huì)產(chǎn)生不同的反應(yīng)。因此，研究地基材料對(duì)抗震的影響具有重要意義。在工程中，可以使用具有抗震性能的材料處理基礎(chǔ)，減少振動(dòng)應(yīng)，有效減少建筑振動(dòng)感。為了提高建筑的抗震能力，有些案例使用粘土、砂子進(jìn)行墊層施工作業(yè)，有些案例使用糯米做墊層。在大量研究論證后，確認(rèn)瀝青材料具有良好的隔震效果。

2.2基礎(chǔ)隔震

遇到地震波時(shí)，基礎(chǔ)部分先與地震波接觸，然后將地震波傳遞給建筑主體。做好基礎(chǔ)隔振是減少地震波對(duì)建筑危害的重要手段。經(jīng)研究證實(shí)，在施工中，安裝基礎(chǔ)隔振、上部結(jié)構(gòu)隔振，基礎(chǔ)隔振裝置發(fā)揮的作用更大，基礎(chǔ)隔振對(duì)提高結(jié)構(gòu)整體的抗震性能具有重要意義。

2.3能耗減震

在結(jié)構(gòu)層間等位置有計(jì)劃地設(shè)置能耗裝置。如果遇到的地震等級(jí)不高，建筑結(jié)構(gòu)可以通過(guò)各處設(shè)置的消能裝置有效維持結(jié)構(gòu)的彈性狀態(tài)，減少地震負(fù)面影響，控制危害性。如果遇到高級(jí)地震，能源消耗減震裝置可以增加結(jié)構(gòu)的可變性，與能源消耗裝置的大阻尼合作，減少、吸收大量地震能源，轉(zhuǎn)換為熱能傳輸?shù)酵獠�，可以明顯降低地震的影響。該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):①提高結(jié)構(gòu)安全性，消耗能源的減震裝置可靠性高，吸收消耗相當(dāng)大的地震能源，有效保護(hù)主體結(jié)構(gòu)不受損害②成本相對(duì)較低，具有一定的經(jīng)濟(jì)性，符合當(dāng)前環(huán)境保護(hù)要求。裝置使用柔性材料，可有效減少工程結(jié)構(gòu)所需的剪力墻數(shù)，減少配筋斷面③使用范圍廣。工廠、辦公樓等都可以應(yīng)用，發(fā)揮理想的效果。

2.4懸掛隔震

這種技術(shù)可以阻止地震波從地面上傳到主體結(jié)構(gòu)，有效防止主體結(jié)構(gòu)因地震而損壞。其裝置結(jié)構(gòu)幾乎所有質(zhì)量都懸掛在地面上。如果發(fā)生地震，建筑結(jié)構(gòu)的離，出現(xiàn)無(wú)慣性力，可發(fā)揮良好的隔震效果。該技術(shù)一般用于鋼結(jié)構(gòu)建筑，在大型鋼結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)用較多。隨著技術(shù)的發(fā)展，也可以分為主框架、子結(jié)構(gòu)兩大部分。一般采用懸掛子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此時(shí)主框架結(jié)構(gòu)與子結(jié)構(gòu)相互分離。發(fā)生地震時(shí)，地震波沖擊懸掛位置，能量明顯下降，難以傳達(dá)給建筑物的主體，減少建筑物結(jié)構(gòu)受災(zāi)后的可能性損失。

3結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制需要解決的問(wèn)題

現(xiàn)在對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制進(jìn)行了大量研究，抗震、振動(dòng)設(shè)計(jì)不斷取得新的突破，取得了質(zhì)量的飛躍，更多的科學(xué)研究者關(guān)注這一領(lǐng)域的研究。但科學(xué)研究是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，技術(shù)難以超越脫發(fā)規(guī)律，結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域看起來(lái)光輝的成果也可能不成熟，許多問(wèn)題仍需解決。例如，設(shè)計(jì)控制器需要進(jìn)一步簡(jiǎn)化建模工程、模型，探索如何進(jìn)一步降低能源消耗和整體成本，在使建筑具有良好性能的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化工程，注意各種外部因素對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響，提高振動(dòng)控制的持續(xù)性和建筑結(jié)構(gòu)的安全性

4案例分析

某市重點(diǎn)建筑，主樓高56.6m，地面以上結(jié)構(gòu)13層，兩側(cè)設(shè)16層塔樓，設(shè)1層地下空間，計(jì)算建筑面積141.88萬(wàn)m2，建筑內(nèi)部采用中央空調(diào)系統(tǒng)。建筑結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土筒體-框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震烈度、二級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)和安全等級(jí)。該建筑原結(jié)構(gòu)筒壁厚度為450mm，底層框架柱截面為800mm×800mm，框架梁高度為800mm。通過(guò)科學(xué)的抗震計(jì)算，得出原結(jié)構(gòu)難以滿足水平地震作用下的抗震要求，梁、柱筋率過(guò)高，也影響工程正常開(kāi)展。進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后，決定設(shè)置粘彈性減震器，提高能耗減震效果。應(yīng)用后，經(jīng)過(guò)計(jì)算，抗震性能高于原結(jié)構(gòu)，提高了結(jié)構(gòu)抗震水平。5結(jié)語(yǔ)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制相關(guān)研究對(duì)建筑工程抗震、抗風(fēng)等設(shè)計(jì)工作具有重要意義。