土木工程结构减震控制技术论文土木工程结构减震控制技术论文【1】【摘要】随着经济的飞速发展以及城市化进程的不断加快，在我国的土木工程建设工程也是日益增多，其规模更是越来越大。本文从结构减震的角度出发，首先概述了隔震控制技术的基本原理，之后再根据其基本原理来论述土木工程结构减震的控制方法。【关键词】土木工程;结构减震;控制方法一、隔震控制技术的基本原理结构减震控制指的是在建筑结构的某个特定部位设置某种控制装置、机构或种子结构，当结构出现振动的时候，主动或液压质量振动被动的施加外力来改变或调整结构的动力作用或动力特性，从而有效降低结构的振动反应，其最终目的就是通过采取一系列控制措施和方法，降低建筑结构在地震等强动力荷载下的反应，增强建筑结构的稳定性能，为建筑结构的安全性提供保障。由地震反应谱我们了解到，随着周期的不断加大，其加速度的反应谱就会逐渐的缩小，一般低层建筑的刚度是较大的，所以其周期是比较短的，在地震的时候其中的加速度是相对比较大的，所以假如我们采取一个相应的措施加大了其延长结构基本的自振周期，使其远离场地的卓越周期，使得结构的基频始终处于一个地震能量高的频段以外，就可以有效地降低其建筑物的输入加速度。二、土木工程结构减震的控制技术(一)被动控制结构被动控制是指控制装置不需要外部能源输入的控制方式。其特点是采用隔震、耗能减震和吸能减振等技术消耗振动能量，以达到减小结构振动反应的目的。被动控制的优点是构造简单、造价低、易于维护，并且不需要外部能源支持等。目前，被广泛采用的被动控制装置有：(1)基础隔震体系。基础隔振是在上部结构与基础之间设置某种隔振消能装置，以减小地震能量向上部的传输，从而达到减小上部结构振动的目的。基础隔振能显著降低结构的自振频率，适用于短周期的中低层建筑和刚性结构。由于隔振仅对高频地震波有效，因此对高层建筑不太适用。(2)耗能减振体系。常用的耗能元件有耗能支撑和耗能剪力墙等;常用的阻尼器有金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器、黏弹性阻尼器、黏性液体阻尼器等。(3)调谐减振系统。常用的调谐减振系统有：调谐质量阻尼器(TMD)、调谐液体阻尼器(TLD)、液压质量振动控制系统(HMS)等。调谐质量阻尼器是一个小的振动系统，由质量块、弹簧和阻尼器组成。它对结构进行振动控制的机理是：原结构体系由于加入了TMD，其动力特性发生了变化。原结构承受动力作用而剧烈振动时，由于TMD质量块的惯性而向原结构施加反方向作用力，其阻尼也发挥耗能作用，从而使原(二)主动控制结构主动控制是利用外部能源，在结构受激励振动过程中，对结构施加控制力或改变结构的动力特性，从而迅速地减小结构的振动反应。主动控制系统主要包括传感器、控制器和作动器3个组成部分。目前有关主动控制的研究内容主要分为主动控制算法和主动控制装置研究两部分。主动控制装置主要有主动质量阻尼系(AMD)、主动拉索系统(ATS)、主动支撑系统(ABS)、主动空气动力挡风板控制系统(ADA)和气体脉冲发生器控制系统(PC)等。主动控制算法是主动控制的基础，它的目标是使主动控制系统在满足其状态方程和各种约束条件下，选择合适的增益矩阵，寻找最优的控制参数，使系统达到较优的性能指标，实现对结构的最优控制。目前，它的研究基本上是以理论分析、数据模拟分析为主，且已取得较大的成就，但主动控制技术尚未成熟。从目前已有的研究来看，其可行性还受到一些条件的制约：(1)主动控制系统在地震中运作问题。日本采用AMD和HMD的高层建筑，在风振和环境振动时主动控制系统运作正常，取得很好的控制效果。但在大地震时，很大部分的主动控制系统因故未能运作。(2)时滞问题。主动控制系统在工作时由于信号处理、运算、电液伺服作动自动作等都需要一定的时间，因此时间滞后问题是不可避免的。时滞对控制系统的性能有很大影响，它使系统稳定性变差，控制效率降低，甚至可能产生负效应。目前，可以通过补偿的方法来修正时滞。(3)能量问题。主动控制系统的运作需要依靠外部能源的输入，如何在地震中保证有可靠的能源，需要特别注意。(三)半主动控制半主动结构控制参数控制，它是依赖于结构...