土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)分析

趙鵬福

【摘要】緊跟著信息技術(shù)的進(jìn)步，信號(hào)處理和采集技術(shù)以及傳感技術(shù)都取得一定的發(fā)展，尤其是土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)的研究目前已經(jīng)獲得一定的成功，對(duì)應(yīng)的技術(shù)也在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。本文主要闡述了土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)的實(shí)情，并對(duì)其進(jìn)行了合理的介紹。

【關(guān)鍵詞】土木工程；結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)；實(shí)情

前言

緊跟著社會(huì)的不斷進(jìn)步，土木工程也得到一定的發(fā)展。同時(shí)，緊跟著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人類抗災(zāi)的能力也越來越高。但是，依舊需要引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，不斷對(duì)設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的防震技術(shù)的作用不大，會(huì)對(duì)人們的生命安全產(chǎn)生一定的威脅。當(dāng)發(fā)生地震的時(shí)候，結(jié)構(gòu)不能支持的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的破壞。為此，一定要重視土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)的不斷優(yōu)化創(chuàng)新。

1. 土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的相關(guān)內(nèi)容

對(duì)于減振結(jié)構(gòu)來說，主要是土木工程結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力裝置，通過在這個(gè)裝置中裝備相關(guān)的零件來促使減振目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)土木工程結(jié)構(gòu)受到一定破壞的時(shí)候，相關(guān)的裝置就會(huì)具備一定的彈塑性，從而能夠有效的對(duì)受到破壞的時(shí)候所產(chǎn)生的能量進(jìn)行消耗以及吸收，同時(shí)也能避免對(duì)土木工程機(jī)構(gòu)產(chǎn)生巨大的影響，從而能夠滿足減振的要求。

對(duì)于土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制而言，能夠有效的對(duì)地震能量進(jìn)行消耗。近年，有一部分國家已經(jīng)越來越重視對(duì)結(jié)構(gòu)控制的研究，從而在結(jié)構(gòu)層面上添加控制體系，進(jìn)而能夠促使兩者共同抵抗動(dòng)荷載。而且，能夠?yàn)橄牡卣鹉芰繋硪欢ǖ膸椭?。此外，土木工程機(jī)構(gòu)振動(dòng)控制能夠有效的避免地震、海浪、風(fēng)等對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)也能促使抗災(zāi)能力的提高。

2. 土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)的實(shí)情

2.1 主動(dòng)控制

主動(dòng)控制一定要通過外部的能量為供給的一項(xiàng)技術(shù)?？刹豢梢赃M(jìn)行反饋控制回路以及能量消耗是區(qū)別于被動(dòng)控制的關(guān)鍵點(diǎn)。雖然主動(dòng)控制技術(shù)維護(hù)難度大、造價(jià)費(fèi)用高以及技術(shù)比較復(fù)雜，但是在高層建筑中，主動(dòng)控制能夠充分發(fā)揮防震的作用。在主動(dòng)控制中，主要采用了最先進(jìn)的結(jié)構(gòu)控制技術(shù)，從而能夠有效的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)以及追蹤結(jié)構(gòu)振動(dòng)的實(shí)情，進(jìn)而能夠促使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性能水平的提高。通常情況下，主動(dòng)控制技術(shù)主要包括半主動(dòng)控制型以及控制力型這兩種。

結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制主要是運(yùn)用外部能量在結(jié)構(gòu)振動(dòng)的時(shí)候?yàn)榻Y(jié)構(gòu)增加一個(gè)控制力，同時(shí)，要憑借傳感器來檢測(cè)，并把所得到的信息傳入到計(jì)算機(jī)中，此時(shí)，計(jì)算機(jī)能夠按照設(shè)置好的公式計(jì)算出應(yīng)施加的力的實(shí)情情況。然后就通過外部能源，為結(jié)構(gòu)施加相對(duì)應(yīng)的控制力，最終能夠促使結(jié)構(gòu)振動(dòng)減小。因?yàn)橹鲃?dòng)控制的控制力能夠自主進(jìn)行控制，為此，主動(dòng)控制要比被動(dòng)控制的防振程度更加高。

控制力型的主動(dòng)控制主要包含了主動(dòng)空氣動(dòng)力擋風(fēng)板系統(tǒng)、主動(dòng)支撐系統(tǒng)以及主動(dòng)拉索系統(tǒng)等。而半主動(dòng)控制是參數(shù)控制的重要內(nèi)容，其優(yōu)缺點(diǎn)主要都是位于控制力型以及被動(dòng)控制兩者間。半主動(dòng)控制主要通過外部信息以及結(jié)構(gòu)的實(shí)情，采用功率最小的能源來對(duì)結(jié)構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的，從而能夠促使結(jié)構(gòu)振動(dòng)的減少。和控制力型對(duì)比，半主動(dòng)控制所需要的能量比較小，而且其維修難度也不大，可見，半主動(dòng)控制的價(jià)值更加的大。

2.2 被動(dòng)控制

被動(dòng)系統(tǒng)主要是在結(jié)構(gòu)中添加一個(gè)子系統(tǒng)或者是改變結(jié)構(gòu)一部分的構(gòu)件，從而能夠促使減振目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的一項(xiàng)不需要依靠外部能源的技術(shù)。因?yàn)楸粍?dòng)控制的結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、維護(hù)難度不打而且造價(jià)比較低，當(dāng)前，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)廣泛應(yīng)用該技術(shù)。其中，被動(dòng)控制主要有耗能吸能減振技術(shù)以及基礎(chǔ)隔振技術(shù)。

基礎(chǔ)隔振技術(shù)是在結(jié)構(gòu)中添加隔振效能裝置的一項(xiàng)技術(shù)，主要是憑借促使地震時(shí)所產(chǎn)生能力的減少來促使結(jié)構(gòu)振動(dòng)的減少?；A(chǔ)隔振能夠有效的促使結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率的降低，為此十分適合低層建筑，但是因?yàn)楦粽裰甘具m用于高頻率的地震波，為此，不能在高層建筑中使用。

吸能減振主要是憑借附加子結(jié)構(gòu)來促使結(jié)構(gòu)振動(dòng)的以為，從而能夠促使能量的分配發(fā)生改變，最終能夠促使結(jié)構(gòu)振動(dòng)的減少。耗能減振主要是通過在結(jié)構(gòu)的相關(guān)部位設(shè)置耗能阻尼機(jī)構(gòu)，從而能夠?yàn)榻Y(jié)構(gòu)施加一定的控制力，最終能夠有效的促使結(jié)構(gòu)振動(dòng)的減少。對(duì)于吸能減振以及耗能減振裝置而言，主要包括了液壓質(zhì)量控制系統(tǒng)、金屬屈服阻尼器、粘性液體阻器等。

2.3 混合控制

混合控制融合了多種控制手段，其發(fā)展前景十分廣闊，而且控制效果也十分好?；旌峡刂剖侵鲃?dòng)控制和被動(dòng)控制的結(jié)合，混合控制不僅可以有效的控制系統(tǒng)，保證控制的效果，同時(shí)也能憑借被動(dòng)控制體系來促使振動(dòng)能量的消耗，可見，混合控制充分的運(yùn)用了主動(dòng)控制以及被動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)，有效的協(xié)調(diào)兩者共同工作，同時(shí)，混合控制要比主動(dòng)控制耗費(fèi)更少的能量，為此，其在土木工程中所發(fā)揮的作用很大。優(yōu)良的混合控制方案主要是把兩種被動(dòng)控制最為保護(hù)裝置，而主動(dòng)控制系統(tǒng)主要是作為抗震的主要元件，同時(shí)也是當(dāng)結(jié)構(gòu)受到破壞后最重要的防線，而對(duì)于被動(dòng)控制而言，主要是降低被動(dòng)控制系統(tǒng)的纖維，同時(shí)也能為被動(dòng)控制提供一定的能源。

2.4 結(jié)構(gòu)控制需要解決的問題

經(jīng)過多次的研究，結(jié)構(gòu)的減振設(shè)計(jì)已經(jīng)取得一定的進(jìn)步，同時(shí)也越來越受到有關(guān)領(lǐng)域研究工作者的重視。但是，科學(xué)研究并不是一個(gè)短暫的過程，而是需要長遠(yuǎn)進(jìn)行研究的一個(gè)過程。在土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制領(lǐng)域中雖然取得一定的成就，但依然有一部分的技術(shù)存在一定的缺陷。比如，造價(jià)以及能耗的降低能夠不降低工程的安全性、抗震防護(hù)體系的計(jì)算方法的完善等?？梢?，結(jié)構(gòu)控制技術(shù)是與人們的生命財(cái)產(chǎn)安全密切相關(guān)的，為此，一定要加大對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)的研究力度。

2.5 發(fā)展趨勢(shì)

緊跟著我國經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，土木工程結(jié)構(gòu)控制技術(shù)也在不斷發(fā)展，就實(shí)際情況而言，規(guī)范化以及實(shí)用化的被動(dòng)控制技術(shù)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。有效的對(duì)基礎(chǔ)隔振以及吸能減振進(jìn)行科學(xué)的處理，并將其添加到心的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，從而能夠促使結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)得到普遍的使用，此外，也要加強(qiáng)對(duì)半主動(dòng)控制以及混合控制的研究。因?yàn)檫@些研究是土木工程結(jié)構(gòu)控制未來的發(fā)展趨勢(shì)，為此，一定要促使其穩(wěn)定性的提高，并要逐步滿足實(shí)用化的要求，逐漸加強(qiáng)對(duì)其的試點(diǎn)工程的研究。雖然土木工程廣泛的運(yùn)用了結(jié)構(gòu)控制技術(shù)，但是土木工程也具備著不容忽視的優(yōu)勢(shì)，因此，其前景是不可估量的。

3. 結(jié)語

綜上所述，一定要加大對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)的研究，從而能夠不斷滿足社會(huì)的發(fā)展要求。同時(shí)，對(duì)于當(dāng)前的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制而言，一定要加大對(duì)穩(wěn)定性高、能耗少、造價(jià)低的控制裝置進(jìn)行研究，從而能夠推動(dòng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)在相關(guān)的領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。

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