试述土木工程减震技术的应用

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　　摘 要 随着我国经济的高速发展，各种土木工程越来越多，对工程的各项性能要求，也越来越高。在传统的土木工程中，结构抗震经常是通过弹塑性设计的方法，通过加强结构自身的抗震性能来达到减震的效果，这是一种数据被动的减震方式。由于人们对于地震的强度和特性无法进行准确的预估，结构的抗震性能不具备自我调节和自我控制能力，传统的减震結构设计原则是只防护结构本身，这就使得发生突发性的超过设防烈度地震时，很可能造成房屋严重的倒塌事故发生。为此，我将要在本文中对土木工程减震技术的应用进行探讨，希望对促进我国土木工程事业的发展，可以起到一定的有利的作用。
　　关键词 土木工程;减震技术;减震结构
　　前言
　　由于土木工程的特殊性，往往要求其具有一定的减震能力，在地震发生后，能够有效减少地震所造成的伤害[1]。减震结构具有消耗能量的作用，依靠吸能部件的吸能作用，来由此减少地震所造成的伤害，进而达到减震和控制震动的作用。
　　1 土木工程中减震技术的应用
　　隔震装置。装置往往位于工程的基础部位，可以有效阻止地震波经过建筑基础部位传递到建筑的上部，能够在很大程度上降低地震对整个结构体系的破坏，减少地震对工程的不良影响。在土木工程实际建设的过程中，一般会在建筑的基础部位设置隔震装置，对于高度较高的工程来说，设置在建筑地层的隔震效果较好，这主要是由于高层建筑设置隔震装置会延长建筑的自振周期，从而起到减缓振动的作用，目前基础隔震技术在不断进步和发展，也越来越多样化。
　　耗能减震装置。在装置在实际应用的过程中，会在建筑结构内部增加耗能部件，也可以对建筑结构的某些部位增加阻尼器，作为减震的主要装置，一旦建筑受到了外力的扰动，这些减震部件就会处于弹性状态，外来的作用力在经过这些弹性部件后，力的大小会大大衰弱，一些特殊载荷和振动载荷进入到建筑结构内部后，还可以起到非常好的保护作用，能够进一步增加建筑结构整体的稳定性[2]。此外，耗能装置的种类也非常繁多，按照不同的需求，可以分为不同的体系，其中一种是耗能构建减震体系，其主要包括耗能支撑和耗能剪力墙。此外，还有一种是阻尼减震装置，其主要包括金属屈服器、摩擦阻尼器以及弹性阻尼器等。通过采用耗能减震的方式，能够更进一步提高建筑的抗震稳定性，还可以同其他减震方法配合进行使用，减震性能非常突出，且应用的经济型较好。当前，在我国很多民用建筑中，很多都采用了这种抗震方式。如果采用传统的抗震设计方法，在罕遇地震作用下，往往不能有效发挥出作用，梁、柱的配筋率较高，施工难度较大。为了有效解决建筑的减震问题，决定采用粘弹阻尼器的耗能装置，将建筑的基本频率提高了近一半左右，使得结构的侧刚度能够满足实际使用和抗震性能要求。
　　调谐抗震。该减震装置在实际使用过程中，是在建筑的主体结构中，增加了一些子结构，在建筑发生震动后，可以有效将震动力转移到子结构当中，让震动能量在建筑结构中进行重新分配，柱结构所承担的振动能量大大减少，可以起到非常好的抗震保护效果。当前在实际的调谐抗震体系中，经常采用的有调谐质量阻尼器、模式质量阻尼器和调谐液体阻尼器等不同的种类，它们都有各自的特点和应用范围，在实际应用中都有着不错的实际使用效果。
　　主动控制减震技术。主动控制减震技术有开环控制和闭环控制两种方式。在主动控制减震技术的应用中，其主要包括两个方面，一个是主动控制算法运用处理，另一种是主动控制装置的研发与应用。在主动控制算法的应用中，主要应用的是现在控制技术，然后根据土木工程的实际应用特点，对算法进行了一定的改进。当前，主动控制算法的种类已经比较多，其中主要包括最优控制算法、瞬时控制最优算法。对于结构主动控制的研究，主要包括控制理论、随机振动、结构工程等，技术的综合性比较强。在实际研究过程中，主要使用的是理论分析、数据模拟分析等手段。虽然主动控制技术在经过长时间的发展之后，已经取得了不少的技术成果，但技术在实际应用过程中，往往会暴露出现较多的缺陷。其主要体现在下面几个方面：①主动控制技术在地震之中的运作问题。日本是一个地震频发的国家，在低于地震侵袭过程中，已经积累了非常多的经验。在该技术的实际使用中，经常会发生控制系统由于故障无法得到运行的现象。②时滞方面的问题。在主动控制系统实际运行过程中，由于信号处理、运算、电动私服动作都需要经历一定的时间，产生时间滞后现象往往比较明显，对控制系统的实际工作效果造成了不小的影响，为了有效解决这个问题，专家在控制系统中增加了补偿环，对系统滞后问题进行了有效的改善。
　　半主动控制技术。该技术既具有主动控制系统超强的适应性，系统造价也比较合适，具有非常大应用潜力。当前半主动控制技术主要分为两种类型，一种是主动变刚度控制系统，一种是变阻尼控制系统，这些系统在工作时，可以根据外部载荷的频谱特性，对系统的刚度值进行变化，让受控结构可以在每个采样周期都可以远离共振状态，从而达到有效的减震目的[3]。在20世纪，日本就将该技术应用到了部分土木工程当中，在小型地震中发挥出了非常好的效果。主动变阻尼系统是通过控制装置来使系统结构的阻尼在一个周期之内，在不同的阻尼状态下进行切换，从而达到有效的减震目的。
　　混合控制。该控制技术将主动控制和被动控制的特点有效融合了起来，可以进一步提升建筑的抗震能力，但结构设计比较繁琐，在日本建筑结构设计中经常被使用。在具体设计的过程中，应该详细调查建筑地区地震的实际情况和地质条件，进而对系统进行有效的优化，实现有效的防震和抗震目的，由于系统的造价较高，其目前应用还较少。
　　2 结束语
　　土木工程结构抗震设计在工程后期应用中发挥着非常大的作用。土木工程抗震技术在经过多年的发展之后，技术已经越来越完善，技术的种类也越来越多。这些技术都有各自的优点，应该根据工程抗震的实际需要，选择合适的抗震技术。
　　参考文献
　　[1] 李华志，苗嘉勇.建筑结构的隔震减震技术[J].山西建筑，2007，（36）：22-23.
　　[2] 罗佳川.浅谈房屋隔震和消能结构减震技术措施[J].农村实用科技信息，2012，（02）：35-36.
　　[3] 赵宏旭.高层建筑结构隔震减震技术研究[J].湖南科技学院学报，2009，（08）：57-58.
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