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【摘要】:多数新建建筑都采用抗震性能较好的建筑材料和建筑方法。从古到今,建筑抗震的质量和水平都在不断地提高,从以前的“砖木茅草”到现代的“钢筋混凝土”,甚至的钢材。但是如何提高建筑的隔震与减振性能,这是一个值得研究的领域。
【关键词】:抗震;隔震;减震
建筑的抗震性能主要取决于建筑结构的抗震性能,建筑结构的抗震性能很大程度上取决于建筑结构的隔震、减振能力。为了达到这 个目的,工程师门往往会选择价格相对较贵的建筑材料,以保障楼房 在受到震动时也不轻易坍塌。但是,要使建筑在更大程度上减轻震动所带来的损害,就应该从多个方面进行分析:材料、结构、地形。 楼房在受到震动的时候,由于强烈振动使得建筑各部位发生位移,空间结构的变形,部分支柱的承载力出现瞬间不足,使得建筑在短时间内坍塌。如果结构布置合理,能够有足够的隔震与减振能力,就算遇到强烈的震动,建筑内的支柱能够均匀支撑着楼房的各个位置,并且就算在坍塌的时候,也有足够的变形时间,让人们找到合适的位置去躲避,去减轻人员的伤害。如何提高建筑的抗震性能,除了提高建筑材料质量、施工水平和方法外;更重要的是:提高建筑结构的隔震与减振性能。现就从建筑结构方面分析,介绍建筑的隔震与减振控制技术的应用,以及现阶段建筑结构的隔 震与减振控制技术的发展状况和今后的发展趋势。
一、 建筑结构的隔震与减振控制的应用和分析
1.1建筑结构隔震与减振控制的应用
目前建筑结构隔震与减振技术上主要采用的是被动减振,其原理为消能构件减震体系,这种体系是利用结构的非承重构件作为消能装置的结构减震体系。常用的方式有:消能构件有:消能支撑、耗能交叉支撑、摩擦耗能支撑、耗能偏心支撑、耗能隔撑。消能剪力墙:竖缝消能剪力强、 横缝消能剪力墙、周边缝消能剪力墙等。其混凝土的接缝面可以填充粘性材料能或用钢筋联接。强烈地震时,出现非弹性的缝面错动,产生阻尼,消耗地震能量。遭遇较强地震时,结构部位发生较大变形,从而使装设在该部位的阻尼器有效的发挥消能作用。
主动控制减震体系是利用外部能源,在结构受地震激烈振动过程中,瞬时改变结构动力特性和施加控制力,以衰减结构地震反应的自动控制体系。根据控制器的工作方式,主动控制体系分三种类型:开环控制、闭环控制和开闭环控制制。主动控制是振动控制的现代方法, 它已广泛用于电子工程,机械工程,航空航天工程等领域,但在土木工程中应用该方法进行结构主动控制尚是一个新兴研究方向。
半主动控制和混合控制,半主动控制兼有被动控制和主动控制的 优点。它具备主动控制的效果又只需很小的电能通过调节和改变结构的性能减小地震反应,因此比较适合于改善工程结构的抗震设防。混合控制是将主动控制与被动控制结合起来应用或采用其它复合控制方 式通常称为混合控制,其最常用的形式是用作动器拖动调谐质量阻尼器(HMS)。主动控制、半主动控制和混合控制由于都需要实时观测建筑结构反应并进行实时分析和反馈控制,系统极为复杂,在推广应用方面受制于经济和技术条件。相比之下以增加结构阻尼、避免共振的被动 控制技术则更适合在众多的实际工程中应用。
1.2建筑结构隔震与减振控制的分析
近几年以来,地球的地壳运动频繁,震害发生较多。鉴于此现状,我国在工程结构的隔震与减振、震动控制方面的研究特别活跃,结构的隔震与减振应用在工程中日益增多,人们对居住水平和质量的要求不断地提高,不能够仅仅关注居住环境的舒适性,更需要重视所居住建筑的安全性能,工程师们正在从理论和实验研究、方案设计、结合实际工程进行分析研究,向工程试点和应用的方向发展,集中使用的隔震体系在规范化和产业化的产业生产中取得了明显的进展。鉴于对理论方面的专业知识未能真正地运用到实践中,国家还需设立建筑研究基地,在原有的理论知识上加上建筑实践,不仅可以在实际上掌握结构布局的方案,同时还可以延伸建筑工程的研究方向,提高建筑质量和多种类的结构布局方案。
二、建筑结构的隔震与减振控制的现状和发展趋势
2.1建筑结构的隔震与减振控制技术的现状
曾经的老建筑与当下建筑相比,很少应用到隔震与减振的技术,旧楼房体现出来的实际情况是遇到一般震动时,都会有轻微的振动感,旧的营建模式都被新的建筑材料和建筑方式所取代,可是当下的许多建筑结构都是鉴于以往的建筑结构。要从根本上提高建筑的抗震能力, 需要考虑3个方面:根据现阶段的科学技术,分析建筑地方的地理位置,选择适用的建筑材料,建筑结构发生根本性变化,从而提高楼房的耐用和抗震能力。目前,建筑商还是缺乏对建筑结构的研究,往往都只是注重建筑材料的选择,而忽视了通过建筑结构空间的布置去提高建筑结构的稳定性。需要根据隔震与减振研究反应出来的现状和需求,在建造过程中进一步的完善,做到材料好,设计新,结构布置恰当,同时采用到隔震与减振的技术。
2.2建筑结构的隔震与减振控制技术的发展趋势
传统的结构延性抗震措施是以一定的损伤为代价减小地震反应,应用隔震与减振技术则可以在结构上减轻的损伤,对各类结构基本上能使用,其减震效果对地面运动特性依赖性较小,耗资也不是很大。
值得注意的是:增大阻尼在减小结构相对位移反应和变形的过程中有时会使结构的绝对速度和加速度增大,从而对建筑内部的设备和人员带来某些不利影响。基础隔震对在短周期内地面运动影响下的中短周期结构而言,其减震效果比消能技术更好,但对地面运动输人特性比较敏感,不能完全消除共振的危险性。半主动控制和混合控制方法可以满足不同的设防要求,对于地面运动和结构本身不确定性的地适应能力更强,可以提高建筑结构在地震作用下的安全性,引入智能元件以后,其效果会更好,因此是值得重视的新领域。此外尚应在不同学科和专业之间开展合作和交叉研究,开发使用的装置、机构和配套技术,尽快形成新的产业,以支持新技术的推广应用。结构振动控制的研究和应用需要把传统的建造技术与高新技术相结合,使结构的安全保障系统成为智能结构的重要组成部分,为人类营造一个更加安全舒适的工作和生活环境。
总论
对于建筑结构,我们还需不断努力,在原有的建筑结构技术上,通过隔震与减振技术进一步提升建筑的安全性和稳定性,满足居民的居住水平要求。
参考文献:
[1]孔枫.结构隔震设计方法与应用[J].吉林建筑工程学院学报,2005
[2]杨润林.结构模糊振动控制的研究[D].北京:中国建筑科学研究院, 2003
[3]阆鹏刚.空间结构智能稳定控制的基本理论与试验研究[D].西安建筑科技大学,2007
【关键词】:抗震;隔震;减震
建筑的抗震性能主要取决于建筑结构的抗震性能,建筑结构的抗震性能很大程度上取决于建筑结构的隔震、减振能力。为了达到这 个目的,工程师门往往会选择价格相对较贵的建筑材料,以保障楼房 在受到震动时也不轻易坍塌。但是,要使建筑在更大程度上减轻震动所带来的损害,就应该从多个方面进行分析:材料、结构、地形。 楼房在受到震动的时候,由于强烈振动使得建筑各部位发生位移,空间结构的变形,部分支柱的承载力出现瞬间不足,使得建筑在短时间内坍塌。如果结构布置合理,能够有足够的隔震与减振能力,就算遇到强烈的震动,建筑内的支柱能够均匀支撑着楼房的各个位置,并且就算在坍塌的时候,也有足够的变形时间,让人们找到合适的位置去躲避,去减轻人员的伤害。如何提高建筑的抗震性能,除了提高建筑材料质量、施工水平和方法外;更重要的是:提高建筑结构的隔震与减振性能。现就从建筑结构方面分析,介绍建筑的隔震与减振控制技术的应用,以及现阶段建筑结构的隔 震与减振控制技术的发展状况和今后的发展趋势。
一、 建筑结构的隔震与减振控制的应用和分析
1.1建筑结构隔震与减振控制的应用
目前建筑结构隔震与减振技术上主要采用的是被动减振,其原理为消能构件减震体系,这种体系是利用结构的非承重构件作为消能装置的结构减震体系。常用的方式有:消能构件有:消能支撑、耗能交叉支撑、摩擦耗能支撑、耗能偏心支撑、耗能隔撑。消能剪力墙:竖缝消能剪力强、 横缝消能剪力墙、周边缝消能剪力墙等。其混凝土的接缝面可以填充粘性材料能或用钢筋联接。强烈地震时,出现非弹性的缝面错动,产生阻尼,消耗地震能量。遭遇较强地震时,结构部位发生较大变形,从而使装设在该部位的阻尼器有效的发挥消能作用。
主动控制减震体系是利用外部能源,在结构受地震激烈振动过程中,瞬时改变结构动力特性和施加控制力,以衰减结构地震反应的自动控制体系。根据控制器的工作方式,主动控制体系分三种类型:开环控制、闭环控制和开闭环控制制。主动控制是振动控制的现代方法, 它已广泛用于电子工程,机械工程,航空航天工程等领域,但在土木工程中应用该方法进行结构主动控制尚是一个新兴研究方向。
半主动控制和混合控制,半主动控制兼有被动控制和主动控制的 优点。它具备主动控制的效果又只需很小的电能通过调节和改变结构的性能减小地震反应,因此比较适合于改善工程结构的抗震设防。混合控制是将主动控制与被动控制结合起来应用或采用其它复合控制方 式通常称为混合控制,其最常用的形式是用作动器拖动调谐质量阻尼器(HMS)。主动控制、半主动控制和混合控制由于都需要实时观测建筑结构反应并进行实时分析和反馈控制,系统极为复杂,在推广应用方面受制于经济和技术条件。相比之下以增加结构阻尼、避免共振的被动 控制技术则更适合在众多的实际工程中应用。
1.2建筑结构隔震与减振控制的分析
近几年以来,地球的地壳运动频繁,震害发生较多。鉴于此现状,我国在工程结构的隔震与减振、震动控制方面的研究特别活跃,结构的隔震与减振应用在工程中日益增多,人们对居住水平和质量的要求不断地提高,不能够仅仅关注居住环境的舒适性,更需要重视所居住建筑的安全性能,工程师们正在从理论和实验研究、方案设计、结合实际工程进行分析研究,向工程试点和应用的方向发展,集中使用的隔震体系在规范化和产业化的产业生产中取得了明显的进展。鉴于对理论方面的专业知识未能真正地运用到实践中,国家还需设立建筑研究基地,在原有的理论知识上加上建筑实践,不仅可以在实际上掌握结构布局的方案,同时还可以延伸建筑工程的研究方向,提高建筑质量和多种类的结构布局方案。
二、建筑结构的隔震与减振控制的现状和发展趋势
2.1建筑结构的隔震与减振控制技术的现状
曾经的老建筑与当下建筑相比,很少应用到隔震与减振的技术,旧楼房体现出来的实际情况是遇到一般震动时,都会有轻微的振动感,旧的营建模式都被新的建筑材料和建筑方式所取代,可是当下的许多建筑结构都是鉴于以往的建筑结构。要从根本上提高建筑的抗震能力, 需要考虑3个方面:根据现阶段的科学技术,分析建筑地方的地理位置,选择适用的建筑材料,建筑结构发生根本性变化,从而提高楼房的耐用和抗震能力。目前,建筑商还是缺乏对建筑结构的研究,往往都只是注重建筑材料的选择,而忽视了通过建筑结构空间的布置去提高建筑结构的稳定性。需要根据隔震与减振研究反应出来的现状和需求,在建造过程中进一步的完善,做到材料好,设计新,结构布置恰当,同时采用到隔震与减振的技术。
2.2建筑结构的隔震与减振控制技术的发展趋势
传统的结构延性抗震措施是以一定的损伤为代价减小地震反应,应用隔震与减振技术则可以在结构上减轻的损伤,对各类结构基本上能使用,其减震效果对地面运动特性依赖性较小,耗资也不是很大。
值得注意的是:增大阻尼在减小结构相对位移反应和变形的过程中有时会使结构的绝对速度和加速度增大,从而对建筑内部的设备和人员带来某些不利影响。基础隔震对在短周期内地面运动影响下的中短周期结构而言,其减震效果比消能技术更好,但对地面运动输人特性比较敏感,不能完全消除共振的危险性。半主动控制和混合控制方法可以满足不同的设防要求,对于地面运动和结构本身不确定性的地适应能力更强,可以提高建筑结构在地震作用下的安全性,引入智能元件以后,其效果会更好,因此是值得重视的新领域。此外尚应在不同学科和专业之间开展合作和交叉研究,开发使用的装置、机构和配套技术,尽快形成新的产业,以支持新技术的推广应用。结构振动控制的研究和应用需要把传统的建造技术与高新技术相结合,使结构的安全保障系统成为智能结构的重要组成部分,为人类营造一个更加安全舒适的工作和生活环境。
总论
对于建筑结构,我们还需不断努力,在原有的建筑结构技术上,通过隔震与减振技术进一步提升建筑的安全性和稳定性,满足居民的居住水平要求。
参考文献:
[1]孔枫.结构隔震设计方法与应用[J].吉林建筑工程学院学报,2005
[2]杨润林.结构模糊振动控制的研究[D].北京:中国建筑科学研究院, 2003
[3]阆鹏刚.空间结构智能稳定控制的基本理论与试验研究[D].西安建筑科技大学,2007