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建筑结构中振动减振及隔振控制

发布时间:2023-10-23 14:44:22 来源:英雄联盟比赛怎么买输赢 作者:英雄联盟比赛怎么买注

  摘要:随国民经济发展水平的逐步的提升,城市人口逐渐增多,建筑行业前景也变得更加广阔。建筑是人们生产生活的主要场所,与人们的生活紧密的联系在了一起。由于自然灾害的频发和人们思想观念的转变,人们对房屋建筑的质量发展要求也慢慢变得高。我国的地域面积比较广阔,因为受到各大板块的挤压,地震灾害频繁发生。为减少地震灾害对建筑结构的危害,我国政府逐步对建筑结构的振动、减振和隔振控制进行研究。本文具体对建筑结构中的振动、减振和隔振控制原理做多元化的分析,并结合了具体的实际,研究了控制建筑结构振动的技术,由此减少建筑结构中的振动现象,保证建筑物的安全稳定。

  近些年来,我国地震灾害频繁发生。自我国汶川、玉树大地震发生以后,我国有关部门开始向社会大众全面的普及地震灾害知识。建筑是人们日常生活居住的场所,随着时下人们的安全意识逐步增强,建筑结构中的振动、减振和隔振控制技术也开始频繁的应用于建筑物构造中。而建筑结构的抗震设计,开始结合实际的工程实例,实施减振的设计和控制建筑结构的振动研究。国际上,每隔4年召开一次有关地震问题的会议,通过对地震工程的探讨,逐步的对减振技术和消能技术进行创新。近几年来,减振技术和消能技术逐步从基础研究转向了实际应用方面。建筑机构的振动、减振和隔振控制,能够保障人们的生命财产安全,也是建筑行业改革创新的必经过程。

  建筑结构为了防震、抗震,主要是通过结构变形来消耗或者吸收掉地震能量。这样的防震设计,是目前使用在建筑结构上最普遍的设计。在建筑结构遇到中小型地震时,结构消耗和吸收掉地震能量,则会减少地震能给整体建筑所带来的压力。尽管这样的设计方法具有可行性和合理性,但是却不能够抵抗比较大的地震,因此,也不能完全保障建筑结构的总体安全。目前,我国正在努力的研究新的建筑结构抗震设计方案。

  目前,建筑结构多设置耗能部件来完成耗能减振。耗能部件集中于建筑结构的抗侧力中,一旦建筑结构感受到了地震能量,那么耗能部件就会出现弹塑性滞回变形,消耗掉地震能量,减少主体的承受压力。进而达到控震的目的。

  建筑结构内的防震体系,是设置隔震层。隔震层分成三个建筑结构部分,依次是上部分、隔震层、下部分。地震时,地震能量会先到下部分,下部分将地震能量传输到隔震层。隔震层内有隔震装置,隔震装置消耗和吸收地震能量以后,将一小部分转移到上部分。由于建筑结构内有着隔震层,建筑上部分受到的地震能量以及自身的状态都一定会出现改变。上部分受到地震的反应低,因此即使在强烈的地震影响下,也会处于自然弹塑性状态。

  如果使用传统建筑的抗震设计,依靠建筑结构来消耗、吸收地震能量来满足抗震效果,只能抵御中小级的地震。这是一种消极被动的方法。而且,倘若建筑结构所用材质不稳定,也会起到相反的效果。最科学合理的抗震办法是使用建筑结构振动控制技术。在建筑结构中使用振动控制管理系统,和结构本身保持一致,共同抗震,从而减轻建筑结构自身的抗震反应。

  振动控制中的主动控制,是利用外部的力量进行减震控制的方式。通过施加和外界振动方向相反的控制力,从而实行减震控制。其工作原理为,先用传感器检验测试建筑结构的外部刺激和动力响应。将传感器检测的数据传输给计算机系统。然后计算机依据程序的算法计算施加力大小。外部能源驱动会出现控制管理系统力。截止目前,主动控制装置的研发主要有,主动支撑系统、主动质量阻尼系统、气体脉冲发生器以及主动拉索系统等。

  振动控制中的半主动控制,是运用控制机制调节地震时建筑结构的参数,进而达到减震的效果。半主动控制所需要的支持能量很低,只需要蓄电池就足以完成。半主动控制采用开关控制,操作开关则能改变建筑结构的工作状态、动力特征。目前,半主动控制最为典型的是可变阻尼系统、参数质量阻尼系统等。

  被动控制和主动控制相反,它不需要任何的外界力量加以控制,而是在建筑结构的空间部位中加子系统,或者是处理结构自身的构造改变结构动力特征。被动控制技术在实际中应用较为广泛,也成为目前建筑结构开发的最大热点。

  被动控制中的基础隔震技术,是在建筑物底部和建筑物中设置一个控制机构,控制机构阻隔地震能量往上部传输。这样便能够减少结构受到的地震能量,减少地震破坏。基础隔振的技术有很多种,例如支撑式摆动隔震技术、摩擦滑移隔震等。隔振技术在建筑工程中得到了广泛的应用。隔震技术也随时代的发展日趋多样化,从木结构到钢结构,再到了如今的组合结构。

  耗能减震,是在建筑结构内的某一区域安装好消能装置,比如建筑结构的节点、层间、空间等地方。如果有小震发生,则安装好的消能装置会和建筑结构一起抵抗地震能量,建筑机构会处于弹性的状态之下。倘若遇到了大震,那么建筑结构就会加大侧向的变形,消能装置会出现比较大的阻尼。这样便会消耗和吸收掉输入建筑结构内部的地震能量。紧接着,消能装置会将变性能以热能的形式散发出建筑结构,让整体建筑保持弹性状态。目前常用的耗能装置有粘滞阻尼器、复合型耗能器、摩擦耗能减震装置等。耗能减震技术安全经济、科学合理,利用耗能装置能消耗和吸收掉大量的地震能量,从而保护建筑主体。而这样的柔性耗能方法,能够减少建筑结构的构件断面和配筋,减少少数的剪力墙。而且,耗能减震技术有着较低的维护费用,适用的范围也比较广泛。

  混合控制是联合运用主动控制和被动控制。混合控制综合了主动控制和被动控制的优点,而且利用主动控制能加强控制的效果,利用被动控制能够大大减少地震能量。混合控制有着很好的应用建筑工程价值。目前,建筑结构所使用的混合控制技术,主要有主动控制装置和基础隔振结合、阻尼耗能装置和主动控制装置结合等。

  在建筑结构振动控制之中,主动控制的效果最好。但是,由于建筑机构有着比较巨大的体型,因此就需要的外部能源也比较多。主动控制装置有着很复杂的程序算法,因此其应用程度也低于其他三种操控方法。而被动控制花费比较少,造价低,抗震减振的效果也还属于良好。由于经济性,被社会广泛的应用。半主动控制技术处于主动控制和被动控制之间。半主动控制技术的精确度比较高,造价相对主动控制比较低。半主动控制技术不需要过多的外力资源,因此也有着比较广阔的前景。混合控制综合了主动控制、被动控制、半主动控制的优点,现在已经在逐步的进行研发,也有着很广阔的市场前景。

  随着我们国家的经济水平的逐步的提升,我国建筑结构抗震理论知识和实践经验也有了很大的进步。为满足于当今人们对建筑结构安全的需要,我国开始慢慢地的研究新的建筑结构减震抗震方法。目前常使用的减震方法,是利用结构变形来消除地震能量,或者是在建筑结构中加入隔震层。建筑结构的振动控制技术,主要有主动控制、半主动控制、被动控制、混合控制四种。而建筑结构振动、减振、隔振的控制,还要解决建筑结构中的其他抗震问题,在建筑结构抗震设计时要探索好建筑结构的规律,寻求方便施工、低造价、可行性的控制建筑结构振动、减振、隔振的技术和方法。

  [1]吴嘉强.浅谈建筑结构的隔震、减振和振动控制[J].中国新技术新产品.2011,(13).

  [2]张宇彤.建筑结构的隔震减振和振动控制分析[J].山西建筑.2012,(24).

  [3]孙庆巍,刘宏波.浅谈减振技术在结构被动控制中的应用[J].中国科技信息.2009,(23).

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