关于建筑结构论文范本,与关于建筑结构的隔震、减振和振动控制相关论文提纲

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【摘 要】近些年来,我国在工程结构的隔震、减振与振动控制方面的研究十分活跃,工程应用日益增多,已开始从理论和试验研究、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,几种实用的隔震体系在规范化和产业化方面取得了明显的进展.在我国新的《建筑抗震设计规范》（GB50011―2010）中,已增加了隔震和消能减震设计的专门章节,工程结构应用橡胶支座的推荐性设计标准亦已批准.有关这一领域的综合评价文章也常见诸于国内外的期刊和会议上.

【关 键 词】建筑结构；隔震；减振；振动；控制

前言

建筑隔震、减振和振动控制技术是世界许多国家关注的研究课题.中国在这方面已经取得了很大的进展.隔震、减振和振动控制技术为中国在减轻多、低层房屋水平地震灾害中提供了一条行之有效的新途径.

一、基础隔震技术的研究和应用

1.1基础隔震技术内涵

基础隔震技术近百年来已提出了许许多多的隔震方案,是限制地震能量进入上部结构的方法.该概念最早是由日本学者河合浩藏于1881年提出的,认为先在地基上纵横交错放置几层圆木,圆木上做混凝土基础,再在混凝土基础上盖房,以削弱地震传递的能量.常用的隔震机构和体系如叠层钢板橡胶支座、复位弹簧和平面滑板并联机构、摩擦摆体系（FPS）和其它隔震、减振复合体系已用于许多实际工程.

1.2叠层橡胶垫体系的隔震原理

对建筑物地震反应有重要影响的主要因素有两个：一个是结构的周期,一个是阻尼比,普通非隔震中低层建筑物的刚度大、周期短,其基本周期正好在地震输入能量最大的频段上.因此相应的加速度反应比地面运动放大得多,而位移反应却较小,如果延长建筑物的周期,而保持阻尼不变,则加速度反应被大大降低,但位移反应却有所增加,如果继续加大结构的阻尼,加速度反应则继续减弱,且位移反应也得到明显降低,通过延长结构的周期并给予较大的阻尼,就可使结构上的加速度反应大大降低.

同时,对结构产生的较大位移可由上部结构底部和基础顶部之间设置的隔震层来提供,而不由上部结构自身的相对位移来承担.这样,上部结构在地震过程中就会发生接近平移的运动,大大提高了上部结构的安全程度.

叠层橡胶垫基础隔震体系的隔震层是由若干个隔震器所组成.隔震器包括叠层橡胶垫和阻尼器,分普通叠层橡胶垫、铅芯橡胶垫和高阻尼橡胶垫.这种隔震体系的周期长、阻尼比大,隔震效果明显.尤其采用后两种隔震器,不需再另外附加阻尼器,便于施工.

1.3应用研究

目前,叠层钢板橡胶支座隔震体系已相对比较成熟,其不足之处是对竖向振动一般没有减振效果,对较长周期水平振动存在共振危险性,主要影响上部结构和隔震支座本身的安全.对自振周期较短的房屋减振效果都是比较好的,技术经济指标一般也是可以接受的.

2消能减振技术

消能隔震的基本思想是使基础和上部房屋结构分离,隔离地震能量向建筑物的输入.实现地震时地动而建筑物基本不动,达到保证建筑物安全的目的.

从策略上讲,减振消能方法是将地震输入结构的能量引向特别设置的机构和元件加以吸收和耗散,以保护主体结构的安全.这比传统的依靠结构本身及其节点的延性耗散地震能量相比显然是前进了一步.但是消能元件往往与主体结构是不能分离的,而且常常是主体结构的一个组成部分,也不能完全避免主体结构出现弹塑性变形,因此它还不能完全脱离延性结构的概念.从另一方面考虑,减振消能也可以看作是增加结构阻尼的方法.目前已开发出许多类型的阻尼器,这里只能选择几种作简要的评价.

摩擦阻尼耗能器.摩擦阻尼耗能器是一种耗能性能良好、构造简单、造价低、制作方便的减振装置.普通摩擦耗能器其构造如图1和图2所示.橡胶隔震支座由复合材料体和上、下连接件三部分组成.复合材料体是由一层钢板一层橡胶交替叠合而成,在垂直方向具有很高的强度,能支撑起建筑物重量.实验结果表明：水平方向很轻柔,可以有效隔离地震能量向上部房屋结构的输入.通过橡胶隔震支座剪压试验,直力模拟房屋等重量,水平推动支座底部移动模拟地震时的地面移动,测移动量的数值是22cm,当于8度地震区遇到罕遇地震时支座的移动量.可见,遇地震时隔震支座能把房屋安全托起.

3建筑结构的振动控制技术研究

振动控制（VibrationControl）是振动工程领域内的一个重要分支,是振动研究的出发点和归宿.从广义上讲,振动控制包括两方面内容：（1）有利振动的利用；（2）有害振动的抑制：抑振（即振动控制）.振动控制的任务：通过一定的手段使受控对象的振动水平满足人们的预定要求.采用隔振、吸振、阻尼等技术措施以减轻物体振动并阻止其传播.其目的是保护建筑减轻和免受振动的影响.

建筑结构的振动控制分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制.

3.1被动控制

被动控制被动控制是目前结构应用开发的热点,被动控制从其控制机理E来看可分为两大类：基础隔震与耗能减震.是指不需要借助外部力量的振动控制技术,它通过在建筑结构的某个空问部位添加子系统,或通过对结构自身构件构造卜的处理来改变结构自身的动力特性,很多被动控制技术也已日趋成熟完善,在实际操作中应用广泛.

3.2主动控制

主动控制的工作原理是这样的：首先,传感器对建筑结构的动力响应与外部刺激进行检测；然后将监测的数据发送到计算机系统；再次,由计算机根据程序给定的算法计算出应施加力的大小；最后.由外部能源驱动产乍控制系统所需的力.它是需要借助外部力量的一种减震控制技术通过施加与外来振动相反方向的控制力.主动控制应用现代控制技术,对输入地震动和结构反应实现联机实时观测跟踪乃至预测,再按照分析计算结果应用伺服加力装置（作动器或执行器）对结构施加控制力.以实现结构减震控制.目前主要研发的E划牵制装置有：主动质量阻尼系统、主动支撑系统、主动拉索系统、气体脉冲发牛器等.

3.3半丰动控制

半主动控制兼有被动控制和主动控制的优点,半丰动控制足通过利用控制机构来自动调节建筑结构在地震中的参数,来达到减震目的,其对外部力量的需求很低,不需用强电,只需要弱电就能完成,因此比较适合于改善工程结构的抗震设防.孔流量可调油阻尼器是应用机电控制阀门调节阻尼器中流体的流动阻力达到根据需要改变阻尼的目的[3]

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3.4混合控制

混合控制足对主动控制与被动控制的联合运用.其最常用的形式是用作动器拖动调谐质量阻尼器（HMS）.混合控制装置有以下几种：主动质量阻尼系统与凋谐液体阻尼系统结合形成的混合控制；主动控制装置吲驵尼耗能装置结合的混合控制装置；基础隔震与主动控制装置相结合的混合控制等.混合控制系统利用了被动控制与主动动控制的综合优点,它效利用被动动控制装置来保证控制的效果,因此混合控制有着良好的建筑工程应用价值.

对四种控制技术的综合分析：

被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制系统极为复杂,在推广应用方面受制于经济和技术条件,由于都需要实时观测结构反应并进行实时分析和反馈控制.主动控制在四种控制技术中,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应用中应用.混合控制则综合了多种控制

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参考文献

[1]黄尚廉.智能结构系统――减灾防灾的研究前沿[J].土木工程学报,2000（04）.

[2]孙大庭.论建筑结构的隔震、减振和振动控制[J].建筑工程,2011（04）.

[3]张先进.浅析建筑结构的隔震、减振和振动的控制实现举措[J].东北大学学报,2010,（07）.

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