浅谈土木工程结构减震控制技术

胡世休

摘 要：随着我国土木工程建设施工规模的逐渐扩大，加强对土木工程结构的有力控制管理便显得极为重要。首先要从实际土木工程的建筑设计需要出发，合理的分析建筑结构减震的控制标准以及设计方案，结合实际中土木工程结构的设计原理，对土木工程的施工方式进行合理的分析，确定建筑结构减震控制方法，提升土木工程结构的稳定性能。

关键词：土木工程;结构减震;控制技术

放眼世界，我国综合国力正以惊人的速度不断提升，国内的各类技术水平也随之不断提高。地震灾害属于自然界中的不可抗力，为防范和控制这一灾害因素对建筑结构带来的不良影响，土木工程在进行时便采用了结构减震控制技术，这项技术迎合了地震灾害所具有的随机性与突发性的特征。土木工程结构控制概念的提出和研究的应用，距今已有三十多年的历史，随着时代的发展和科学的进步，这项技术日趋成熟，如今已经具备一套完整的体系理论结构来供施工建设作为参考。土木工程中的减震技术目前有主动控制、被动控制、混合控制等，充分利用土木工程结构中的减震控制技术，依据不同情况结合各类抗震技术的不同特点，尽可能的提升土木工程减震控制水平。

1 土木工程结构中的减震控制技术体系简析

地震是人类必须面对的自然灾害之一。地震由于其随机性和突发性，难以准确预测，往往导致灾难性的后果。传统的结构抗震设计方法依赖于提高结构本身的强度和变形能力来抵抗地震。此时，大量的地震能量被允许从地面转移到结构。抗震设计的主要考虑是如何使结构具有抵抗这种地震作用的能力。正确选择塑料铰链的位置和仔细设计构件的细节，虽然可以保证结构的完整性和防止倒塌，但结构构件的损坏是不可避免的。

2 土木工程结构减震控制技术的基本原理

结构减震的控制技术在原理上的定义为：建筑结构的某一特定部位配置控制装置、部件或者种子结构，当结构受到能够威胁到其本身稳定性因素的时候，便会在一定程度上自内而外产生一定的抗性，从而能够降低其自身的震颤反应。

3 结构减震控制技术在土木工程中的应用

3.1土木工程结构减震被动控制技术

与其他控制技术相比，被动控制可以被认为是一种非常简单的减震措施，通常是修改结构本身的一组元素，以显示难以证明的动态特征。这种控制技术并不完全适用于高层建筑，因为高层建筑为了躲避雷暴天气的影响，需要选择一定的绝缘体材料，而绝缘通常只能对高频地震波起作用。所以要从实际土木工程的建筑设计材料出发，合理的分析建筑结构减震的控制标准以及材料配备，结合实际中土木工程结构的设计原理，对土木工程的施工方式进行合理的分析，选择建筑结构减震材料的种类，提升土木工程结构的稳定性能。在减震材料选择完毕以后，还需要进行修改，修改过程也是影响减震被动控制的一个重要因素，因为当防震材料因其结构和组成而发生变化时，其性能和强度也会随之变化。所以建筑结构材料的选择要适应建筑的结构组成，需要因地制宜。

3.2土木工程结构减震主动控制技术

与被动控制技术相对应的便是主动控制技术，外部能源是主动控制技术中的关键所在，在建筑结构受力过程中施加控制力，以此改变结构的震动反应特性，从而对结构震动起到快速减震的目的。这需要以作动器发挥主观作用，施加外力对建筑结构所受的外部震动进行反制抵消。土木工程结构减震主动控制法主要是以现代化算法控制作为基本依据，前期的投入成本比较大，但是起到的减震效果十分可观。但是据研究表明，主动控制技术在实操方面上仍然存在着许多的限制因素。主要表现在以下四个方面：（1）主动控制系统在地震时的准确运作问题。比如日本，作为一个地震频发的国家，在抵抗地震、飓风等自然灾害方面有独到的经验。但日本工程科研队伍在其本国发生大规模地震时发现，建筑结构中有较大部分的主动控制系统由于操作困难而不能正常运转;（2）滞效问题。主动控制技术主要是使用外部作动器对建筑结构施加外部力，这种外部力会根据频率的控制具有一定的周期性，从而能够与外界地震力或者风力起到抵制互消的作用。但是通过对频率的切换方式去控制周期性是较难实现的，若不能及时地将作用力传导到位，便会出现滞效问题。（3）能量问题。由于主动控制系统的运转完全依靠外部能源的维持，而在地震到来之时是否能够保证这种外部能源具有足够的持续性和可靠性，仍然是一个有待考量的问题;（4）设备维护问题。一般来说，跨海、跨谷大桥的使用寿命可以达到几十年甚至上百年不等，那么所应用的主动控制系统也要在建筑结构使用寿命之内在功能性上保持完备状态，但以现在的科学技术水平很难使主动控制系统保持这么长的完备期。

3.3土木工程结构减震混合控制技术

减震混合控制，顾名思义，便是主动与被动减震技术的结合使用，可以将外部能源输入装置和建筑结构本身的抗性属性相结合，在震动时同时发挥主动与被动作用共同抵抗。但是不同于一般建筑结构的是，在超高层建筑结构体系中，会存在一些即使主动控制与被动控制相结合也难以完全躲避的问题，如雷击影响、高层火灾等。混合控制消能减震，其主动控制与被动控制都并非是单一的结合体，而是多种减震构件共同组合，同时为结构提供足够刚度和附加阻尼，确保建筑结构能够具有全面的抗震性能。在土木工程的建筑施工成本和安全性能上来说，混合控制技术需要的控制设施相对于全主动控制技术更加经济，而且更加可靠，同时对于维护时的硬性需求也不会很高，综合以上几个优势，混合控制技术在如今已经成为土木工程领域所共同接受认可的土木工程结构减震的有效控制方法。此项技术的重点在于混合控制缓冲区，这是一个缓冲区主动和被动技能组合特征结合起来，用于抵抗外部能量输入装置和建筑的架构，以主动控制和被动控制结合来抵抗震动。吸收的混合能源和冲击，无论是主动控制缓冲区还是被动控制缓冲区，都不是组合组件，而是一个综合性的碰撞缓冲区组件，同时提供足够的刚度和额外的缓冲区，以确保建筑结构可以全面抵抗地震。至于建筑工程安全设施和混合控制技术，都需要一些可靠的控制来达到更经济、更活跃的效果，从而避免后期的频繁维修。总结以往方面中，混合控制技术已成为一种有效的土木工程结构减震控制方法，得到了土木工程领域的广泛认可。

4结束语

总体来说，结构减震控制技术在土木工程领域仍有很大的提升空间，目前，越来越多的高材生投身到工程建筑行业，这足以证明土木工程行业的前景十分可观。在如今大发展、大转型的世界变革中，土木工程在国际上的竞争日益激烈，建筑行业的竞争往往不是人力和财力的竞争，而是新科研设备的先进性比拼和新型控制技术的多元化较量。中国土木工程行业想要在国际上脱颖而出，必须把握好侧重点，不能再是高层建筑和现代化建筑的覆盖面积。接下来的侧重点应该倾向于工程科技设施的研发和改良。因此为了能够更好的保证居民在未来的生活中不受自然灾害的过度影响，使建筑结构具有完全可靠稳定的安全性能，对新型减震控制技术的探索刻不容缓。

参考文献：

[1]高云娇.多层和高层建筑结构减震控制策略[J].中国建筑金属结构，2021（02）：54-55.

[2]岳啸.建筑结构设计中隔震减震控制技术的应用[J].四川建材，2020，46（12）：35-36.

[3]李有芳，杜洋，王诗文，韩雷，李大华.结构减震隔震设计最优化问题研究[J].世界地震工程，2019，35（03）：204-209.

[4]王鑫博.高层建筑结构设计中的隔震減震措施[J].住宅与房地产，2018（33）：65.

[5]周次平.土木工程结构减震控制设计的研究动态分析[J].建材与装饰，2016（30）：95-96.