結(jié)構(gòu)振動控制的概念及分類(已修改)
2025-06-29 23:59 本頁面
【正文】 結(jié)構(gòu)振動控制的概念及分類作者：日期：耗能方案 耗能減震技術(shù)的研究、應(yīng)用與發(fā)展 一、結(jié)構(gòu)振動控制的概念及分類 傳統(tǒng)的抗震設(shè)計是通過增強結(jié)構(gòu)本身的抗震性能來抵御地震作用的，即由結(jié)構(gòu)本身儲存和消耗地震能量，以滿足結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標準，小震不壞，中震可修，大震不倒。而這種抗震方式缺乏自我調(diào)節(jié)能力，在不確定的地震作用下，很可能無法滿足安全性的要求；另一方面，在滿足設(shè)計要求的情況下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸可能需做得很大，這樣既給建筑布置帶來一定的困難，在經(jīng)濟上又要增加相當(dāng)多的投資。近年來，在土木工程領(lǐng)域新興一種新型的抗震方式——結(jié)構(gòu)振動控制，即對結(jié)構(gòu)施加控制機構(gòu)，由控制機構(gòu)和結(jié)構(gòu)共同承受地震作用，以調(diào)諧和減輕結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。 結(jié)構(gòu)振動控制可分為被動控制、主動控制、半主動控制和混合控制。 被動控制——無外加能源的控制，其控制力是由控制裝置隨結(jié)構(gòu)一起振動變形而被動產(chǎn)生的。被動控制可分為基礎(chǔ)隔震技術(shù)、耗能減震技術(shù)和吸能減震技術(shù)。 主動控制——有外加能源的控制，其控制力是由控制裝置按某種控制規(guī)律，利用外加能源主動施加的。主動控制系統(tǒng)由傳感器、運算器和施力作動器三部分組成。主動控制是將現(xiàn)代控制理論和自動控制技術(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)抗震的高新技術(shù)。主動控制有主動拉索系統(tǒng)（ATS）、主動支撐系統(tǒng)（ABS）、主動可變剛度系統(tǒng)（AVSS）、主動質(zhì)量阻尼系統(tǒng)（AMD）等。主動控制研究較多的國家是美國、日本和中國，我國自80年代末期開始研究主動控制。目前，主動控制在土木工程中的應(yīng)用已達30多項，如日本的Takenaka實驗大樓和Kankyu Chayamechi大樓。 半主動控制——有少量外加能源的控制，其控制力雖也由控制裝置自身的運動而被動的產(chǎn)生，但在控制過程中控制裝置可以利用外加能源主動調(diào)整自身的參數(shù)，從而起到調(diào)節(jié)控制力的作用?，F(xiàn)有的半主動控制技術(shù)包括：半主動隔震裝置、半主動TMD、半主動力觸動器、半主動變剛度裝置和半主動變阻尼裝置等。 混合控制——在結(jié)構(gòu)上同時應(yīng)用被動控制和主動控制，或者是同時應(yīng)用不止一種的被動控制裝置，從而充分發(fā)揮每一種控制形式和每一種控制裝置的長處，克服它們的弱點，以獲得更好的控制效果。目前提出的混合控制方法主要有：同時采用AMD和TMD的混合控制系統(tǒng)、主動控制和基礎(chǔ)隔震相結(jié)合的混合控制系統(tǒng)以及主動控制和耗能減震相結(jié)合的混合控制系統(tǒng)。世界上第一個安裝混合控制系統(tǒng)的建筑是位于日本東京的清水公司技術(shù)研究所。 在這四種控制技術(shù)中，主動控制的效果最好，但由于建筑結(jié)構(gòu)體形巨大導(dǎo)致所需的外加能源較大，加之控制裝置的控制的算法比較復(fù)雜，而且存在時滯問題，因此其應(yīng)用程度少于其它三種控制技術(shù)；被動控制造價低廉，減震效果良好，容易實現(xiàn)，目前發(fā)展最快，應(yīng)用最廣，尤其是其中的基礎(chǔ)隔震技術(shù)已相當(dāng)成熟，并得到了一定程度的推廣應(yīng)用；半主動控制介于主動控制和被動控制之間，其控制精確度較高，造價較主動控制低廉，而且不需要較大的動力源，因此其具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景；混合控制綜合了某幾種控制方法的優(yōu)點，因此其具有較好的控制效果，發(fā)展前景較為廣闊。 二、被動控制的研究與應(yīng)用 被動控制包括基礎(chǔ)隔震技術(shù)、吸能減震技術(shù)和耗能減震技術(shù)。 基礎(chǔ)隔震技術(shù)是指在建筑物或構(gòu)筑物基底設(shè)置控制機構(gòu)來隔離地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳輸，使結(jié)構(gòu)振動減輕，防止地震破壞。目前研究開發(fā)的基礎(chǔ)隔震技術(shù)主要有：夾層橡膠墊隔震、摩擦滑移隔震、滾珠及滾軸隔震、支撐式擺動隔震和混合隔震等。近年來，越來越多的國家開展了基礎(chǔ)隔震技術(shù)的研究，因此，隔震技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展。理論上較為成熟，并且也有相當(dāng)多的實際應(yīng)用。截止1999年12月份統(tǒng)計表明：日本94棟，美國21棟，中國46棟，意大利19棟，新西蘭16棟，已采用了基礎(chǔ)隔震技術(shù)。最近有些國家已制訂了相應(yīng)的隔震規(guī)范，我國即將出臺的新規(guī)范就包含了基礎(chǔ)隔震部分。 吸能減震技術(shù)是在主體結(jié)構(gòu)中附加子結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)的振動能量分散，即結(jié)構(gòu)的振動能量在原結(jié)構(gòu)和子結(jié)構(gòu)之間重新分配，從而達到減小主結(jié)構(gòu)振動的目的。目前主要的吸能減震裝置有：（1）調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）；（2）調(diào)諧液體阻尼器（TLD）；（3）質(zhì)量泵；（4）液壓—質(zhì)量控制系統(tǒng)（HMS）；（5）空氣阻尼器。其中，應(yīng)用最多的是TMD和TLD，如1976年，美國波士頓60層的John Hancock大樓在58層上安裝了兩個重300噸的TMD，質(zhì)量塊在9米長的鋼板上滑動，它很好地減小了大樓的風(fēng)振反應(yīng)，防止了玻璃幕墻的脫落。澳大利亞的悉尼電視塔，加拿大多倫多電視塔，日本的Chiba Port塔以及Funade橋的橋塔均安裝了TMD，其減震效果均令人十分滿意。日本的Yokohama海岸塔是一個高101米的
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1