1、浅析建筑物结构的减震控制摘要：地震作为人类所面临的最严重自然灾害之一，随着当前我国建筑结构逐渐向着高层化和复杂化方向发展，更应当在结构设计中采用适宜的减震控制技术，以有效减轻和抑制地震时的动力反应，降低建筑结构的抗震等级。同时随着减震控制技术的不断发展和完善，在建筑物结构的实际应用中造价因素也不断降低，减震建筑的经济效益正日益突出。减震控制技术作为未来建筑物结构抗震技术的主要发展方向，应加强对相关技术问题的研究与探索，以更好的发挥出在降低地震灾害方面的重要作用，为构建和谐稳定的社会和保障建筑物结构的抗震安全，作出我们应有的贡献。 关键词：建筑物 结构 减震控制 中图分类号：TU3 文献标识码：
2、A 地震是人类所面临的最严重自然灾害之一，随着近年来相继发生的汶川地震、玉树地震和雅安地震，对整个中国而言都是重大的打击，也不得不让人们去反思我国在抗震、减震措施中所存在的不足。传统的建筑物结构抗震采用的是弹塑性设计方法，通过增强结构自身在延性、强度以及刚度方面的抗震性能来抵抗地震产生时的作用。然而这属于被动消极的抗震对策，由于抗震设计的建筑结构不具备自我调节的功能，在地震出现时很可能无法满足安全性的需要。随着现代控制理论被逐渐应用于建筑工程领域当中，并通过几十年的不断发展与完善，结构减震控制在减震效果上明显优于传统的抗震设计方法，在当前世界各国的建筑工程领域中都得到了广泛发展和应用。 一、建
3、筑物结构减震控制的发展概述与分类 1、发展概述 在 1972 年，美国学者 J.T.P.YAO 首次提出了结构控制的概念，通过几十年的发展与完善，世界各国都相继开展了建筑结构建筑控制在技术和理论方面的研究，并积极致力于在建筑领域中的推广和应用。我国在建筑抗震设计规范 （GB50011-2001）中也将结构减震控制中的隔震和消震方面的内容纳入其中，并制定了叠层橡胶支座隔震技术规程和建筑隔震橡胶支座标准这两个相关技术标准规范。 2、建筑物结构减震控制的分类 建筑物结构减震控制可根据是否需要外部能源的输入进行分类，主要分为被动控制（Passive Control） 、主动控制（Active Cont
4、rol）与混合控制（Hybrid Control）三类。 （1）被动控制 被动控制是指在建筑物结构的某些部位装设耗能装置，或对结构本身某些构件进行动力特性的改变，控制过程中既不依赖于结构反应的信息也不需要外部能量提供控制力，具有构造简单、易于维护和造价低等方面的特点。被动控制主要包括了基础隔震技术、耗能减震技术和吸震减震技术，其中以改变建筑物结构频率为主的隔震技术是在我国减震控制中应用和研究最多以及最成熟的技术，并在大量工程实际中得到了应用，本文也将着重就基础隔震技术和耗能减震技术方面的问题进行研究和探讨。 （2）主动控制 主动控制是指利用现代控制技术，对建筑物结构的输入外部激励条件和结构反应
5、进行联机实时监测，并根据计算分析结果采用加力装置对建筑结构施加一定的控制力，实现结构的自动调节，使建筑结构在地震或其它作用力下的响应能控制在允许的范围内。主动控制的特点是通过外部能量输入的控制力，能有效起到保护建筑结构避免损伤的目的，然而主动控制系统结构复杂且造价昂贵，所需能量在强烈地震作用下难以实现。当前较常使用的主动控制系统有主动拉锁系统、主动质量阻尼器等等。 （3）混合控制 混合控制是指被动控制与主动控制的协调使用，可兼具被动控制与主动控制的优点，既能大量消耗地震产生时的振动能量，也能确保控制效果的良好，具有较为良好的发展前景和使用价值。当前建筑物结构中较常使用的混合控制为主动控制与基础
6、隔震技术相结合的混合控制。 二、基础隔震技术的应用 基础隔震技术的基本原理是在建筑物结构的上部和基础之间设置隔震消能装置，以降低地震发生时能量向建筑结构上部的传输，从而实现减少上部结构振动的作用。对所设置的隔震消能装置要求具有较大的变形能力、有足够的初始强度和刚度而且能够提供较大的阻尼消耗。随着现代叠层橡胶垫在建筑领域中的应用，使基础隔震技术进入了实用化的阶段，我国于上世纪 90 年代也分别在云南、广东等地建造了一些使用叠层橡胶垫进行隔震的建筑项目。 1、叠层橡胶垫支座的应用 由于现代建筑物结构减震控制中的橡胶垫支座主要采用橡胶片与薄片增强铜板进行粘合疏化的方式而加工制成。叠层橡胶垫支座的垂直
7、向刚度很高，而水平向刚度较低，在地震荷载作用下叠层橡胶垫支座能够隔离建筑结构的水平方向运动分量，并保持垂直方向的稳定，因而能隔离公共交通对建筑结构所产生的高频振动，并保护结构免受地震或者其它振动所造成的伤害。 2、铅芯橡胶垫支座的应用 铅芯橡胶垫支座是在原有叠层橡胶垫的基础上，在其中部圆形孔中灌入铅而制成的，也是对叠层橡胶垫技术的发展与改进。由于铅具有良好的塑性变形能力以及较低的屈服点，从而使橡胶支座在阻尼比上得到提高，普遍能达到 20%30%。而且铅芯还能有效提高橡胶垫支座的耗能和吸能能力，增加了支座的初始刚度又确保了支座具有适宜阻尼，能起到抵抗微震与控制风反应的作用。 由于铅芯橡胶垫支座具
8、有良好的阻尼作用和隔震作用，因此在建筑物的设置中可以单独使用，不用再另外设置阻尼器，节省了建筑空间而且施工方便，使建筑基础隔震系统的组成相对简单，因此在我国建筑领域得到了较为广泛的应用。 三、耗能减震技术的应用 耗能减震技术的基本原理是在建筑物结构的某些部位设置耗能装置，并通过耗能装置因摩擦或弹塑性变形所产生的能耗以吸收在地震产生时输入到建筑结构中的能量，从而达到减震控制的主要目的。耗能减震技术具有减震效果明显、安全可靠以及经济合理等特点，常用的耗能减震装置主要有摩擦耗能装置、金属弹塑性耗能装置等等。 1、摩擦耗能装置 摩擦耗能装置是按照摩擦做功而消耗能量的原理进行设计和制造的，其基本组成是金
9、属或其它固体材料元件，通过元件之间的相互滑动而产生摩擦力。当前我国已存在较多种不同构造的摩擦耗能装置，例如摩擦筒制震器、摩擦剪切铰耗能器、限位摩擦耗能器以及摩擦滑动螺栓节点等等。摩擦耗能装置的种类虽多，但普遍具有良好的滞回特性和耗能能力。 2、金属弹塑性耗能装置 金属弹塑性耗能装置是通过软钢或者其它软金属材料所制成，其减震控制的原理是将建筑结构振动的部分能量利用金属的屈服滞回进行吸收和消耗，从而达到减震控制的作用。我国在金属弹塑性耗能装置中也有较大的开发与研究，常见的有低屈服点钢耗能器、锥形钢耗能器、加劲圆环耗能器等等。这类耗能装置普遍具有滞回性能和工作性能稳定以及耗能能力大的特点。 参考文献： 1 赵亭.高层基础隔震系统组成和隔震原理分析J. 科技致富向导. 2010(33) 2 李雨阁,袁秀霞,张新中.建筑结构基础隔震技术及其应用J. 甘肃科技. 2007(05) 3 商昊江,祁皑.基础隔震技术在中国的研究与应用J. 福建建筑. 2007(09) 4 陆鸣,田学民,王笃国,李丽媛.建筑结构基础隔震技术的研究和应用J. 震灾防御技术. 2006(01) 5 王坤.浅析基础隔震技术J. 经营管理者. 2010(19) 6 李华志.隔震体系地震反应分析J. 内蒙古水利. 2007(04)
