建筑结构的隔震、减振和振动控制综述

摘 要 旧城改造、城市化建设等项目使我国建筑数量持续增加，建筑行业的高速发展逐渐涌现出一定问题，比如建筑的隔震、减振和振动控制能力问题等。建筑物除外观外关注其功能性尤为重要，我国目前地广人多，地震发生频率高，隔震、减振和振动控制研究不断深入。本文探讨隔震、减振原理，提出建筑结构的隔震、减振和振动控制方法。

关键词 建筑;隔震;减振;振动

新时期建筑行业高速发展，新技术及新材料不断涌现，建筑施工方法不断改进及调整，为人们的居住环境及工作环境等做出保障。建筑结构振动控制技术最早在发达国家出现，我国随着高层建筑数量的不断增多，发现传统建筑与高层建筑存在明显差异，工程项目耐久性及稳定性要求进一步增高。我国若想保障建筑行业高速发展，不断提升我国建筑水平，需强化对建筑结构隔震、减振和振动控制的研究。

1 隔震、减振概述

我国传统建筑结构多数为中层或者低层建筑，发生大型振动时，建筑物不会出现倒塌等问题，且在震后能够维修，建筑物处于中小型地震时，能够消除部分破坏力，但对于高层建筑而言，传统建筑结构优势荡然无存，建筑安全性受到人们关注。为此，人们对减振及隔震等方法进行深入分析，为建筑的安全性奠定坚实基础[1]。

1.1 隔震原理

建筑结构防震设计需将隔震层作为基础，可分为下部结构、隔震层及中部结构三个层面，这种设计在发生地震情况下，将振幅自地下进行传输，隔震层能将地震所产生的压力消除，将残余震动力传输到上部结构，在传输作用的干预下，改变上部结构形态，从而形成抗震力，再次发生地震情况下，上部结构能够将余震消除，从而发生弹性反应，将建筑的整体能力改善。

1.2 减振原理

建筑结构所构建的抗震系统中，具有耗能减振部件，建筑结构抗侧力建筑中，设置耗能部件利于实现再次减振功能，建筑结构在地震侵蚀过程中，耗能部件及耗能装置在弹性能力下，将地震破坏力持续消耗，不断降低建筑主体受到震动的影响，从而实现抗震目标。这种抗震原理与传统设计方案存在明显差异，能够实现“四两拨千斤”的效果，是抗震领域的又一进展。

2 建筑结构控制方法

建筑结构中，常规抗震设计将强化建筑本身强度作为基础，从而将地震带来的破坏抵抗，此类建筑结构设计中，对中小型地震的效果较为明显，但地震程度较大，无法体现价值，设计人员根据此类情况，需不断优化建筑结构能力，将抗震结构性能不断优化，实现建筑结构施加控制系统的抗震目标，可通过以下几种方式展开控制。首先为被动控制。被动控制为无须外力引导的控制方法，在建设结构中的部分环节中加入子系统，根据构建展开处理，改变结构性能。现阶段的房屋建筑中，被动控制为抗震能力的主要方式，且控制技术相对成熟，我国多数房建中，被动控制方式应用范围广泛。被动控制划分两个类别，基础隔震及耗能减振，基础隔震为建筑物及其他基地设置的控制机构，控制机构将地面发出的震动进行阻断，起到保护建筑结构的作用。耗能减振则在建筑结构中设置耗能装置，在房间位置及接缝点等，若发生小型震动，耗能装置可使建筑处于弹性状态，满足抗震性能[2]。

其次，主动控制。该控制方式与被动控制方式存在差异，利用作用力及反作用力理论，使建筑结构将出现作用力时有效消除，从而起到减震效果。主动控制技术的应用，对建筑外力进行检测，利用传感器等观察检查数据，并进行统计与分析，计算外部作用力，根据实际情况制造相关的作用力，实现主动控制目标。目前主动控制技术中利用主动拉索及主动支撑等方法是建筑行业研究的热门话题。

再次，半自动控制。该控制技术控制建筑结构，建筑受到外力的作用下，对结构的各项参数进行调整，从而实现减振目标。该控制技术并未依据外部作用力，无须强大电流，在蓄电池作用下即可实现抗震，该控制方式利用开关进行操作，建筑结构动力性能改变情况下，可利用开关调整系统工作状态，改变建筑结构的动力性能，改变系统刚度，可控摩擦隔振系统将可变组怪系统改变，是抗震设计中应用较为广泛的抗震技术。

最后，混合控制。该控制方式为主动控制及被动控制结合的技术，具有主动及被动控制的优势，在被动控制技术中将地震破坏力消耗，在主动控制技术中保障控制的结果，在房屋建筑控制过程中，混合抗震结构应用范围最为广泛，应用价值最高。常规情况下混合控制含有主动质量阻尼系统及液体阻尼系统，主控装置可与阻尼系统结合，从而保障振动控制效果。

针对上述四种振动控制方式，其中控制效果最佳的主动控制方式，但应用率较低。主要与建筑结构体积存在联系，所需的外部能量較高，计算过程相对复杂。被动控制则是现阶段发展速度较快的控制技术，应用范围较广，与其制造价格较低及效果优良存在联系。半主动控制是主动控制及被动控制之间的控制方式，该控制技术精度较高，且造价比主动控制方式低，无须外部资源干预，发展前景较为广阔。混合控制技术将多种技术综合，应用前景良好。该控制技术综合多种技术的优势，我国近几年地震频率高，人们对建筑结构展开热议，其中隔震及减振、振动控制措施受到建筑领域的高度重视，并处于不断研究中，为建筑的安全性提供保障[3]。

3 结束语

我国经济处于高速发展过程中，建筑行业是国民经济的重要组成，发挥着重要作用，建筑行业多为民生工程，在建筑过程中人们注重美观性及安全性、稳定性，地震问题是建筑结构稳定性及安全性面临的主要问题，减轻地震对建筑的破坏备受关注。抗震研究不断深入，现阶段已经开发多种抗震方法，起到良好的抗震效果。但抗震目标不断提升，研究还需不断深入，为将研究过程中及实际工程中存在的问题解决，还需不断探寻建筑结构抗震及地震规律，从而不断完善抗震结构，使人们居住的安全性得以满足，保障人们的生活质量。

参考文献

[1] 卢嘉茗，解琳琳，李爱群，等.RC框架-核心筒高层隔震结构楼面加速度响应特征研究[J].建筑结构，2019，49（07）：133-138.

[2] 李爱群，陈敏，曾德民，等.基于减隔震技术的某既有RC框架学校建筑抗震性能提升[J].北京建筑大学学报，2019，35（01）：1-7.

[3] 赵雪飞，卢小玉.浅谈建筑结构设计中“隔震减震控制技术”的应用和发展趋势[J].建材与装饰，2019，（02）：127-128.

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