建筑工程施工中的振動控制技術

張開銘+劉天鵬

摘要：社會經濟的迅速發展，城市化進程的加快，推動了建筑工程行業的發展，同時也提升了建筑施工的技術水準。伴隨對振動理論的非線性控制和結構時變的探索；以及主動控制使得時滯鉆研，振動器、傳感器位置和數目的優化研究，這是推動結構主動控制技術廣泛應用的關鍵因素。本文將簡要分析在建筑工程施工過程中震動控制技術應用的必要性，進而探討震動控制技術在建筑工程施工中的應用和發展。

關鍵詞：建筑工程施工；振動控制技術；必要性；發展

建筑工程施工中的振動控制技術，就傳統的抗震結構來說，是通過加強自身結構的性能來達到抗震的目的，這樣的方法所產生的作用和安全性相對較低，同時根據傳統方法所構成的抗震性能結構無法進行自我調節與我控制，因此，在這種不確定的狀態下，導致工程結構的安全性無法得到有效的保障。對此，在當前，必須要采用振動控制技術來滿足人們對于建筑物高品質的需求，同時在振動控制技術下建筑工程的發展得到了有益的推動，并產生了巨大的經濟效益。本文將對振動控制技術進行相關分析。

一、建筑工程施工中振動控制技術應用的必要性

伴隨城市化速度的不斷加快，振動控制技術在建筑行業的發展中越發顯得重要。第一，在建筑工程的施工中使用振動控制技術有利于減少結構在流水、地震、風、海浪、車輛等等動力作用下造成的損傷，有效的增強建筑結構的防災抗震能力。結構振動控制技術，在國內外已經引起了工程行業的廣泛重視，是一種新型的抗震技術。第二，在建筑工程施工中使用振動控制技術，能夠促進輸入結構中地震能量的耗散。近年來，國內外都先后展開了對結構控制的鉆研，即是在結構上加入控制系統，由控制系統與結構共同抗御荷載的作用，使得結構在大地震的作用下能夠進入非彈性狀態時還能具備一定的延伸性，這也是為了耗散輸入結構中的地震能量。同時該技術的理論簡單、機理明確，對于不同烈度與結構的抗震要求都能夠使用。結構的控制可以分為主動、半主動、智能控制、基礎隔震、被動耗能減震[1]。

二、建筑工程施工中的振動控制技術應用分析

（一）主動控制

針對主動控制的研究包含了數據處理、自動控制技術、計算機科學、隨機振動、機械工程、材料科學、生物科學、結構工程，這是交叉性較強的一門學科。主動控制即是采用現代化的控制技術，對于結構反應和輸入地振動實現練級的預測與跟蹤，并且采用作動器對結構增加控制力，從而使得結構的系統性質產生一定程度的裱花，最終使得結構和系統都能夠得到優化，使其能與優化的準則達成一致，從而達到降低且抑制結構地震反應的控制方法。結構的主動控制比被動控制產生的效果更為顯著，但是由于在進行主動控制是，需要輸入大量的外部能源，另外，設備的成本相對較高、時性非常復雜、系統的可靠性也存在一些問題等原因，因此，我國在主動控制的研究中，必須要集中研發探索控制裝置、主動控制算法、仿真分析效果等內容[2]。

主動控制主要是由外加入能源產生主動施加的控制力，振動控制的設計目標在于如何科學的選擇控制力的施加規律，使得結構中產生的控制力的效果能夠達到最佳狀態。主動控制包含了兩種方式，開環控制和閉環控制。主動開環控制的方式是對系統擾動輸入進行測量，并根據擾動輸入顯示的情況得出控制的規律；閉環控制的方法要求產生一定程度的控制作用，以此控制結構的震動，通過對應的系統輸出反饋或者狀態反饋，閉環控制下能夠保持連續的高效控制并進行監測，具備有效的抗干擾能力，并且在線的計算量也比較龐大。

（二）混合控制

混合控制結合了集中控制方法的優勢。結構的智能化控制可分為兩種。其一，采用智能控制算法達到對結構的震動控制母的，比如說神經網絡控制、遺傳算法、模糊控制等，與主動控制不同的地方在于無需控制增益之間的關系，使用智能控制算法來確定輸入反饋與輸出反饋以及精確的結構模型，但是，就控制力來說，依然需要輸入大量的外部能量，有作動器去實現；其二，智能驅動和智能阻尼裝來達到智能控制，比如說采用形狀的記憶材料、磁致伸縮材料、點、壓電材料、磁流變液體等智能驅動的材料與器件，控制的原理與主動控制的原理相近，但是實施控制力的作動器卻是采用智能材料做的智能阻尼器或智能驅動器。

由于混合控制綜合了幾種方法的優點，所以控制效果尤為顯著，發展具備一定的優勢，并前景廣闊。混合控制由主動控制和被動控制聯合組成，混合控制可以使用主動控制來達到控制效果顯著的目的，還能夠使用被動控制達到耗散大量震動能量的目的，在混合控制中，充分的結合使用了主動控制與被動控制的有點，使得被動控制和主動控制相互協調、共促工作，比單獨使用某一方法產生的效果更好，并且更加節約能量，工程使用價值非常大。較為典型的混合控制設置有主動控制與耗能減震結合、錨索系統與鎮定錨索控制系統結合、主動控制與基礎隔震結合、TMD與AMD結合[3]。相結合所產生的優秀的混合控制方案，在兩種被動的控制方法作為結構的保護裝置時，主動控制系統回座位結構抵御地震的原件，是結構遭受破壞之前的最后一道保護膜；被動控制作為整個系統的主體，主動控制降低了對被動控制系統的限位控制，并為被動控制系統提供了恢復所需要的能量。

三、結束語

在當前建筑工程施工中控制技術的應用與研發中仍然存在著一些問題需要改進與完善，傳統的抗震結構雖然能夠通過加固自身達到抗御的效果，但是實際作用于安全性無法得到十足的保障，有較大的不確定性。所以，在當下，要采用振動控制技術滿足當下建筑施工的需求，必須要加強研發，加上當下的優勢已經十分顯著，只要推進廣泛應用，發展前景必然一片光明。

參考文獻：

[1]任俊杰.淺談建筑工程施工中的振動控制技術及其發展[J].建筑工程技術與設計，2015（20）.

[2]羅鋒.淺談建筑工程施工中的振動控制技術及其發展[J].房地產導刊，2015（23）.

[3]吳厚勇.探析土木建筑工程施工的振動控制技術及其發展趨勢[J].房地產導刊，2015（16）.