振動控制技術(shù)在土木結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用

徐丹

摘要：將振動控制技術(shù)應(yīng)用在土木結(jié)構(gòu)工程中，不僅可以取得顯著的成效，而且具有著非常好的發(fā)展前景。為了加快我國土木工程的發(fā)展步伐，提高房屋建筑的質(zhì)量與安全，就要加大對振動控制技術(shù)的研究、實(shí)踐與應(yīng)用，才能發(fā)揮其價(jià)值與作用。

關(guān)鍵詞：振動控制技術(shù);土木結(jié)構(gòu)工程

對于高層建筑來講，非常容易受到地震、強(qiáng)風(fēng)、海浪等帶來的振動與影響，最終影響建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)，縮短其使用壽命，直接威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此就需要注重結(jié)構(gòu)控制工作，通過振動控制技術(shù)的應(yīng)用，來有效抵御、削弱各種振動勢能，提高土木結(jié)構(gòu)的延展性、承載負(fù)荷力、穩(wěn)定性。

1 振動控制技術(shù)簡介

在人們生活質(zhì)量水平不斷提高的同時(shí)，對于房屋建筑的質(zhì)量也提出了很高的要求。影響房屋建筑質(zhì)量與安全的因素分別為人為因素、自然因素，這些都將影響著房屋建筑的使用壽命以及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。尤其是自然因素中的地震，將會造成建筑物的大量破壞，甚至出現(xiàn)坍塌。要想保障房屋建筑的質(zhì)量與安全，就必須對地震中產(chǎn)生的振動進(jìn)行有效控制，才能直接減輕地震造成的損失。而房屋建筑的振動，主要是因?yàn)樵诘卣鸹蛘邚?qiáng)風(fēng)的作用下，土木結(jié)構(gòu)將其能量直接吸收，進(jìn)而引起了振動反應(yīng)[1]。而振動控制技術(shù)，就是降低土木結(jié)構(gòu)工程在地震或強(qiáng)風(fēng)作用下的振動力度，最終來提高房屋建筑的承載負(fù)荷力、變形能力等。現(xiàn)如今的振動控制技術(shù)，可以分為主動控制、被動控制、半主動控制三種，能夠從多個(gè)角度與方面，對于土木結(jié)構(gòu)振動的控制，有著非常顯著的成效。

2 振動控制技術(shù)在土木結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用

2.1 隔振技術(shù)

隔振技術(shù)，就是指隔離地震或強(qiáng)風(fēng)帶來的振動。該技術(shù)是在土木結(jié)構(gòu)工程的基底處，通過控制結(jié)構(gòu)的設(shè)置，來避免或者減輕地震所產(chǎn)生的作用力，防止房屋建筑變形。主要分為以下兩種：第一，為在現(xiàn)代橡膠化工技術(shù)的使用下，通過橡膠支座的設(shè)置，來阻隔地震所產(chǎn)生的振動，保障房屋建筑穩(wěn)定[2]。第二，通過鉛芯橡膠墊的使用，來提高隔振層的抗變形能力。在該方案中，其臨界阻尼比可以增加百分之十左右，能夠滿足各種施工建設(shè)要求，并且耗費(fèi)的資金較少。

2.2 消能減振技術(shù)

土木結(jié)構(gòu)工程中的消能減振技術(shù)，可以通過在土木結(jié)構(gòu)中的連接縫、節(jié)點(diǎn)處，通過消能裝置的安裝;也可以將土木結(jié)構(gòu)的非承重構(gòu)件，設(shè)計(jì)為消能桿件。這樣就可以削弱地震或強(qiáng)風(fēng)帶來的作用力，促使整個(gè)土木結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)變形增大時(shí)，消能構(gòu)件與裝置就會開始工作，來產(chǎn)生阻尼比，削弱其能量與作用力。還可以將這動力勢能或者彈性勢能，轉(zhuǎn)化為熱能快速消耗，來保護(hù)房屋建筑的穩(wěn)定性。其主要分為以下幾種：第一，鋼耗能器。軟鋼，在地震或強(qiáng)風(fēng)能力的吸收中，一旦進(jìn)入塑性范圍，就會快速恢復(fù)原狀，并且保持特性不便。這樣就可以將動能轉(zhuǎn)化為熱能釋放與消耗，保持房屋建筑的穩(wěn)定[3]。現(xiàn)如今，在土木結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用中，還研發(fā)了多種鋼耗能器，有效的增加了其穩(wěn)定性、滯回性，并且降低了各種因素的影響力度。第二，鉛阻尼器。鉛材質(zhì)，具有著很強(qiáng)的可塑性、穩(wěn)定性、延展性、柔性，并且受各種外界因素的影響較低。在變形時(shí)，能夠快速吸收大量的能力，而且具有記憶功能，能夠快速恢復(fù)原來的形態(tài)。第三，粘彈性阻尼器。該裝置是由粘彈性材料與約束鋼板疊合而成，能夠通過粘彈性材料的剪切滯回變形，來有效增加阻尼比。然后將彈性勢能與動能吸收，通過熱能的轉(zhuǎn)化進(jìn)行消耗，來降低振動。其中，還可以將粘彈性材料進(jìn)行優(yōu)化改良，來研發(fā)出更加高效的減振裝置。第四，復(fù)合型耗能器。復(fù)合型，就是指將兩種或兩種以上的材質(zhì)進(jìn)行重組，將其制作成高效的耗能減振裝置。這種裝置的應(yīng)用范圍廣，應(yīng)用效果顯著，消耗的物力與財(cái)力也比較少，廣泛的應(yīng)用國內(nèi)外多個(gè)土木結(jié)構(gòu)工程施工建設(shè)中。

2.3 調(diào)諧液體減振

通過大量的研究與反復(fù)試驗(yàn)，調(diào)諧液體減振技術(shù)也開始應(yīng)用在土木結(jié)構(gòu)工程中，并且取得了顯著的成效。該技術(shù)主要是通過將容器尺寸與容器內(nèi)液體深度的調(diào)整，促使液體的晃動頻率與土木結(jié)構(gòu)的振動頻率保持一致，這樣就可以實(shí)現(xiàn)振動能量的吸收與消耗。在實(shí)際應(yīng)用中，可以將其放置在房屋建筑的框架與非結(jié)構(gòu)單元中，就可以有效阻隔與削弱振動勢能，延長房屋建筑的使用壽命。此外，還可以借助現(xiàn)代化信息技術(shù)，比如智能控制算法等，對調(diào)諧液體減振技術(shù)進(jìn)行改革優(yōu)化，主動來控制器與建筑主體之間的關(guān)系，然后進(jìn)行頻率的改變，來提高控制效果。還可以實(shí)現(xiàn)被動控制與主動控制的協(xié)調(diào)合作，節(jié)省更多的成本費(fèi)用。

3 結(jié)語

綜上所述，將振動控制技術(shù)應(yīng)用在土木結(jié)構(gòu)工程中，不僅可以保障房屋建筑的質(zhì)量與安全，延長其使用壽命;還可以保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，促使土木工程獲得長遠(yuǎn)持續(xù)發(fā)展。因此在今后的土木結(jié)構(gòu)工程中，就可以通過隔振技術(shù);消能減振技術(shù);調(diào)諧液體減振等技術(shù)的應(yīng)用，來保障房屋建筑的安全。

參考文獻(xiàn)

[1]杜琨，振動控制技術(shù)在土木結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用[J]，安徽建筑，201 8，12（3）： 76-77.

[2]陽橋.關(guān)于土木工程結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)的探討[J].建材與裝飾，2019，（18）：4-5.