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摘要：建筑作为人民生活的场所，更值得我们区深入探究如何加强其抗震性。结构减震控制是通过增加某些结构部位的强度和变形能力提高建筑结构的抗震性能，是土木工程中有效的防灾减灾方法。文章将就土木工程结构减震控制技术作简要的分析，希望对今后相关工程的研究提供借鉴。
关键词：土木工程:结构减震；原理；控制方法
结构减震控制技术是一门科学性和技术性很强的应用科学，在结构设计中应用减震控制技术，能很好地减小地震反应从而降低抗震等级，同时建筑物的总造价增大不多。随着结构减震技术的发展，减震控制系统的造价也在不断降低，土木工程减震结构建筑的经济效益将会越来越凸显，未来，结构减震技术和方法必将成为土木工程重要发展和应用趋势。
1结构减震控制技术的基本原理
结构减震控制指的是在建筑结构的某个特定部位设置某种控制装置、机构或种子结构，当结构出现振动的时候，主动或液压质量振动被动的施加外力来改变或调整结构的动力作用或动力特性，从而有效降低结构的振动反应，其最终目的就是通过采取一系列控制措施和方法，降低建筑结构在地震等强动力荷载下的反应，增强建筑结构的稳定性能，为建筑结构的安全性提供保障。由地震反应谱我们了解到，随着周期的不断加大，其加速度的反应谱就会逐渐的缩小，一般低层建筑的刚度是较大的，所以其周期是比较短的，在地震的时候其中的加速度是相对比较大的，所以假如我们采取一个相应的措施加大了其延长结构基本的自振周期，使其远离场地的卓越周期，使得结构的基频始终处于一个地震能量高的频段以外，就可以有效地降低其建筑物的输入加速度。
总之，结构减震控制根据是否需要外部能量输入可分为被动控制、主动控制、半主动控制、智能控制和混合控制。其中，被动控制指在结构的某些部件附加耗能装置或子结构系统，或对结构自身的某些构件作构造上的处理以改变结构体系的动力特性。被动控制不需要外部能量输入提供控制力，控制过程不依赖于结构反应和外界干扰信息。而且因其具有构造简单、造价低、易于维护及无需外部能源支持等诸多优点，所以引起工程界的广泛关注，成为应用开发的热点，因而许多被动技术日趋成熟，并在实际工程中应用。
2土木工程结构减震的控制方法
2.1被动控制
被动的控制根本就不需要提供外部的能量，然而就得通过隔震、减震装置来消耗振动的能量，同时还得阻止振动在结构之中的传播，它具有不要外界能源支持、比较容易维护、造价也是相对比较低、构造简单等等的众多优点而被广泛的应用。被动控制主要包括了调谐减震、基础隔震以及耗能减震。
（1）基础隔震的研究主要则是研究开发出性能卓越并且价格低廉的隔震装置。在上个世纪的70年代末期提出了叠层橡胶支座隔震方法以及技术，这样结构基础隔震则进入到了蓬勃发展的阶段。开发出一批应用相当广泛的隔震装置有夹层橡胶垫隔震装置、铅塞滞变阻尼器隔震装置、粉粒垫层隔震装置、基底滑移隔震装置、钢滞变阻尼器隔震装置、悬挂基础隔震装置以及混合隔震装置等等。当前基础隔震的使用比较广泛，隔震结构的分析以及设计方法逐渐成熟。目前世界已经建成上千座隔震建筑以及桥梁，同时呈现出良好的减震效果。
（2）耗能减震。耗能减震技术就是把结构物中的某些构件(如剪力墙、支撑等等)，设计成的耗能部件或是在结构物的某些部位(连接处或是节点)来设置其阻尼器，在小荷载的作用之下，阻尼以及耗能杆件可以处于一个弹性的状态，在强烈地震的作用之下，耗能装置首先进入的是一个非弹性的状态，大量消耗输入到结构之中的能量，这样就可以使得主体的结构避免进入一个明显的非弹性状态，从而就可以保护主体结构不会受到破坏。我们按照其耗能装置的不同，耗能减震体系有可以分为不同的体系，一种是耗能构件减震体系，其中常用的耗能元件有耗能剪力墙(如横缝剪力墙、竖缝剪力墙、周边缝剪力墙、剪力墙等等)以及耗能支撑(比如，方框耗能支撑、圆形耗能支撑以及形偏心耗能支撑等等)，然而另一种则是阻尼器耗能减震体系，其中及包括了摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器以及弹塑性耗能器(软钢耗能器、铅挤压阻尼器以及记忆合金耗能器等)等等。
（3）调谐减震。调谐减震主要是通过在建筑主体结构中附加一些子结构的方法，使主体结构在强震作用下，振动发生转移，结构中的震动能量就能在原结构与附加结构之间得到重新的分配，大大降低了震动对原结构带来的破坏。常用的调谐减震系统有调谐质量阻尼器、模式质量阻尼器、质量泵、调谐液体阻尼器、液压质量振动控制系统等，这些调谐减震系统能够有效减小地震反应。
2.2主动控制
主动控制是主要是以现代控制理论为基础，通过外部能源的有效利用以及对结构反应的实时监测，当结构受到激励振动的时候，计算出控制力，对结构施加控制力或者改变结构的动力特性，迅速将结构的振动反应降到最小，从而使结构在受派动过程中仍然能够保持原始状态，避免结构出现致命性损坏。目前有关主动控制的研究内容主要分为主动控制算法和主动控制装置研究两部分。主动控制装置主要有主动质量阻尼系(AMD)、主动拉索系统(ATS)、主动支撑系统(ABS)、主动空气动力挡风板控制系统(ADA)和气体脉冲发生器控制系统(PC)等。主动控制算法是主动控制的基础,它的目标是使主动控制系统在满足其状态方程和各种约束条件下,选择合适的增益矩阵,寻找最优的控制参数,使系统达到较优的性能指标,实现对结构的最优控制。
2.3混合控制
混合控制是将主动控制和被动控制联合起来应用，即将主动控制和被动控制同时应用于同一建筑结构减震中，可以将主动控制和被动控制两种方法的优点充分发挥出来，弥补了单一控制方法的制约和不足，只需要小功率的能量输入就能直接提供控制力，控制效果非常明显，调谐范围得以扩大，结构抗震系统的稳定性、实用性和安全性大大提升。目前，混合控制有主动质量阻尼系统(AMD)与调谐质量阻尼系统(TMD)或调谐液体阻尼系统(TLD)的混合控制，主动控制与基础隔震的混合，主动控制与耗能减振的混合，液体质量控制系统和主动质量阻尼系统的混合。目前，隔震和耗能减振的混合控制应用较为广泛。世界上第一个安装混合质量阻尼器(HMD)控制系统的建筑是日本东京清水公司技术研究所的7层建筑。我国南京电视塔采用了主动质量阻尼系统AMD与调谐液体阻尼系统TLD相结合的混合控制系统来控制风振。
2.4智能控制
结构智能控制包括采用智能控制算法和智能驱动或智能阻尼装置2类。当结构遇到强烈的地震作用时可能进入非线性,结构构件的承载力和刚度发生退化,实际结构模型修正是结构振动控制的一个突出问题。智能控制算法正是为了解决这一问题而引入的。智能控制算法可以不依赖精确的结构模型,或者具有很强的学习及调整逼近能力。目前研究的结构智能控制算法主要有:（1）模糊控制算法。模糊控制主要通过状态输出和控制输入的模糊逻辑关系,即模糊控制规则来实现系统的调节或控制。（2）神经网络控制算法。人工神经网络具有很强的非线性逼近、自学习和自适应、数据融合以及并行分布处理等能力,在多变量、强非线性系统的辨识、建模和控制中有明显的优势和应用前景。另一类结构智能控制是指采用诸如磁(电)流变液体、压电材料、磁(电)致伸缩材料和形状记忆合金等智能驱动器的主动控制或智能阻尼器的半主动控制。
3结语
随着土木工程建筑高度的不断增加以及轻质材料的广泛应用，建筑物的刚度大大降低，难以抵抗突如其来的地震灾害。随着结构减震技术的发展，减震系统造价不断减低，减震房屋的经济效益会越来越突现。结构减震技术代表着未来抗震技术的发展方向，值得大力推广应用。
参考文献
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