試述土木工程減震技術的應用
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摘 要 隨著我國經濟的高速發展，各種土木工程越來越多，對工程的各項性能要求，也越來越高。在傳統的土木工程中，結構抗震經常是通過彈塑性設計的方法，通過加強結構自身的抗震性能來達到減震的效果，這是一種數據被動的減震方式。由于人們對于地震的強度和特性無法進行準確的預估，結構的抗震性能不具備自我調節和自我控制能力，傳統的減震結構設計原則是只防護結構本身，這就使得發生突發性的超過設防烈度地震時，很可能造成房屋嚴重的倒塌事故發生。為此，我將要在本文中對土木工程減震技術的應用進行探討，希望對促進我國土木工程事業的發展，可以起到一定的有利的作用。
關鍵詞 土木工程;減震技術;減震結構
前言
由于土木工程的特殊性，往往要求其具有一定的減震能力，在地震發生后，能夠有效減少地震所造成的傷害[1]。減震結構具有消耗能量的作用，依靠吸能部件的吸能作用，來由此減少地震所造成的傷害，進而達到減震和控制震動的作用。
1 土木工程中減震技術的應用
隔震裝置。裝置往往位于工程的基礎部位，可以有效阻止地震波經過建筑基礎部位傳遞到建筑的上部，能夠在很大程度上降低地震對整個結構體系的破壞，減少地震對工程的不良影響。在土木工程實際建設的過程中，一般會在建筑的基礎部位設置隔震裝置，對于高度較高的工程來說，設置在建筑地層的隔震效果較好，這主要是由于高層建筑設置隔震裝置會延長建筑的自振周期，從而起到減緩振動的作用，目前基礎隔震技術在不斷進步和發展，也越來越多樣化。
耗能減震裝置。在裝置在實際應用的過程中，會在建筑結構內部增加耗能部件，也可以對建筑結構的某些部位增加阻尼器，作為減震的主要裝置，一旦建筑受到了外力的擾動，這些減震部件就會處于彈性狀態，外來的作用力在經過這些彈性部件后，力的大小會大大衰弱，一些特殊載荷和振動載荷進入到建筑結構內部后，還可以起到非常好的保護作用，能夠進一步增加建筑結構整體的穩定性[2]。此外，耗能裝置的種類也非常繁多，按照不同的需求，可以分為不同的體系，其中一種是耗能構建減震體系，其主要包括耗能支撐和耗能剪力墻。此外，還有一種是阻尼減震裝置，其主要包括金屬屈服器、摩擦阻尼器以及彈性阻尼器等。通過采用耗能減震的方式，能夠更進一步提高建筑的抗震穩定性，還可以同其他減震方法配合進行使用，減震性能非常突出，且應用的經濟型較好。當前，在我國很多民用建筑中，很多都采用了這種抗震方式。如果采用傳統的抗震設計方法，在罕遇地震作用下，往往不能有效發揮出作用，梁、柱的配筋率較高，施工難度較大。為了有效解決建筑的減震問題，決定采用粘彈阻尼器的耗能裝置，將建筑的基本頻率提高了近一半左右，使得結構的側剛度能夠滿足實際使用和抗震性能要求。
調諧抗震。該減震裝置在實際使用過程中，是在建筑的主體結構中，增加了一些子結構，在建筑發生震動后，可以有效將震動力轉移到子結構當中，讓震動能量在建筑結構中進行重新分配，柱結構所承擔的振動能量大大減少，可以起到非常好的抗震保護效果。當前在實際的調諧抗震體系中，經常采用的有調諧質量阻尼器、模式質量阻尼器和調諧液體阻尼器等不同的種類，它們都有各自的特點和應用范圍，在實際應用中都有著不錯的實際使用效果。
主動控制減震技術。主動控制減震技術有開環控制和閉環控制兩種方式。在主動控制減震技術的應用中，其主要包括兩個方面，一個是主動控制算法運用處理，另一種是主動控制裝置的研發與應用。在主動控制算法的應用中，主要應用的是現在控制技術，然后根據土木工程的實際應用特點，對算法進行了一定的改進。當前，主動控制算法的種類已經比較多，其中主要包括最優控制算法、瞬時控制最優算法。對于結構主動控制的研究，主要包括控制理論、隨機振動、結構工程等，技術的綜合性比較強。在實際研究過程中，主要使用的是理論分析、數據模擬分析等手段。雖然主動控制技術在經過長時間的發展之后，已經取得了不少的技術成果，但技術在實際應用過程中，往往會暴露出現較多的缺陷。其主要體現在下面幾個方面：①主動控制技術在地震之中的運作問題。日本是一個地震頻發的國家，在低于地震侵襲過程中，已經積累了非常多的經驗。在該技術的實際使用中，經常會發生控制系統由于故障無法得到運行的現象。②時滯方面的問題。在主動控制系統實際運行過程中，由于信號處理、運算、電動私服動作都需要經歷一定的時間，產生時間滯后現象往往比較明顯，對控制系統的實際工作效果造成了不小的影響，為了有效解決這個問題，專家在控制系統中增加了補償環，對系統滯后問題進行了有效的改善。
半主動控制技術。該技術既具有主動控制系統超強的適應性，系統造價也比較合適，具有非常大應用潛力。當前半主動控制技術主要分為兩種類型，一種是主動變剛度控制系統，一種是變阻尼控制系統，這些系統在工作時，可以根據外部載荷的頻譜特性，對系統的剛度值進行變化，讓受控結構可以在每個采樣周期都可以遠離共振狀態，從而達到有效的減震目的[3]。在20世紀，日本就將該技術應用到了部分土木工程當中，在小型地震中發揮出了非常好的效果。主動變阻尼系統是通過控制裝置來使系統結構的阻尼在一個周期之內，在不同的阻尼狀態下進行切換，從而達到有效的減震目的。
混合控制。該控制技術將主動控制和被動控制的特點有效融合了起來，可以進一步提升建筑的抗震能力，但結構設計比較繁瑣，在日本建筑結構設計中經常被使用。在具體設計的過程中，應該詳細調查建筑地區地震的實際情況和地質條件，進而對系統進行有效的優化，實現有效的防震和抗震目的，由于系統的造價較高，其目前應用還較少。
2 結束語
土木工程結構抗震設計在工程后期應用中發揮著非常大的作用。土木工程抗震技術在經過多年的發展之后，技術已經越來越完善，技術的種類也越來越多。這些技術都有各自的優點，應該根據工程抗震的實際需要，選擇合適的抗震技術。
參考文獻
[1] 李華志，苗嘉勇.建筑結構的隔震減震技術[J].山西建筑，2007，（36）：22-23.
[2] 羅佳川.淺談房屋隔震和消能結構減震技術措施[J].農村實用科技信息，2012，（02）：35-36.
[3] 趙宏旭.高層建筑結構隔震減震技術研究[J].湖南科技學院學報，2009，（08）：57-58.
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