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刘振洪
海门市轻工建筑安装工程有限责任公司
【摘 要】我国属于地震频发的国家之一，唐山大地震、汶川大地震造成了巨大的经济损失和人员伤亡，新建楼房需采用防震性能好的建筑材料和方法，提高建筑结构隔震、减振性能，建筑结构的稳定性很大程度上取决于楼房的隔震、减振能力。文章首先分析了隔震、减振的原理，介绍了相关的技术，并探讨了建筑结构隔震、减振控制应用与趋势，为建筑结构隔震、减振和振动控制提供参考与借鉴。
【关键词】建筑结构；隔震；振动控制；类型；研究
近年来，人们的安全意识逐步增强，对建筑质量的要求越来越高，建筑结构隔震、减振与振动控制应用越来越多，实践中也取得了很大的进步。为了最大最大程度上降低震动给建筑带来的损害，应从材料、结构和地形等多个方面进行分析[1]。文章在对建筑结构隔震、减振原理介绍的基础上，探讨了各种技术应用和发展。
一、建筑结构的隔震、减振原理
传统建筑结构设计中，通常以“大震震不倒，设防烈度可修，小震震不坏“为建筑防震设计的标准。但一般而言，建筑结构主要依靠结构吸收变形，来消减地震造成破坏的力量。根据设防标准设计建筑结构，对于中小型地震，可通过变形设计抵消地震破坏力量，此方法具有可行性，而遇到大地震，则无法确保建筑结构的安全。这也是专家工程师研究新结构设计的根本原因所在。
（一）隔震原理
建筑结构防震系统通常是在隔震层设计的，其将建筑结构分为下部结构、隔震层和上部结构3部分。此种结构设计可降低地震破坏力，将下部结构力量传到隔震层，并经隔震层后的抗震装备，消耗和吸收掉大部分的破坏能量，并将另外一小部分能量转移至上部结构[2]。在设计建筑结构中隔层时，需对上部结构做出一定改变，以应对可能由地震而引起的一系列反应，确保建筑上部结构遭遇强烈地震时处于弹性状态，不至于被破坏。
（二）减振原理
耗能减震结构是指建筑结构抗侧力装置，经过有效耗能部件设置进一步实现减振。在建筑结构遭受地震侵袭时，耗能装置与部件可产生弹塑性，通过产生变形来吸收、消耗地震所带来的巨大能量波，使其不能造成巨大的破坏，从而达到有效控震、减振的目标[3]。减振原理与隔震原理恰好相反，也是抗震技术的重大突破之一。
在建筑结构中，隔震、减振技术主要应用于被动减震，属于消能构件减震体系。这一结构体系非承重构件属于消能装置结构减震体系，一般包括摩擦耗能支撑、耗能较差支撑、消能支撑，以及耗能偏心支撑、耗能隔撑等。消能剪力墙包括竖缝消能剪力墙、周边缝消能剪力墙和横缝消能剪力墙。在遭遇较强地震时，建筑结构部位会发生较大宾星，此部位的阻尼器可发挥重要的消能作用。
主动控制减震体系是指利用外部能源，兼有主动控制和被动控制两种优点。其中，主动控制效果，是通过较小的电能来调节和改变结构性能，减少地震破坏，适用于改善工程结构的抗震设防。混合控制是被动控制与主动控制相结合的一种控制形式，采用复合控制方法所以称之为复合控制，一般常用的形式是HMS。三种控制方式在使用中，均需实时观测结构反应，实时分析与反馈控制，由于系统结构负责，因此在推广应用上收到了诸多现实，而增加了结构阻尼、防止共振的被动控制技术，在工程中得到了广泛应用。
二、建筑结构振动控制技术分析
传统建筑结构抗震设计中，通常利用结构自身消耗吸收地震的巨大能量波，以实现降低地震破坏的目的。在遭遇中小地震时，此种设计可起到良好的作用，但事实上此种设计是一种消极抵抗地震的设计。因此，积极应对地震的方法需加大研究，通过应用结构振动的控制技术来达到有效抗震的目的。目前，建筑结构振动控制技术主要包括以下几种“
（一）主动控制技术
主动控制技术是指借助外部能量实现减振控制目的的一种技术，通过外来振动相反控制力的施加，实现建筑结构减振控制目的。主动控制技术原理包括四点：一是监测建筑而机构外部刺激与动力响应使用传感器；二是传感器监测获取的数据均传输到计算机；三是经计算机程序定义的计算方式，准确计算出需施加的力度；四是在外部能源驱动之上，产生对系统有效的控制力度[4]。
（二）混合控制技术
混合控制技术是指主动控制技术和被动控制技术联合作用的技术，综合了两者的优点，通过被动装置控制消耗地震破坏力量，并且通过主动控制装置的有效利用，确保有效控制地震的效果[5]。因此，在建筑结构设计之中，混合控制技术有着良好的应用，有着很高的应用价值。混合控制装置有阻尼耗能装置、主控制值混合装置等。
（三）被动控制技术
在建筑结构振动控制中，被动控制是指不借助外力量来进行地震控制的一种控制技术，该技术一般是经过建筑结构某个空间部位，添加子系统或经过建筑结构自身构造设置一系列特殊点，有效改善建筑结构自身特性。在控制技术中，被动控制技术是研究的重点之一，并且实际应用范围也越来越广。
（四）半主动控制技术
对主动控制技术的利用就是半主动控制，其是将建筑结构地震中的参数给予科学合理的自动调节，来达到有效减振的目的。这种半主动控制技术，也需要寻求外部力量，但用不到强电，仅需利用弱电便可。半主动控制及时经常用于开关控制中，并经过一系列操作来控制系统工作状态，对建筑结构力特性有一定改变。
在上面介绍的四种技术中，主动控制技术效果最佳，但由于建筑体型巨大，因此需要利用更多的外部能源。同时，主动控制装置与程序算法相当复杂，主动控制技术应用少于其他三种技术。而被动控制技术减振效果好、造价低、易实现，成为四种技术中一种应用广和发展快的控制技术。
半主动控制技术是介于被动控制与主动控制之间的技术，其控制精度高，且造价低，技术应用的前景广阔。而混合控制技术，由于是多种控制技术的联合，集合了多种控制技术的优点，也有着广阔的发展空间。
三、建筑结构隔震、减振控制的发展趋势
由于旧楼房遭遇震动时，可能有强烈的在震动感，传统建筑模式均被建筑材料和方式取代。但目前所涉及的建筑结构均是在以往建筑结构上发展而来，因此要从大幅度提高建筑楼房的防震力度，需按照可续，准确分析建筑地理位置、适用的建筑材料，如果建筑结构发生了根本的转变，则可提高建筑的耐用度和防震度。
在减小建筑结构相对位移反应与变形中，增大阻尼可增加结构的绝对速速，对内部人员带来不利影响[6]。同时，由于不同专业和学科间开展了交叉研究，应促进机构、装置和配套技术尽快形成新产业，加快新技术的推广应用不发，为人类营造更加安全和舒适的建筑环境。
结语：
建筑结构的隔震、减振设计是建筑设计的重要组成部分，关系到建筑结构的抗震性能，更直接关系到人们的财产安全和生命安全，需要给予高度重视。在本文中，笔者首先分析了建筑结构隔震、减振原理及其应用，并介绍了主动、被动、半主动和混合控制技术，及其未来发展，最后探讨了建筑结构隔震、减振和控制的未来发展趋势，为建筑结构隔震、减振与控制提供参考与借鉴。
参考文献：
[1]周锡元，阎维明，杨润林.建筑结构的隔震、减振和振动控制[J].建筑结构学报，2012，02：2-12+26.
[2]张宇彤.建筑结构的隔震减振和振动控制分析[J].山西建筑，2012，24：58-59.
[3]许善彭.建筑结构的隔震、减振控制分析[J].民营科技，2011，03：323-324.
[4]吴嘉强.浅谈建筑结构的隔震、减振和振动控制[J].中国新技术新产品，2011，13：189-190.
[5]万骏.建筑金属结构的隔震减振和振动控制分析[J].中国建筑金属结构，2013，08：6-8.
[6]王俊山，张伟杰.建筑结构隔震、减振控制分析探讨[J].民营科技（建筑·规划·设计），2014，23：109-191.
海门市轻工建筑安装工程有限责任公司
【摘 要】我国属于地震频发的国家之一，唐山大地震、汶川大地震造成了巨大的经济损失和人员伤亡，新建楼房需采用防震性能好的建筑材料和方法，提高建筑结构隔震、减振性能，建筑结构的稳定性很大程度上取决于楼房的隔震、减振能力。文章首先分析了隔震、减振的原理，介绍了相关的技术，并探讨了建筑结构隔震、减振控制应用与趋势，为建筑结构隔震、减振和振动控制提供参考与借鉴。
【关键词】建筑结构；隔震；振动控制；类型；研究
近年来，人们的安全意识逐步增强，对建筑质量的要求越来越高，建筑结构隔震、减振与振动控制应用越来越多，实践中也取得了很大的进步。为了最大最大程度上降低震动给建筑带来的损害，应从材料、结构和地形等多个方面进行分析[1]。文章在对建筑结构隔震、减振原理介绍的基础上，探讨了各种技术应用和发展。
一、建筑结构的隔震、减振原理
传统建筑结构设计中，通常以“大震震不倒，设防烈度可修，小震震不坏“为建筑防震设计的标准。但一般而言，建筑结构主要依靠结构吸收变形，来消减地震造成破坏的力量。根据设防标准设计建筑结构，对于中小型地震，可通过变形设计抵消地震破坏力量，此方法具有可行性，而遇到大地震，则无法确保建筑结构的安全。这也是专家工程师研究新结构设计的根本原因所在。
（一）隔震原理
建筑结构防震系统通常是在隔震层设计的，其将建筑结构分为下部结构、隔震层和上部结构3部分。此种结构设计可降低地震破坏力，将下部结构力量传到隔震层，并经隔震层后的抗震装备，消耗和吸收掉大部分的破坏能量，并将另外一小部分能量转移至上部结构[2]。在设计建筑结构中隔层时，需对上部结构做出一定改变，以应对可能由地震而引起的一系列反应，确保建筑上部结构遭遇强烈地震时处于弹性状态，不至于被破坏。
（二）减振原理
耗能减震结构是指建筑结构抗侧力装置，经过有效耗能部件设置进一步实现减振。在建筑结构遭受地震侵袭时，耗能装置与部件可产生弹塑性，通过产生变形来吸收、消耗地震所带来的巨大能量波，使其不能造成巨大的破坏，从而达到有效控震、减振的目标[3]。减振原理与隔震原理恰好相反，也是抗震技术的重大突破之一。
在建筑结构中，隔震、减振技术主要应用于被动减震，属于消能构件减震体系。这一结构体系非承重构件属于消能装置结构减震体系，一般包括摩擦耗能支撑、耗能较差支撑、消能支撑，以及耗能偏心支撑、耗能隔撑等。消能剪力墙包括竖缝消能剪力墙、周边缝消能剪力墙和横缝消能剪力墙。在遭遇较强地震时，建筑结构部位会发生较大宾星，此部位的阻尼器可发挥重要的消能作用。
主动控制减震体系是指利用外部能源，兼有主动控制和被动控制两种优点。其中，主动控制效果，是通过较小的电能来调节和改变结构性能，减少地震破坏，适用于改善工程结构的抗震设防。混合控制是被动控制与主动控制相结合的一种控制形式，采用复合控制方法所以称之为复合控制，一般常用的形式是HMS。三种控制方式在使用中，均需实时观测结构反应，实时分析与反馈控制，由于系统结构负责，因此在推广应用上收到了诸多现实，而增加了结构阻尼、防止共振的被动控制技术，在工程中得到了广泛应用。
二、建筑结构振动控制技术分析
传统建筑结构抗震设计中，通常利用结构自身消耗吸收地震的巨大能量波，以实现降低地震破坏的目的。在遭遇中小地震时，此种设计可起到良好的作用，但事实上此种设计是一种消极抵抗地震的设计。因此，积极应对地震的方法需加大研究，通过应用结构振动的控制技术来达到有效抗震的目的。目前，建筑结构振动控制技术主要包括以下几种“
（一）主动控制技术
主动控制技术是指借助外部能量实现减振控制目的的一种技术，通过外来振动相反控制力的施加，实现建筑结构减振控制目的。主动控制技术原理包括四点：一是监测建筑而机构外部刺激与动力响应使用传感器；二是传感器监测获取的数据均传输到计算机；三是经计算机程序定义的计算方式，准确计算出需施加的力度；四是在外部能源驱动之上，产生对系统有效的控制力度[4]。
（二）混合控制技术
混合控制技术是指主动控制技术和被动控制技术联合作用的技术，综合了两者的优点，通过被动装置控制消耗地震破坏力量，并且通过主动控制装置的有效利用，确保有效控制地震的效果[5]。因此，在建筑结构设计之中，混合控制技术有着良好的应用，有着很高的应用价值。混合控制装置有阻尼耗能装置、主控制值混合装置等。
（三）被动控制技术
在建筑结构振动控制中，被动控制是指不借助外力量来进行地震控制的一种控制技术，该技术一般是经过建筑结构某个空间部位，添加子系统或经过建筑结构自身构造设置一系列特殊点，有效改善建筑结构自身特性。在控制技术中，被动控制技术是研究的重点之一，并且实际应用范围也越来越广。
（四）半主动控制技术
对主动控制技术的利用就是半主动控制，其是将建筑结构地震中的参数给予科学合理的自动调节，来达到有效减振的目的。这种半主动控制技术，也需要寻求外部力量，但用不到强电，仅需利用弱电便可。半主动控制及时经常用于开关控制中，并经过一系列操作来控制系统工作状态，对建筑结构力特性有一定改变。
在上面介绍的四种技术中，主动控制技术效果最佳，但由于建筑体型巨大，因此需要利用更多的外部能源。同时，主动控制装置与程序算法相当复杂，主动控制技术应用少于其他三种技术。而被动控制技术减振效果好、造价低、易实现，成为四种技术中一种应用广和发展快的控制技术。
半主动控制技术是介于被动控制与主动控制之间的技术，其控制精度高，且造价低，技术应用的前景广阔。而混合控制技术，由于是多种控制技术的联合，集合了多种控制技术的优点，也有着广阔的发展空间。
三、建筑结构隔震、减振控制的发展趋势
由于旧楼房遭遇震动时，可能有强烈的在震动感，传统建筑模式均被建筑材料和方式取代。但目前所涉及的建筑结构均是在以往建筑结构上发展而来，因此要从大幅度提高建筑楼房的防震力度，需按照可续，准确分析建筑地理位置、适用的建筑材料，如果建筑结构发生了根本的转变，则可提高建筑的耐用度和防震度。
在减小建筑结构相对位移反应与变形中，增大阻尼可增加结构的绝对速速，对内部人员带来不利影响[6]。同时，由于不同专业和学科间开展了交叉研究，应促进机构、装置和配套技术尽快形成新产业，加快新技术的推广应用不发，为人类营造更加安全和舒适的建筑环境。
结语：
建筑结构的隔震、减振设计是建筑设计的重要组成部分，关系到建筑结构的抗震性能，更直接关系到人们的财产安全和生命安全，需要给予高度重视。在本文中，笔者首先分析了建筑结构隔震、减振原理及其应用，并介绍了主动、被动、半主动和混合控制技术，及其未来发展，最后探讨了建筑结构隔震、减振和控制的未来发展趋势，为建筑结构隔震、减振与控制提供参考与借鉴。
参考文献：
[1]周锡元，阎维明，杨润林.建筑结构的隔震、减振和振动控制[J].建筑结构学报，2012，02：2-12+26.
[2]张宇彤.建筑结构的隔震减振和振动控制分析[J].山西建筑，2012，24：58-59.
[3]许善彭.建筑结构的隔震、减振控制分析[J].民营科技，2011，03：323-324.
[4]吴嘉强.浅谈建筑结构的隔震、减振和振动控制[J].中国新技术新产品，2011，13：189-190.
[5]万骏.建筑金属结构的隔震减振和振动控制分析[J].中国建筑金属结构，2013，08：6-8.
[6]王俊山，张伟杰.建筑结构隔震、减振控制分析探讨[J].民营科技（建筑·规划·设计），2014，23：109-191.