多层高层建筑结构减震控制策略探讨

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【摘要】2008年汶川大地震后，地震灾害呈现增多趋势，这对建筑行业影响巨大。本文针对多层和高层建筑结构减震控制进行详细分析，并提出相应的解决对策，以充分保障建筑质量，为今后的减震控制体系提供参考意见。

【关键词】多层和高层建筑；结构减震；减震控制

1.多层和高层建筑结构减震控制体系的发展现状

1.1结构减震控制技术的发展

1.1.1结构减震控制体系的探索阶段20世纪70年代，我国针对结构减震控制技术的研究理念已初具雏形，其中结构减震控制技术囊括了：隔震、消能、减震等控制理念。此理念提出后，相关单位对其实施了一系列的分析与实验，并在不断研究后肯定了结构减震控制体系的可操作性。这对日后的结构减震控制技术的发展具有十分重要的意义。

1.1.2结构减震控制体系的试验阶段经过不断研究与试验，在20个世纪80年代，国内对结构减震控制体系进行了科学合理的地震测试，并成功地通过了测试，结构减震控制体系进入新时代，这对于未来的结构减震控制体系的发展具有里程碑式的意义。此后，结构减震控制体系的发展朝着更加高效安全的目标迈进。

1.1.3结构减震控制体系的应用阶段在结构减震控制体系通过相关的地震测试之后，行业内对体系也进行了充分的规划发展，在此基础上也将结构减震控制技术充分地利用起来。在使用结构减震控制技术的过程中，将理论知识与实践内容科学合理地结合在一起[1]。此外，还结合实际情况来对建筑结构减震控制技术充分地利用。如今，国内的多层和高层建筑结构减震技术已经普及到了全国，并经过不断的应用与发展使得技术更加高效稳定。

1.2结构减震控制技术的现状

1.2.1隔震应用在建筑结构减震控制体系中，减震技术的理论分析与实际研究较为充分，通过隔震技术理论的应用，在实际工程案例中，表现出了较好的减震效果。在隔震技术的应用中，夹层橡胶隔震技术是目前最为成熟与稳定的隔震技术，在多层和高层建筑物中都有着良好的表现，减震效果极佳。在对夹层橡胶隔震技术进行应用时，需要进行严格的质量把控，杜绝劣质橡胶隔震制品流入市场。在精确计算后，在多层和高层建筑中进行应用。在使用夹层橡胶隔震技术时，要充分保障消能装置的使用寿命与稳定性，发挥出最大隔震效能。一般来说，夹层橡胶隔震技术一般在三十层及以下的高层建筑物中应用较为广泛[2]。

1.2.2消能减震应用消能减震技术的应用同样是十分稳定且有效的，此类技术在理论分析与实际研究试验中表现良好，可以应用在高层建筑、桥梁等工程。消能减震技术的应用需要保障其使用期。消能减震技术一般应用在十五层及以上的高层建筑，还可以应用在管线、塔架等具有高耸特点的建筑上。

1.2.3频率调节减震应用频率调节减震技术在实际应用中也取得了较好的效果。此类技术有着极强的稳定性，且在理论分析与实际研究实验中表现良好。在此类技术的应用中，要对其配置阀门进行合理调节才能保障其稳定性。频率调节减震技术主要应用在多楼层的较高建筑物中[3]。

1.2.4主动减震控制应用主动减震控制技术还处在一个发展阶段，但其实验效果良好，应用在建筑物中可以充分地进行减震控制。此类技术已经在一些建筑工程中予以应用，但值得一提的是，技术的应用制度尚未完善，与之配套的技术还未及时跟进等相关问题还未得到有效解决。此类减震技术主要适用于对减震要求较高的建筑物，例如桥梁等。

1.2.5组合减震控制应用组合减震控制技术目前还处在发展阶段，在进行减震控制的过程中，还需要做到一些改良与升级，有效降低控制体系的不足与缺陷。组合减震控制技术一般应用在各类建筑物中，普适性较强是此类技术的优点。

2.控制结构减震控制体系的具体策略

2.1结构减震控制体系

2.1.1将阻尼器作为消能构件新型的结构减震控制技术是将阻尼器作为消能构件，这对于传统技术中消能构件来说是更加科学合理的。传统技术中的消能方法一般都是采用将建筑物中的承重构件作为消能构件，一旦发生地震等相关不可抗力因素，建筑物因为需要消能，损坏的都是承重构件，这对于建筑物的修复来说是极其困难的。现有的阻尼器消能构件的耗能能力完全高于地震消能时所需要的能量，这对于建筑物来说是极其安全稳定的。因此，以阻尼器为消能构件的结构减震方法是极其科学合理的，对于建筑物的安全来说具有充分的保障作用。

2.1.2消能构件修复更换更加合理新型的控制结构减震控制体系中，对于消能构件的修复与更换是较为便捷合理的，震后快速修复更换部件，不仅可以将建筑物快速恢复到正常状态，还可以使建筑物迅速地投入使用。此外，对于可利用的结构的抗侧力构件来说，可以不用再另外进行设置消能构件，这无疑大大提高了控制效率。

2.1.3高效衰减地震反应消能减震体系技术被广泛地应用在高层和多层建筑结构中，并且已经经过多重实验与测试，其消能减震体系的应用性是极为普遍的。在对一些高烈度区的重要性建筑物，例如：站房设计进行减震保护的过程中，应用效果较为良好，在全国同类型的建筑工程中已经广泛地进行应用。通过实际经验得知，地震时导入地面时的能量数值，进行相应的计算其消能支撑耗能能力是远远大于地震时导入地面的能量的，这对于建筑物来说是具有充分的保障作用的，也是结构消能减震控制的主要目的所在，对于未来的多层和高层建筑结构减震控制技术的发展极具现实意义。

2.2结构被动控制减震体系

2.2.1悬吊方式减震结构在应用结构减震控制技术的过程中，可以针对建筑物某个部位加设一个独立的小型结构，这种小型结构可以将原有的结构体系动力进行调整并完全改变。当建筑物的原有结构受到地震等不可抗力因素的冲击后，在强烈震动的同时，小型结构可以利用自身的惯性向建筑物的原有结构施加一个反方向作用力。在这其中，阻尼器也可以发挥自身的作用进行充分的消能减震，将震动能量大幅度降低，这个小型装置被称为调频质量阻尼器，这个小型装置最大的特点就是没有外部能量的输入即可应用。由于调频质量阻尼器的自身特性，现如今已经被广泛地应用在高层和多层建筑物、高耸类型的建筑物当中。悬挂式的调频质量阻尼器一般是悬挂在建筑物中的某个部位，悬吊式调频质量阻尼器可以进行双向的自由摆动，现如今的悬吊式调频质量阻尼器通常是由高层或多层建筑中的水箱所代替，其物理作用是相同的。

2.2.2支撑方式减震结构支撑式调频质量阻尼器一般是支撑在建筑物结构的某个部位上，它的特点是可以进行双向滑动，支撑式调频质量阻尼器中包含了一个双向的阻尼器与双向的弹簧，它通常安装在多层和高层建筑结构的最顶端。

2.2.3碰撞方式减震结构碰撞式调频质量阻尼器通常是设置在建筑物结构中某个位置的，它的形状类似于一个悬挂着的撞锤。当建筑物结构受到地震等不可抗力因素的冲击时，建筑物结构会发生强烈的震动，此时碰撞式调频质量阻尼器中的撞锤碰撞到建筑物的原有结构上，可以将建筑物结构发生的震动大幅度降低。此外值得一提的是，需要在碰撞式调频质量阻尼器附近设置一个消能装置。碰撞式调频质量阻尼器一般来说，应用在高耸型建筑上的居多，例如：烟囱、塔架等等。

2.3结构主动控制减震体系

结构的主动控制减震体系通常来说是在利用外部能源的基础上，在建筑物受到地震等不可抗力因素的冲击，建筑物结构发生剧烈震动时，主动控制减震体系可以对建筑物机构的特性进行及时的改变，对建筑物结构进行充分的控制力牵引，将冲击力量大幅度地降低。结构主动控制减震体系的特点主要是依靠外部的力量进行控制，因此可将该种控制减震体系作为主动控制减震体系。主动控制减震体系降低震动力量是由以下方式步骤所进行的。首先，在建筑物上发生震动的部位安装一个传感装置，然后通过这个传感装置所获取到的地震能量数值反馈给计算机，经过高度的信息技术计算处理后，再由计算机系统向驱动机构发送相应的数据信号，指令调频质量阻尼器施加控制力。在此基础上对建筑物的结构特性等方面进行改变，将建筑物结构所发生的剧烈震动情况大幅度降低，以此来保证建筑物结构的稳定性。此外值得一提的是，由于调频质量阻尼器的种类不同，结构主动控制减震体系也有所不同，当前的主动控制减震体系主要分为两种，第一种是基于附加小型装置是主动调频质量阻尼器时的主动调频质量阻尼器；第二种则是基于附加装置并不是一个结构体系时，利用拉索来进行减震的主动拉索控制体系。在当前的建筑工程中，已经被广泛地应用在各类多层和高层建筑物中了。

3.结语

总而言之，目前多层和高层建筑结构减震控制策略不仅已经逐渐取代了以往的老式结构减震方法，而且为未来的结构减震控制发展提供了参考性的意见，打下了坚实的基础。因此建筑行业从业者要积极对结构减震技术进行科学合理的研究，并发展更加高效安全的结构减震控制技术来服务社会。

参考文献

[1]曹梦雪，赵丹，黄侃如，恩禾，朱宇，颜喜林.一种具有抗风减震装置的高层建筑[J].科技资讯，2020，18（30）：53-54+57.

[2]龙帮云，刘殿华.建筑结构抗震设计[M].南京东南大学出版社：，201707..

[3]吴林.多层和高层建筑结构减震控制新体系[J].住宅与房地产，2015（25）：168.

作者：高云娇 单位：中铁第五勘察设计院集团有限公司