浅谈建筑结构振动控制

55科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI ON 2008NO .27SC I ENCE &TECH NO LOG Y I NFOR M A TI O N 建筑科学1建筑结构振动控制概述自从1972年美籍华人J P T Ya o 提出了土木工程结构控制的概念以来,结构控制的研究从理论、实验到实际应用等方面得到了突飞猛进的发展。

随着现代都市建设的飞速发展,高层建筑和高耸结构不断涌现。

在地震和风荷载作用下,高层建筑的受迫振动使得结构上居住的人有严重的不舒适感,甚至造成结构损伤直至破坏,危害结构的安全性。

传统的抗震结构体系是通过增强结构本身的性能来“抗御”地震作用的,即由结构本身储存和消耗地震能量,以满足结构的抗震设防要求。

但由于人们尚不能准确的估计结构未来可能遭遇的地震的强度和特性,而按传统方法设计的结构其抗震性能不能具备自我调节与自我控制的能力,因此在这种不确定性的地震作用下,结构很可能不满足安全性的要求,而产生严重破坏,甚至倒塌,造成重大的经济损失和人员伤亡。

结构振动控制是指利用传统的控制方法或智能控制理论,在结构特定部位设置某种控制装置、或某种机构、或某种子结构或施加处力,改变或调整结构的动力特性和动力作用,以减小结构振动反应的技术。

结构振动控制系统的基本部件为传感器、处理器和作动器。

传感器感受外部激励和结构状态的变化信息;处理器接受这些信息并依据一定的控制算法计算所需的控制信号;作动器则产生的所需的控制力并作用于结构。

2结构振动控制发展在学术研究日益深入的同时,结构振动控制的工程应用在过去的30多年的时间中也取得了较大进步,特别是在日本、美国、加拿大、新西兰等经济发达国家,其中日本处于领先地位。

目前,日本安装控制装置的建筑物已达600多栋,其中安装主动和半主动控制装置的建筑物有20多栋,安装隔震装置的有500多栋,其余的为其他被动控制装置。

与上述国家相比,我国在结构震动控制的工程应用方面的差距很大,已安装控制装置的建筑物的数量极其有限,其中又以隔震装置比较常见。

建筑结构振动控制与减震技术建筑结构振动是指建筑物在受到外力作用或自身受到激励时产生的动态响应。

振动会带来很多问题，比如噪音、不稳定性和疲劳等。

为了保证建筑物的安全性和舒适性，振动控制和减震技术成为了十分重要的领域。

本文将介绍建筑结构振动控制与减震技术的原理与应用。

1. 介绍建筑结构振动的原因和影响建筑结构振动的主要原因包括地震、风载、人员活动以及机械设备等因素。

振动会导致建筑物的不稳定性，并对建筑内部设备和居住者产生不良影响，如噪音、疲劳等。

因此，对建筑结构振动进行控制和减震十分重要。

2. 振动控制的方法振动控制可以通过几种方法来实现，包括被动控制、主动控制和半主动控制。

被动控制利用刚性连接件、阻尼器等 passibe 部件来吸收和分散振动能量。

主动控制则通过传感器和激励器对振动进行主动干预和抑制。

半主动控制则结合了主动控制和被动控制的优点。

3. 减震技术的原理与应用减震技术通过在建筑物底部安装减震装置，将地震或其他外力引起的振动吸收并分散，从而减小建筑内部的振动幅度。

常见的减震装置包括摆锤、液体阻尼器和弹簧等。

这些装置可以减轻振动对建筑物的影响，提高建筑的抗震能力。

4. 案例分析以某高层建筑为例，介绍减震技术在实际工程中的应用。

该高层建筑采用液体阻尼器作为减震装置，通过改变液体的流动来吸收和消散振动能量。

该减震系统有效地提高了建筑物的稳定性和舒适性，并在地震发生时发挥了重要作用。

5. 进一步展望建筑结构振动控制与减震技术是一个不断发展和改进的领域，目前已经取得了很多成果。

未来的研究可以集中在材料和设计方面，开发更高效和经济的减震装置，提高建筑物的抗震和抗振能力。

总结：建筑结构振动对建筑物的安全性和舒适性产生重要影响。

振动控制和减震技术通过各种方法和装置来减小建筑物的振动幅度，提高其抗震能力。

这些技术在实际工程中已经取得了一些成功，并且仍在不断发展和改进。

未来的研究应该致力于提高减震装置的效率和经济性，进一步提升建筑物的抗振性能。

振动控制技术在建筑结构中的应用随着城市化进程的加快，越来越多的高层建筑被兴建起来，而随着建筑在高度和体量上的不断提高，建筑振动带来的问题也越来越显著。

建筑物振动不仅会直接影响建筑物的运行和使用，还可能对附近环境产生破坏性影响。

因此，随着科技的发展和技术的不断进步，振动控制技术变得越来越重要。

在建筑结构中应用振动控制技术，可以有效地降低结构的振动能量，提高建筑的抗震性以及安全性。

一、振动控制技术的分类振动控制技术可以分为被动控制、主动控制和半主动控制三种方式。

被动控制：是指采用减震器、阻尼器、质量阻尼器等被动元件来控制建筑物震动的方式，它的主要作用是通过阻尼的方式来降低建筑物的振动响应。

主动控制：主动控制包括主动质量调节、主动阻尼调节、主动刚度调节和主动控制源等方式。

主动控制是通过对振动控制系统中主动元件加以控制，改变结构的动力学特性使体系均在一个频率范围中被摆脱共振的状态，进而达到降低结构振动响应的目的。

半主动控制：是介于被动控制和主动控制之间的一种控制方式，主要是通过半主动元件来保证系统的稳定性。

半主动控制系统由被动元件和可控元件组成，可控元件可以根据振动响应的需要来调节其性能参数。

二、振动控制技术在建筑结构中的应用1.减震器减震器是一种常用的被动控制技术，它将阻尼器、摆钟等结构嵌入到建筑体系中，通过不断地调节各种阻尼器的参数来减少结构振动。

2.主动控制主动控制技术在建筑结构中主要是将控制源嵌入结构中，并通过对控制源进行控制，达到改变结构动力特性的目的。

在主动控制中，控制器可应变结构所受到的地震荷载进行控制，以达到结构的抗震性能。

主动控制通过调整控制源的位置和矢量，能够有效地降低结构振幅，提高建筑的抗震性。

3.半主动控制半主动控制技术将可控阻尼器、可控质量调节器等半主动元件嵌入到结构中，在建筑结构受到地震荷载时，能够快速地改变阻尼和质量等性能参数，从而达到降低结构振动响应的目的。

半主动控制技术具有优点：可以快速地响应外界激励，结构响应控制性能好，控制器结构简单，能耗低，成本费用较低等。

建筑结构振动分析与控制研究1. 引言建筑结构的振动是指结构在受到外界力的作用下发生的运动。

振动问题一直以来都是建筑工程中的一个重要课题，对于保证建筑结构的安全性、舒适性和耐久性至关重要。

本文将探讨建筑结构振动的分析和控制方法，以及相关研究进展。

2. 建筑结构振动分析2.1 建筑结构振动的分类建筑结构的振动可分为自由振动和强迫振动。

自由振动是指建筑结构在没有外界力作用下的自身振动，如地震、风荷载等；而强迫振动是指建筑结构受到外界力作用的振动，如机械设备运转等。

2.2 振动模态分析振动模态分析是一种常用的建筑结构振动分析方法。

它通过求解结构的固有振动频率和模态形状，得到结构的振动特性。

通常采用有限元法作为振动模态分析的数值计算方法，这种方法具有计算精度高、适用范围广等优点。

3. 建筑结构振动控制3.1 主动控制方法主动控制方法是指通过引入外界控制力来改变建筑结构的振动特性。

常见的主动控制方法包括质量和刚度变化法、控制杆法以及智能材料控制等。

这些方法能够实时调节建筑结构的振动特性，从而减小结构的振动响应。

3.2 被动控制方法被动控制方法是指通过在结构上添加附加物用以吸收或耗散振动能量，从而减小结构的振动响应。

常见的被动控制方法包括隔震、摆锤、液体阻尼器等。

这些方法通过改变结构的动力特性，降低结构与外界激励的耦合效应，从而减小结构的振动响应。

4. 建筑结构振动控制研究进展4.1 结构振动控制理论研究近年来，随着计算机技术和控制理论的不断发展，建筑结构振动控制研究取得了重要进展。

研究人员通过建立结构动力模型和振动控制模型，提出了一系列高效的振动控制算法和方法。

4.2 智能材料在振动控制中的应用智能材料在振动控制中具有重要的应用潜力。

形状记忆合金和压电材料等智能材料可以根据外界激励的变化自动调节其力学性能，从而减小建筑结构的振动响应。

研究人员通过开展智能材料在建筑结构振动控制中的应用研究，为解决建筑结构振动问题提供了新的思路和方法。

建筑施工组织设计方案中的施工现场振动控制在建筑施工中，振动控制是一项重要的工作，它可以有效地保护周围环境和降低对施工结构的影响。

本文将探讨建筑施工组织设计方案中的施工现场振动控制措施，并提供一些建议以实现更好的振动控制效果。

一、振动控制的重要性施工现场振动对周围环境和结构的影响不容忽视。

振动会引起地基沉降、土壤液化、结构破坏等问题，给周围居民和建筑物带来安全隐患。

因此，在建筑施工中，采取振动控制措施势在必行。

二、施工现场振动源在建筑施工过程中，振动源主要有以下几个方面：1. 施工机械：如挖掘机、打桩机等大型设备在操作时会产生较大的振动；2. 施工工艺：如混凝土浇筑、爆破等操作都会引起振动；3. 运输车辆：如卡车、装载机等车辆行驶时也会产生一定的振动；4. 施工地质条件：如存在软黏土地质、薄弱地基等情况时，振动的影响会更加显著。

三、施工现场振动控制措施为了控制施工现场振动对周围环境和结构的影响，以下是一些常见的振动控制措施：1. 合理规划施工：在施工之前，要进行详细的工程规划，并尽量减少振动源对敏感区域的影响；2. 振动监测：通过振动监测仪器对施工现场及周边环境进行实时监测，及时采取措施来控制振动；3. 合理调整施工工艺：例如优化混凝土浇筑工艺，采用减振器等设备来降低振动；4. 选择低振动设备：选用低噪音、低振动的施工机械和设备，如采用橡胶履带等；5. 控制爆破振动：在进行爆破工程时，要合理布置爆破点位，采用减振垫、减振井等来吸收振动能量；6. 地基加固：对于存在薄弱地基的施工现场，可以采取地基加固措施来提高地基的承载能力，减少振动的传递；7. 限制施工现场进入：对特别敏感的区域，可以设置限制进入区域，减少人员和设备引起的振动。

四、建立振动控制方案的步骤制定一个有效的施工现场振动控制方案有以下几个步骤：1. 了解相关法律法规：要了解当地对施工振动的限制标准，并遵守相关法律法规；2. 详细调查研究：对施工现场及周边环境进行详细的调查研究，了解敏感区域及现场的振动特征；3. 振动预测与评估：通过振动预测和评估，确定施工振动对周边环境和结构的影响程度；4. 制定振动控制措施：根据振动预测和评估结果，制定合适的振动控制措施，并确保其可行性；5. 实施方案并监测：按照振动控制方案，对施工现场进行振动监测，并及时调整措施以达到控制效果。

钢结构的建筑振动控制建筑振动控制是当今工程设计领域中一个重要的研究方向，尤其对于钢结构建筑来说更是至关重要。

在建筑振动控制领域中，钢结构作为一种优秀的结构材料，具有较高的抗震性能和振动控制能力，被广泛应用于现代建筑设计中。

本文将探讨钢结构的建筑振动控制方法及其应用。

一、动力特性分析在进行钢结构建筑振动控制之前，我们需要先了解其动力特性，包括结构的固有频率、振型和阻尼比等参数。

通过动力特性的分析，我们可以更好地把握结构振动的规律，有针对性地进行振动控制措施的设计。

二、质量调节质量调节是一种常用的钢结构建筑振动控制方法。

通过在结构上增加附加质量，可以改变结构的固有频率，从而影响其振动特性。

一种常见的质量调节方法是添加质量阻尼器，如调谐质量阻尼器和阻尼式质量阻尼器。

这些阻尼器能够利用质量的调节作用来吸收结构振动的能量，达到减小振动幅值的效果。

三、刚度调节刚度调节是另一种有效的钢结构建筑振动控制方法。

通过改变结构的刚度，可以调整结构的固有频率，从而控制结构的振动响应。

一种常见的刚度调节方法是采用可调刚度结构元件，如剪力墙和转角补强等。

这些可调刚度结构元件能够根据外部加载条件和振动特性需求，实时调整结构的刚度，从而减小结构的振动。

四、控制系统设计在钢结构建筑振动控制过程中，控制系统的设计尤为重要。

控制系统可以根据结构振动的实际情况，通过传感器采集结构振动信号，并将信号传递给控制器进行处理。

控制器根据预设的控制算法，输出控制力或控制信号，对结构进行控制。

常用的控制算法包括主动控制和半主动控制。

控制系统的设计需要充分考虑结构的动力特性和实际工程要求，以实现最佳的振动控制效果。

五、实例应用钢结构的建筑振动控制方法已经成功应用于许多工程项目中。

例如，在高层建筑中，可以采用质量调节措施，如安装调谐质量阻尼器，来减小结构的振动幅值。

在大跨度桥梁中，可以采用刚度调节措施，如加装剪力墙，来提高结构的抗震性能和振动控制能力。

浅谈建筑结构振动控制技术【摘要】建筑结构的振动控制技术在高层建筑中应用越来越广泛，本文对现有的建筑结构振动控制方法进行简单的介绍和分类，并简单比较下各类控制方法的优劣点。

【关键词】振动控制；主动控制；被动控制；混合控制；半主动控制0.引言在结构控制概念提出后，许多学者对结构控制的方式和结构控制的设计计算方法进行了相关的研究，对建筑结构的振动反应进行了控制分析，并进行了可行性和可用性的广泛研究，发表了一系列关于现代控制理论的文章。

并在工程实际中得到了应用，本文主要介绍下建筑结构的各类振动控制方法。

1.主动控制技术主动控制装置通常由传感器、计算机、驱动设备三部分组成，传感器用来监测外部激励或结构响应，计算机根据选择的控制算法处理监测的信息及计算所需的控制力，驱动设备根据计算机的指令产生需要的控制力。

对于控制方式尤其是控制装置而言，现应用于土木工程结构中的主动控制系统有：（1）主动调谐质量阻尼器（Active Tuned Mass Damper，简称AMD），它是将调谐质量阻尼器与电液伺服助动器连接，构成一个有源质量阻尼器，因质量运动所产生的主动控制力和惯性力都能有效地减小结构的振动反应。

（2）主动拉索（Active Tendon）控制装置，它是利用拉索分别连接着伺服机构和结构的适当位置，伺服机构产生的控制力由拉索实施于结构上以减小结构的振动反应。

（3）挡风板（Aerodynamic Appendage）控制装置，它是通过在建筑物顶部设置可以闭合和张开的挡风板，根据结构反应的变化情况，合理地调节挡风板的受风面积，利用风力本身来控制结构的反应。

对于土木工程结构来说，主动控制还处于理论阶段，特别是其经济因素和可靠性有待于接受更多的实践检验，但随着科技的进步、试验手段的更新，尤其是研究人员的广泛增加，相信会不断挖掘其优势，克服其不足使主动控制在结构工程中的应用得到进一步发展。

2.被动控制技术被动控制中具有代表性的装置有：耗能器（Dissipaters）、被动拉索（Passive Tendon）.被动调频质量阻尼器（Passive Tuned Mass Damper，简称，PTMD或TMD）、调频液体阻尼器（Tuned Liquid Damper，简称，TLD）等。

高层建筑结构的振动控制随着城市化进程的加速，高层建筑的建设成为了一个普遍的趋势。

然而，高层建筑所面临的振动问题对其安全性和舒适性提出了严峻挑战。

因此，高层建筑结构的振动控制成为了一项重要的研究课题。

本文将从被动控制和主动控制两个方面探讨高层建筑结构的振动控制方法及其应用。

一、被动控制方法被动控制是指通过材料的力学性质变化来减小结构振动。

最常见的被动控制方法是添加阻尼器和减振器。

阻尼器是一种通过消耗振动能量来减小结构振动的装置。

常见的阻尼器包括摩擦阻尼器、液体阻尼器和粘弹性阻尼器。

减振器是一种通过改变结构的刚度和质量分布来减小结构振动的装置。

常见的减振器包括质量阻尼器、液体填充质量阻尼器和钢筋混凝土阻尼器。

被动控制方法简单易行，但其控制效果受到环境影响较大，不能自适应地调整控制参数。

二、主动控制方法主动控制是指通过使用传感器和执行器实时监测和调整结构振动。

主动控制方法可以实时地感知并响应结构的振动状态，可以根据结构的实际情况动态调整控制参数以达到最佳控制效果。

主动控制方法常用的技术包括阻尼控制、阻尼比控制和频率控制。

阻尼控制是通过调整阻尼器的力学参数来改变结构的耗能能力，从而减小结构的振动。

阻尼比控制是通过调整被动阻尼器和主动阻尼器的阻尼比例，以实现结构振动的有效控制。

频率控制是通过改变结构的固有频率和阻尼比来主动调整结构的振动特性。

高层建筑结构的振动控制方法有许多应用场景。

例如，在地震区域，主动控制方法可以及时应对地震振动，保护结构的完整性和人员的安全。

另外，在风区，结构的风振问题也是一个重要的挑战。

通过主动控制方法可以减小高层建筑的风振响应，提升结构的稳定性和舒适性。

还有，在交通枢纽，如桥梁和高速公路上，主动控制方法也可以应用于减小结构的振动，提升结构的使用寿命和设施的安全性。

总结起来，高层建筑结构的振动控制是一个复杂而关键的问题。

被动控制方法和主动控制方法都有各自的优缺点，应根据具体的应用场景选择合适的方法。

建筑施工振动控制近年来，建筑施工行业得到快速发展，然而，由此带来的振动问题也同样引发了广泛的关注。

振动对周围环境和邻近建筑物可能造成的潜在损害引起了人们的担忧。

因此，建筑施工振动控制成为了一个重要的问题。

本文将探讨建筑施工振动的影响、控制方法以及相关管理措施。

一、建筑施工振动的影响建筑施工过程中产生的振动可能对周围环境造成多种影响。

首先，地震般的振动不仅会对建筑物本身产生潜在的破坏，还可能引起邻近建筑物的损害。

其次，振动还会对地质结构产生影响，例如地基的沉降、地面下陷等问题。

此外，振动还会对人体健康造成负面影响，例如引起头痛、恶心等症状。

因此，建筑施工振动必须得到有效的控制。

二、建筑施工振动的控制方法1. 建筑施工前的准备工作在进行建筑施工前，必须做好充分的准备工作。

首先，需要进行周边环境和建筑物的调查，了解周围环境的情况以及可能受到的影响。

其次，需制定详细的施工方案，包括振动源的位置、振动源的类型以及控制措施等。

最后，需要通过专业工程师进行振动预测和评估，以确定振动水平是否符合标准要求。

2. 振动控制技术（1）振动源控制：选择低振动源和低振动设备，减少振动的产生。

可以采用降低振动源的重量、调整设备的工作参数等方法来实现振动的控制。

（2）阻尼措施：通过增加材料的阻尼特性来减小振动的传播。

可以采用添加隔振材料、安装减振装置等方式来实现阻尼措施。

（3）振动隔离：使用振动隔离技术来减小振动的传播路径。

例如，在施工过程中使用隔振垫、隔振床等设备来分离建筑物和振动源。

3. 环境监测与管理建筑施工振动控制不仅需要采取技术措施，还需要进行环境监测与管理。

通过安装振动监测设备，实时监测振动水平，确保振动在可接受范围内。

同时，建立振动管理制度，制定相应的管理措施，确保施工过程中的振动控制得到有效执行。

三、建筑施工振动控制的管理措施1. 法律法规建筑施工振动控制必须符合相关法律法规的要求。

政府可以制定相关的建筑施工振动控制标准，并对违规行为进行处罚。

建筑结构设计的振动与噪音控制一、概述建筑结构设计中的振动与噪音控制是关乎人们生活和工作环境质量的重要问题。

振动和噪音对人体健康和舒适度有直接影响，同时也可能对建筑结构的安全性产生潜在威胁。

本文将从建筑结构设计的角度探讨如何进行振动与噪音控制，以保证建筑的可持续发展和人们的生活质量。

二、振动控制振动是由于外力作用或结构自身固有特性引起的结构变形。

对于建筑结构，振动控制是保证建筑物在外界荷载作用下保持相对稳定的重要手段。

1. 调整结构频率结构的固有频率与外界荷载频率一致时，会引发共振，进而放大结构振动。

因此，在建筑结构设计中，通过调整结构的固有频率，使其不与外界荷载频率相符，可以有效降低振动的幅值。

2. 采用振动吸收装置振动吸收装置是一种在结构上加装的装置，通过调整结构的刚度、质量或耗散能力等特性，使其能够吸收并分散振动能量。

常见的振动吸收装置包括减振器、阻尼器等，可以有效控制结构的振动。

三、噪音控制噪音是指对人体正常生活和工作造成干扰的声音。

建筑结构设计中的噪音控制主要涉及对外界噪音的隔离和对内部噪音的控制。

1. 外界噪音隔离采取有效的隔声措施可以降低外界噪音对建筑内部的侵扰。

在建筑外墙、窗户等部位采用吸音材料，如玻璃窗、隔音墙等，可以有效隔离外界噪音，保证室内环境的安静。

2. 内部噪音控制内部噪音主要来源于机械设备、管道震动、人员活动等。

在建筑结构设计中，应根据不同噪音来源的特点，采取相应的控制措施。

例如，在机械设备的安装处采用减震、隔音等装置，有效降低噪音传播。

四、建筑材料的选择在建筑结构设计中，合适的建筑材料的选择对于振动与噪音控制起着至关重要的作用。

1. 吸音材料的选择吸音材料具有吸收声波能量的特性，可以将声波能量转化为热能或其他形式的能量。

在建筑内部墙壁、地面、天花板等部位使用吸音材料，可以有效降低内部噪音，并提供更舒适的工作和生活环境。

2. 隔声材料的选择隔声材料具有隔绝声波传播的特性，可以阻止声波的传播和扩散。