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结构力学中的板壳结构振动分析结构力学是研究结构反应和变形的力学学科。
而在结构力学中，板壳结构的振动分析是一个重要的研究内容。
本文将对板壳结构振动分析的基本概念、方法和应用进行探讨。
一、板壳结构的基本概念板壳结构是指由薄板和薄壳构成的结构形式。
通常情况下，板壳结构广泛应用于各个领域，如建筑、航空航天、汽车等。
板壳结构具有轻巧、强度高、刚度大等特点，因此被广泛使用。
二、板壳结构的振动特性板壳结构的振动特性是指在受到外界激励时，结构内部发生的振动现象。
振动特性是评价结构性能的重要指标之一。
通过研究板壳结构的振动特性，可以了解结构的固有频率、模态形态、振型等信息。
三、板壳结构振动分析的方法1.理论分析法理论分析法是通过建立板壳结构的数学模型，采用分析力学理论进行振动分析。
通过求解结构的固有频率和振型，可以得到结构在不同激励下的振动响应。
2.实验测试法实验测试法是通过运用实验手段进行振动分析。
可以采用加速度计、激光干涉仪等设备对结构进行测量，获取结构的振动特性。
3.数值模拟法数值模拟法是对板壳结构的振动进行数值模拟计算。
采用有限元方法等数值计算手段，建立精确的结构模型，通过求解结构的振动方程得到结构的振动特性。
四、板壳结构振动分析的应用板壳结构振动分析在工程实践中具有广泛的应用价值。
它可以用于评估结构的安全性能，指导结构的设计和改进。
在航空航天领域，板壳结构振动分析可以用于评估飞行器的空气动力性能，提高飞行安全性。
在建筑领域，板壳结构振动分析可以用于评估建筑物的抗震性能，提高建筑物的抗震能力。
综上所述，板壳结构振动分析是结构力学领域中的重要内容，通过研究结构的振动特性，可以评估结构的性能，并指导结构的设计和改进。
在实际应用中，可以采用理论分析法、实验测试法和数值模拟法等方法进行振动分析。
板壳结构振动分析在各个领域中具有广泛的应用价值，对于提高结构的性能和安全性具有重要意义。
结构振动相似原理及其工程应用结构振动相似原理是指在尺寸、比例以及材料性质等方面相似的两个结构在相同的激励条件下会呈现相似的振动响应。
这个原理的应用广泛，可以在工程领域中对结构进行模拟试验、设计优化以及性能预测等方面发挥重要作用。
结构振动相似原理的基础是结构与其模型之间的相似性。
在进行振动相似模拟时，需要保证模型和实际结构在以下方面具备相似性：1. 几何相似性：结构模型的尺寸和形状应与实际结构保持一致。
比如，如果要研究大桥的振动特性，那么模型的比例尺寸应与实际桥梁保持一致，只有这样才能保证模型在振动过程中与实际结构的行为相似。
2. 材料相似性：结构模型的材料应当与实际结构的材料性质相似。
例如，如果实际结构采用钢材作为主要构造材料，那么在模型制作过程中也应使用相似的钢材，以确保模型在振动时的材料刚度、弹性模量等特性与实际结构一致。
3. 动力相似性：结构模型在受到激励时应该与实际结构具有相似的动力响应。
这意味着模型和实际结构应该具有相似的固有频率、振型和阻尼特性。
只有当模型和实际结构的动力行为相似时，模拟出的振动响应才能准确地预测实际结构的振动响应。
结构振动相似原理在工程中有着广泛的应用。
首先，它可以用于结构的模拟试验。
通过制作相似模型，可以在更小的尺寸上对结构的振动特性进行研究。
这样可以减少成本和时间，并且可以更容易地获取实验数据。
基于振动相似原理的试验结果可以帮助工程师评估结构的稳定性、安全性以及抗震性能等。
其次，结构振动相似原理还可以用于结构设计优化。
通过在模型上进行试验，可以快速评估不同设计方案的振动特性，从而找到最优设计。
这样可以大大提高结构的性能，并且减少设计上的盲目性。
最后，基于结构振动相似原理的模拟方法也可以用于预测结构在不同工况下的振动响应。
例如，在大型工程中，如高铁、风电塔、桥梁等，可以使用相似模型进行振动响应分析，预测结构在风荷载、地震等自然灾害下的振动情况，从而指导工程设计和施工过程中的安全措施。
钢结构的振动与减震设计钢结构是一种广泛应用于大型建筑和桥梁中的结构体系，具有高强度、轻质化和可塑性好的特点。
然而，当钢结构面临自然环境的振动荷载时，如地震、风载等，振动问题成为了需要解决的重要课题。
本文将讨论钢结构的振动问题以及减震设计的方法。
一、钢结构的振动问题分析钢结构在自然环境的振动荷载下会发生振动现象，这对于结构的安全性和舒适性都会产生不良影响。
主要的振动问题可分为以下几种：1. 自由振动自由振动是指当钢结构被外力激励后，不受外力干扰的情况下，结构自身以一定频率和振型振动。
自由振动的频率由结构的质量、刚度以及边界条件等因素决定。
2. 强迫振动强迫振动是指钢结构受到外界激励力作用，产生与激励力具有相同频率的振动。
这种振动会对结构和使用者产生很大的影响，甚至可能引起结构破坏。
3. 随机振动随机振动是指钢结构在自然环境的随机激励下产生的振动。
例如，地震和风载会引起结构的随机振动，这种振动对结构疲劳寿命和安全性具有重要影响。
二、钢结构的减震设计方法钢结构的减震设计旨在减小结构受到的振动荷载，提高结构的稳定性和抗震性能。
常用的减震设计方法包括以下几种：1. 增加结构的阻尼通过增加钢结构的阻尼，可以有效地吸收振动能量，减小结构的振动幅值。
常用的阻尼措施有采用粘性阻尼器和摩擦阻尼器等。
2. 利用减振器减振器是一种能够通过调节结构的自然振动频率和振型来减小结构振动的装置。
常见的减振器有质量阻尼器、液体阻尼器和摩擦阻尼器等。
3. 考虑地震偏心在设计钢结构时，可以合理地配置结构的偏心，以减小地震力对结构产生的影响。
通过结构的多级抵消和重力偏心设计，可以有效地降低地震时引起的振动响应。
4. 结构控制装置结构控制装置是一种能够通过控制结构的刚度和阻尼来实现结构振动控制的装置。
常见的控制装置包括液态阻尼器、电液缓冲器和阻尼墙等。
三、典型案例分析以下是一些典型钢结构振动与减震设计的案例分析：1. 北京国家大剧院北京国家大剧院是一座标志性的剧院建筑，采用了大跨度的钢结构拱顶。
振动力学在结构设计中的应用研究随着现代科学技术的不断发展，人们对于改善建筑物的安全性和舒适性的需求也越来越高。
而振动力学作为一门研究物体在振动中行为特性的学科领域，已经被广泛应用于结构设计中。
本文将探讨振动力学在结构设计中的应用，以期对于该领域的研究和进步有所帮助。
一、振动力学的概念及应用振动力学是一门研究物体振动行为的学科，涉及到许多领域的研究，如机械、电子、建筑、航空、船舶等。
其中，振动力学在建筑领域中的应用特别广泛。
例如，建筑物的地震响应分析、结构抗震分析、桥梁和风力机的振动分析等都需要振动力学的知识支持。
在建筑物结构设计中，振动力学主要用于以下方面：1. 结构设计的稳定性分析振动力学在结构设计中的一项重要应用是通过其稳定性分析来确定建筑物的动态响应。
结构在受到外力刺激时，需要具备足够的稳定性才能保证其正常工作。
通过对建筑物的固有频率、模态、阻尼等参数的评估，可以预测建筑物受到不同大小的外力时的动态响应，并进一步优化结构设计，以达到更好的抗震、防风等效果。
2. 振动控制和减震振动力学的另一个重要应用是在结构振动控制和减震方面。
振动控制技术可以通过控制建筑物的振动来对结构产生的噪声、震动等问题进行优化和解决。
在抗震等特殊情况下，振动控制技术还可以通过主动控制或半主动控制等减震手段来保证建筑物的稳定性和安全性。
3. 特殊结构振动分析除了常规的建筑物设计，振动力学还可以应用于一些特殊结构的振动分析。
例如，在船舶设计中，振动力学可以用于预测船舶在波浪中的瞬间载荷，从而改善船舶的航行性能。
此外，在桥梁设计中，振动力学也可以用于模拟桥梁在不同运行状态下的振动响应情况。
二、振动力学的应用案例振动力学在结构设计中的应用已经被广泛验证。
以下是几个应用案例：1. 上海中心大厦上海中心大厦是一座632米的摩天大楼，是目前世界上第二高的建筑物。
设计师使用了振动力学模拟来确定结构的抗震性和稳定性。
通过对建筑物的固有频率、模态、阻尼等参数进行分析，设计师调整了建筑物的结构线形和刚度，提高了建筑物的抗震性和稳定性。
技术改造浅析结构振动控制技术的原理和应用李维赞 谢 永（隔而固（青岛）振动控制有限公司，山东 青岛 266108）摘 要：当前建筑行业在振动控制技术方面还有很多问题有待进一步研究。
过去的抗振结构体系只通过提高结构本身的抗振性能来抵抗。
此方法影响有限，安全性较差。
因此，目前只有地震调整技术才能满足当前建设项目的需要，其发展前景和强大的经济效益日益突出。
关键词：结构振动；控制技术；原理；应用引言：近年来结构振动控制技术的应用日益广泛，结构振动控制技术的应用对象日益增多。
针对这一趋势，本研究介绍了常用的结构振动控制技术的原理，并对其优缺点进行了全面的说明；并简要介绍了相关应用。
1振动控制技术的必要性在中国，随着城市化进程的逐步加快，振动控制技术在建筑业中发挥着越来越大的作用。
第一，在建筑中应用防振技术，不仅可以有效地减少地震、水灾等自然灾害的破坏，还可以大大提高建筑的抗外部冲击能力。
第二，在建筑中应用防振控制技术可以有效地分配地震产生的能量。
近年来，国际建筑专家对这类结构监管的研究备受关注。
借助于结构本身和控制系统来承受荷载，结构处于不良状态，并能在发生大地震时保持球形的霍尔灵，有效地分配了地震带来的能量。
此外，该技术的工作原理和概念非常明确，适用于不同的建筑结构和不同程度的地震强度。
2被动控制2.1隔振技术所谓的减振，是指放置在建筑结构中有效地消耗地震能量的柔性连接，并通过设置这些柔性连接来降低地震能量。
此原则可控制建筑的变形，由于柔性连接可以起到"隔震"、"吸震"的作用，能够最大限度地减少地震产生的能量，保护建筑结构，并确保建筑结构的安全和稳定。
减轻地震对上部结构造成损坏的目的，而且建筑装修及室内设备也得到有效保护。
结构最常用的隔振技术是使用隔振支座来延长结构的自然振动周期，并避免土体的运动高峰时间，从而降低结构的地面运动能量。
此隔振方法减小了结构在地震荷载作用下的响应也存在一定的不足，仅适用于4层中低的剪力墙结构。
振动力学在工程结构中的应用研究振动力学是研究结构振动的一门学科，广泛应用于工程结构领域。
本文将探讨振动力学在工程结构中的应用研究，包括振动现象的产生机理、振动分析方法以及振动控制技术等方面。
一、振动现象的产生机理工程结构中的振动现象通常由外界激励和结构固有性质共同作用引起。
外界激励包括风荷载、地震、机械震动等，而结构固有性质主要指结构的弹性、刚度和阻尼等参数。
当外界激励频率接近结构固有频率时，结构就会出现共振，振动幅值不断增大，甚至导致结构破坏。
因此，研究振动力学对于提高工程结构的安全性和可靠性至关重要。
二、振动分析方法振动分析是工程结构设计和优化的重要工具。
在振动分析中，通常采用有限元方法来模拟结构的振动行为。
有限元方法通过将结构离散为有限个单元，建立整体的刚度矩阵和质量矩阵，求解结构的固有频率和振型。
通过分析结构的固有频率和振型，可以评估结构的振动特性，预测共振点，并为结构改进提供依据。
此外，还可以利用振动试验技术获取结构振动的实测数据，与数值模拟结果进行验证和修正，提高分析结果的准确性。
三、振动控制技术振动控制技术是用于减小工程结构振动响应的一种手段。
在工程实践中，常用的振动控制技术包括主动控制、被动控制和半主动控制等。
主动控制是通过激励力源对结构施加主动干预，调节结构的振动状态。
被动控制则是通过在结构中加入柔性元件、阻尼器等 passively control the structure's vibration response by adding flexible elements and dampers into the structure. 半主动控制技术结合了主动控制和被动控制的特点，既能够主动干预结构振动状态，又能根据结构反馈信息调整控制参数。
这些振动控制技术的应用可以有效减小结构的振动响应，提高结构的稳定性和舒适性。
四、工程实例分析振动力学在工程结构中的应用涵盖了多个领域。
振动台试验在建筑结构振动控制中的应用振动是建筑工程中一个重要的问题，不仅会影响建筑物的稳定性，还可能对人们的舒适度和安全性产生负面影响。
为了解决这个问题，振动台试验成为一种常用的方法，用于预测和评估建筑结构在地震和其他振动荷载下的性能。
1. 振动台试验的基本原理振动台试验是一种通过在振动台上模拟真实工况下的振动荷载，对建筑结构进行模拟和测试的方法。
试验中，建筑结构的缩比模型被放置在振动台上，通过不同频率和振幅的振动来模拟真实的振动荷载，以评估建筑结构在振动荷载下的动力响应和破坏性能。
2. 振动台试验在地震工程中的应用振动台试验在地震工程中被广泛应用。
通过模拟地震波的振动，可以对建筑结构在不同地震强度下的响应进行测试和评估。
试验结果可以用于指导建筑结构的抗震设计和改进，并为工程师提供重要的参考数据。
此外，振动台试验还可以用于评估结构的损伤程度和耐久性，以及验证和改进地震设计规范。
3. 振动台试验在风工程中的应用除了在地震工程中的应用外，振动台试验在风工程中也有重要的应用价值。
通过模拟风荷载产生的振动，可以评估建筑结构在不同风速下的动力响应和疲劳性能。
试验结果可以用于指导建筑物的风振设计，优化结构参数和减小风振效应对建筑物的影响。
4. 振动台试验在桥梁工程中的应用振动台试验在桥梁工程中也有重要的应用。
通过模拟交通载荷和地震振动对桥梁结构的影响，可以评估桥梁结构的疲劳性能、动力响应和结构健康状况。
试验结果可以用于指导桥梁的设计、维护和加固，提高桥梁结构的安全性和可持续发展性。
5. 振动台试验的局限性和未来发展虽然振动台试验在建筑结构振动控制中起着重要的作用，但仍存在一些局限性。
首先，试验的结果受建筑结构缩比比例的影响，模型是否能准确地代表真实工程存在一定的不确定性。
此外，振动台试验的成本较高，需要耗费较多的人力、物力和时间。
未来的发展方向包括通过进一步改进试验方法和设备，提高试验的可靠性和准确性，并且可以借助计算机模拟等技术手段来减少试验成本和提高效率。
振动控制技术在工程结构中的应用一、引言振动是指物体在运动或静止状态下围绕其平衡位置的周期性变形。
无论是自然界中的山体、河流、风、波浪，还是工程结构中的桥梁、建筑、船舶、飞机，都存在着不同程度的振动。
虽然振动通常是自然界或者工程结构的必要现象，但是过大或者过小的振动都会对结构和人的安全和健康产生影响。
因此，振动控制技术成为了当今工程领域中备受关注的研究方向。
二、振动控制技术的基本原理振动控制技术主要是通过机械、电力、电子、计算机等技术手段减小或消除振动的影响。
根据控制方式的不同，振动控制技术可以分为被动控制和主动控制两种。
被动振动控制技术是指通过一些被动元件，如传统的减震装置、减振器等物理元件来吸收或分散振动能量，达到降低振动幅度的目的。
被动振动控制技术的优点是简单、可靠、成本低、易于维护和更换，但是其应用范围有限，通常只适用于简单的振动情况。
主动振动控制技术则是采用控制器、感应器、执行器等元件实时地测量并对振动作出反馈调节，从而控制振动的产生和传播。
主动振动控制技术的优点是能够对振动做更为精确的控制，能够抵消特定频率下的振动，应用范围更广，但也因此成本更高、技术要求更严格。
三、振动控制技术在工程结构中的应用振动控制技术在工程领域中的应用非常广泛，下面将从船舶、建筑、桥梁和飞机四个方面分别介绍其应用情况。
1.船舶领域船舶是一个充满振动的环境，而这种振动环境对船舶和其配套系统构成了许多威胁。
这需要对振动进行有效控制。
一般采用的振动控制方法包括被动控制和主动控制两种。
其中最常用的是利用液压减振器等被动减振装置来提高船体的稳定性，而主动控制技术则主要用于运动控制和船身识别。
2.建筑结构领域建筑结构振动控制主要是解决由风振、地震等原因引起的结构振动。
常用的控制手段有质量力法、阻尼器法、渐开线型形变器阻尼器法等。
其中利用阻尼器进行振动控制应用最为广泛，要求是控制阻尼器的刚度、阻尼与质量比及阻尼器的分布应考虑工程结构的稳定性和刚度需求等综合因素。
建筑物的震动控制与减振设计震动控制与减振设计在建筑物的设计和建设过程中起着至关重要的作用。
本文将重点讨论建筑物的震动控制和减振设计的原理、方法以及在不同类型建筑中的应用。
一、引言建筑物的震动控制与减振设计是为了增强建筑物的抗震能力、保护人员生命安全和财产安全。
随着地震频发现象的出现，对于建筑物的震动控制和减振设计的需求越来越迫切。
下面将介绍震动控制与减振设计的基本原理。
二、震动控制与减振设计的基本原理1.质量减震法：通过增加建筑物的质量，降低震动对建筑物的影响。
质量越大，建筑物所受的震动越小。
例如，在高层建筑中采用重力负荷墙结构，可以有效降低建筑物受地震力的响应。
2.刚度减震法：通过增加建筑物的刚度，减少震动对建筑物的影响。
刚度越大，建筑物所受的震动越小。
例如，在桥梁结构中可以采用加固措施，增加桥墩的刚度，减小地震对桥梁的破坏。
3.隔震设计：通过将建筑物与地基分离，减少震动的传递。
例如，在地震频繁地区，可以采用隔震支座，将建筑物与地基分离，减小地震对建筑物的影响。
4.阻尼器设计：通过在建筑物中设置阻尼器，消耗震动能量，减小震动对建筑物的影响。
例如，在高层建筑中可以设置摩擦阻尼器或者粘滞阻尼器，控制建筑物的振动响应。
三、震动控制与减振设计的方法1.数值模拟方法：通过计算机模拟分析建筑物在地震作用下的响应，确定合理的结构参数和设计方案。
数值模拟方法可以提供较为准确的预测结果，为工程师提供指导意见。
2.试验方法：通过模型试验或全尺寸试验，研究建筑物在地震作用下的响应，验证设计方案的有效性。
试验方法可以直接观察到建筑物在地震作用下的变形和破坏情况，为减振设计提供重要参考。
四、不同类型建筑中的应用1.高层建筑：高层建筑由于自重大、高度高，容易受到地震的影响。
在高层建筑中，可以采用重力负荷墙结构、钢结构或者混合结构，通过质量减震、刚度减震或者阻尼器设计来控制震动。
2.桥梁结构：桥梁是承受地震力较大的结构，桥梁的破坏会对交通运输带来很大影响。
工程力学中的振动控制方法有哪些？在工程领域中，振动现象是一个常见且重要的问题。
过度的振动可能会导致结构的疲劳破坏、降低设备的精度和可靠性、产生噪音等不良影响。
因此，研究和应用有效的振动控制方法对于保障工程结构和设备的安全稳定运行具有至关重要的意义。
一、被动振动控制被动振动控制是指不需要外部能源输入，依靠自身的结构特性来减少振动的方法。
常见的被动振动控制技术包括以下几种：1、阻尼减振阻尼是指系统在振动过程中能量耗散的能力。
通过在结构中增加阻尼材料，如粘弹性阻尼器、摩擦阻尼器等，可以将振动能量转化为热能等其他形式的能量而耗散掉，从而有效地降低振动幅度。
2、质量调谐减振质量调谐减振器是一种利用质量和弹簧组成的振动系统，通过调整其固有频率与主结构的振动频率接近，从而实现对主结构振动的抑制。
常见的有调谐质量阻尼器（TMD）和调谐液体阻尼器（TLD）。
3、隔振隔振是通过在振源和被保护对象之间插入弹性元件或阻尼元件，来减少振动的传递。
例如，在机械设备的底座安装隔振垫，可以有效地隔离设备产生的振动向基础的传递。
二、主动振动控制主动振动控制则需要外部能源输入，并通过传感器监测振动状态，控制器计算控制策略，执行器施加控制作用来实现振动的抑制。
1、主动质量阻尼（AMD）AMD 系统由传感器、控制器、作动器和质量块组成。
传感器检测结构的振动响应，控制器根据检测到的信号计算出所需的控制力，作动器将控制力施加到质量块上，从而产生与结构振动相反的力，达到减振的目的。
2、主动杆主动杆是一种可以主动施加轴向力的元件。
通过实时调整杆的长度或内部的压力，来改变结构的刚度和阻尼特性，实现振动控制。
3、压电陶瓷作动器压电陶瓷具有在电场作用下产生变形的特性。
利用这一特性，将压电陶瓷片粘贴在结构表面，通过施加电压来改变结构的振动特性。
三、半主动振动控制半主动振动控制介于被动控制和主动控制之间，它不需要持续的外部能源输入，但可以根据结构的振动状态实时调整自身的参数，以达到较好的振动控制效果。
工程结构振动与控制的方法与应用【摘要】振动控制是建筑结构抵抗地震作用，减小地震响应的一种有效方法。
本文结合传统结构抗震与现代抗震技术，主要介绍了结构振动控制的概念、基本原理、分类及工程应用。
重点阐述被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制等现代抗震技术的概念、原理、计算公式及工程应用的不同特点。
并在结合振动控制的理念与实际工程应用中简单阐述自身对于工程结构振动与控制的理解。
【关键字】被动控制主动控制半主动控制混合控制引言随着社会的发展，工程结构形式日益多样化以及轻质高强材料的应用，结构的刚度和阻尼比变小。
在强风或强烈地震荷载作用下，结构物的动力反应强烈，很难满足结构舒适性和安全性的要求。
按照传统的抗风抗震设计方法，即以保证人的生命安全为原则的设计方法，是以概率论为基础，提出三水准的设防要求，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。
结构要减小强震或大风下的振动反应，必然要进行能量转换或耗散，传统抗震结构体系实际上是依靠结构及承重构件的损耗来消耗大部分的输入能量，因此这种方法对某些不容许在地震中出现破坏的建筑结构(如核电站)是不适用的。
另外传统抗震设计只考虑了结构物本身的抗震，并未考虑房屋内部设备的防震，当建筑物内有重要设备、精密仪器等情况时(如通讯中心，医院等)，也是不适用的。
传统抗震方法以“抗”为主，主要通过加大构件截面，多加配筋来提高建筑物的抵抗地震能力，其结果是构件截面越大，建筑物刚度越大，地震作用也越大，所需构件截面及配筋就越大，恶性循环，大大提高建筑物的造价。
由上可知，传统的抗震设计方法在经济和安全上已不能满足工程实践中新材料、新的结构形式不断提出的需要，同时还不能满足日益现代化的机器设备不能因为剧烈振动而中断工作或者破坏的要求。
从而促使工程结构振动控制理论在工程结构的实践中开始得到应用，结构振动控制可以有效地减轻结构在风和地震等动力作用下的反应和损伤，提高结构的抗震能力和抗灾性能，结构振动控制通过在结构上设置控制机构，由控制机构与结构共同控制抵御地震动等动力荷载，使结构的动力反应减小。
一、工程结构振动控制的概念及原理工程结构振动控制是指在结构的特定部位安装某些特殊装置(如隔震垫等)、某种机构(如耗能支撑、耗能剪力墙等)、某种子结构(如调频质量块等)或施加外力，以改变或调整结构的动力特性和动力作用，使工程结构在地震(或风)的作用下，其结构的动力响应(加速度、速度、位移)得到合理的控制，确保结构本身及结构中的人员仪器设备的安全和处于正常的使用环境状况。
自1972年美籍华裔学者姚治（J.T.P.Yao）教授明确提出木工程结构控制的概念以来，国内外很多学者在结构控制的方法、理论、试验和应用等方而取得了大量研究成果。
隔震消能和各种减震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，即明显有效减震(能使结构地震响应减到10%或更低)，保护主体结构在外界荷载作用下不至于出现严重的损坏。
控制系统的基木元素为传感器、处理器(也称控制器)和作动器。
传感器感受外部激励及结构反应的变化信息；处理器接受这此信息并依据一定的控制算法计算所需控制力；作动器则产生所需的控制力作用到结构上，从而实现对结构的控制。
二、工程结构振动控制的分类及应用结构振动控制按照控制措施是否需要外部能源，可以分为主动控制系统、半主动控制系统、被动控制系统及混合控制系统。
1、结构被动控制振动控制中的被动控制技术是相对于主动控制技术和半主动控制技术而言的，它是一种不需要外部能源、单纯依靠控制装置与结构相互作用提供控制力的结构控制技术。
被动控制的设计思想是采用直接减少振动能量（消振）、隔离振动能量（基础隔振）、转移振动能量（吸振减振）、消耗振动能量（耗能减振）等方法达到减少结构振动的目的。
从控制机理上说,可以通过以下三条基本途径实现结构的被动控制。
(1)隔震：即通过在结构特定部位设置隔震装置阻止外界对结构的能量输入, 直接达到减震控制作用。
隔振结构包括上部结构、隔震装置和下部结构三部分。
隔震可分为基础隔震和层间隔震两类。
隔震装置具有可变的水平刚度，在强风或微小地震时，具有足够的水平刚度，上部结构水平位移极小，不影响使用要求；在中等强度地震下，其水平刚度较小，上部结构水平滑动，使刚性的抗震结构体系变为柔性隔震结构体系，其固有自振周期大大延长，远离上部结构的自振周期和地面的场地特征周期，从而把地面震动有效地隔开，明显地降低上部结构的地震反应。
通常情况下，隔震体系上部结构的加速度反应值可降低为非隔震结构的1/4～l/12。
由于隔震装置的水平刚度远远小于上部结构的层间水平刚度，所以，上部结构在地震中的水平变形，从传统结构的“放大晃动型”转变为隔震结构的“整体平动型”，使得上部结构在强烈地震中仍处于弹性状态，有效的保护结构本身，同时也能有效的保护结构内部装修和精密设备。
由于隔震装置具有水平弹性回复力，使隔震结构体系在地震中具有瞬时自动复位功能，可满足震后的使用功能。
隔震结构体系能有效保护上部结构，因此在各种生命线工程、宿舍楼、商场、精密仪器室等重要建筑中得到了广泛的应用，如在我国昆明新机场就采用了橡胶垫隔震装置进行基础隔振。
目前应用和研究较广的隔震装置有：夹层橡胶垫隔震装置（如图1.1）、滚珠(滚轴)加钢板消能装置、粉粒垫层隔震装置、铅塞滞变阻尼器隔震装置、钢滞变阻尼器隔震装置、基底滑移隔震装置、悬挂基础隔震装置、混合隔震装置等。
(2)耗能减震：通过附加在结构上的耗能阻尼器耗散地震能量, 来实现减震的目的。
耗能减震技术的主要思想是把结构物中的支撑、剪力墙等构件设计成耗能部件或在结构物的节点或连接处装设阻尼器，在风载或小震作用下，耗能杆件和阻尼器处于弹性状态，当在强烈地震作用下，耗能杆件或阻尼器率先进入非弹性状态，结构产生较大阻尼，耗散大量地震能量，使主体结构避免进入明显非弹性状态，从而保护主体结构在强震中的大幅度的损坏。
耗能减震技术是在结构中设置非结构的耗能元件（耗能器或阻尼器），结构振动使耗能元件在被动的往复运动中耗散结构的振动能量，通过耗能装置产生摩擦、弯曲弹塑性滞回变形等来耗散或吸收地震输入结构中的能量，以减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控震的目的。
这比传统的依靠结构本身延性耗能显然是更近了一步，耗能元件一般不改变结构的形式，也不需要外部能量的输入。
耗能减震技术由于技术相对成熟，施工方便，设备制造相对容易，减震效果明显等特点使之广泛用于多高层建筑抗震的设计和加固中。
耗能支撑属于一种耗能减震装置，结构耗能减震技术是在结构物某些部位设置耗能装置，耗能支撑正是通过在支撑结构中设置阻力器，增加支撑结构的耗能能力。
在结构中设置耗能支撑可以在一定程度上提高结构的抗震、抗风刚度，同时又能凭借支撑中耗能器的滞回变形耗散地震能量。
非承重的耗能支撑在强地震中能率先消耗结构的地震能量，迅速衰减结构的地震反应，并保护主体结构和构件免遭破坏，达到耗能减震和保护结构的目的。
由于耗能支撑适用性强，耗能减震效果显著，因此在工程实践中也得到了广泛应用。
目前常见的耗能支撑有耗能交叉支撑、摩擦耗能支撑、耗能偏心支撑、耗能隅撑、防屈曲耗能支撑（如图1.2）等多种形式。
(3)调谐减震：即通过振动模态间的相互转换, 将工程结构的主振动转移到附加系统上。
常用的调谐减震控制系统有调谐质量阻尼器(TMD)（如图1.3）、调谐液体阻尼器(TLD)、质量泵控制器等。
TMD 系统的控制效果对输入地震动频率的依赖性较大，TLD 系统是通过容器中液体的晃动来消耗和吸收结构振动的能量。
调谐液体阻尼器是一种固定在结构上的具有一定形状的盛水容器，它对结构进行振动控制的机理是在结构振动的过程中,容器中水的惯性力和波浪对容器壁产生的动压力构成对结构的控制力,同时结构振动的部分能量也将由于水的黏性而耗散掉,从而达到减小结构振动反应的目的。
作为调谐减震控制系统中的核心部件，TMD 是附加在主结构中的一个子结构，由质量块、弹簧、阻尼器组成。
质量块通过弹簧(连接件)和阻尼器(耗能减震装置)与主结构连接在一起，一般支撑或悬挂在主结构上。
质量（a ）屈曲约束支撑 （b ）屈曲约束支撑滞回曲线图1.2 屈曲约束支撑形式 核心支撑 约束构件填充材料 F块的存在使原结构产生了附加的质量、刚度和阻尼，通过子结构的这些基本特性调谐其自振频率，可以使其尽量接近主结构控制振型的振动频率。
这样，当结构在外激励作用下产生振动时，主结构带动TMD系统一起振动，TMD系统相对运动产生的惯性力反作用到结构上，对（a）TMD 模型（b）TLD 模型图1.3 调谐阻尼器模型结构的振动产生控制，TMD系统中的阻尼器也将发挥耗能作用，从而达到减小结构振动反应的目的。
上海全球金融中心为中国首次使用TMD的高层建筑，设计师在大楼90层、395米高处设立了2台风阻尼器。
在测试中，当大楼双向摇摆达到5厘米时，阻尼器启动止振，止振时间仅需15秒。
该装置使用传感器探测强风时建筑物的摇晃程度，通过计算机控制重约150吨的“大铁块”摇摆，以抑制建筑物由于强风引起的摇晃。
被动控制具有构造简单、造价低, 易于维护且无需外部能源支持等优点，不需要外界能源，易于实现。
目前, 许多被动控制技术均在实际工程中得到广泛的应用，已从医院、桥梁、大型商场等重要性建筑物推广到一般工业与民用建筑。
结构被动控制(包括更早开始研究的基础隔震)由于不需要提供外部能源、经济和易于工程应用的特点，在我国得到了广泛的研究和一定程度的应用。
2、结构的主动控制主动控制是以现代控制理论为基础，对结构反应或环境干扰进行实时跟踪和预测，在精确的结构模型基础上运算和决策最优控制力，并通过作动器对结构施加控制力以减小或抑制结构的动力反应。
主动控制分开环控制和闭环控制两种，开环控制是直接对结构环境干扰进行量测，根据测量数据分析并综合出控制律；而闭环控制是在结构反应观测基础上实现的主动控制。
闭环控制具有较高的抗干扰能力，对系统元件的精度要求不高，控制效果明显，因此得到广泛的应用。
主动控制的研究主要集中在主动控制算法的运用与处理和主动控制装置的开发与应用两个方面。
结构主动控制算法仍是以现代控制理论中的算法为依据，一些算法根据土木工程结构自身特点作出特殊的处理。
目前运用的主动控制算法主要有经典线性最优控制法、瞬时最优控制法、随机最优控制法、极点配置法、独立模态空间控制法、界限状态控制法、自适应控制法、预测控制法、滑动模态控法、模糊控制法、神经网络控制法。
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，选择合理的增益 AMD系统（图1.4）是目前研究和应用较多的主动控制系统，它由被动控制中的调谐质量阻尼器（TMD）演变而来。
