摘要：本文簡要介紹了現代結構振動控制技術中的被動控制。歸納了被動控制的種類并給出了今后被動控制發展方向的個人意見。
　　關鍵詞：結構振動控制論文，被動控制論文
　　0引言
　　結構受到外部傳來的荷載：如地震、風和海浪等作用，會產生振動。對工程結構本身來說，這些振動是非常有害的，它使得結構的壽命縮短;并導致結構的破壞，使居住者產生不舒適感，增加維護的工作量以及增加建筑投資等等。傳統的抗震結構體系是通過增強結構本身的性能來“抗御”地震作用的，即由結構本身儲存和消耗地震能量，以滿足結構的抗震設防要求。但由于人們尚不能準確的估計結構未來可能遭遇的地震的強度和特性，而按傳統方法設計的結構其抗震性能不能具備自我調節與自我控制的能力，因此在這種不確定性的地震作用下，結構很可能不滿足安全性的要求，而產生嚴重破壞，甚至倒塌，造成重大的經濟損失和人員傷亡。因此，必須將這些振動盡量減小，甚至消除。結構振動控制就是在這樣的背景下提出的，并且在進過20多年的發展后，取得了一定的成效。結構控制技術作為一種積極的結構減振抗災對策，受到了人們的廣泛關注，并已開始在工程中得到應用。所謂結構振動控制是指采用某種措施使結構在動力載荷作用下的響應不超過某一限量,以滿足工程要求。結構振動控制分為被動控制、主動控制、半主動控制及混合控制。而其中被動控制是目前在工程實際中應用最為廣泛的一種控制方法。本文將對被動控制進行一些簡單的介紹。
　　1被動控制的概念
　　結構被動控制一般是指在結構的某個部位附加一個子系統,或對結構自身的某些構件作構造上的處理以改變結構體系的動力特性。其主要優點是：成本低，不消耗外部能量、不會影響結構的穩定性。缺點是：對環境變化的適應力與控制效果不如其他方案。從控制機理上講，被動控制有兩條基本途徑：一通過在結構的特定部位設置隔振裝置來阻斷建筑結構的能量輸入，直接達到減振控制的目的，通常稱之為隔振；二是通過附加在結構上的一些耗能阻尼器，如全金屬屈服阻尼器、粘彈性阻尼器、流體阻尼器來耗散能量達到減振的目的，通常稱之為消能減振被動控制。被動減振器一般由一個輔助質量構成，它借助液壓汽缸與建筑結構彈性連接，并且當主質量與輔助質量之間產生相對運動時，設置在中間的減振元件起作用。
　　2結構被動控制研究與應用論文
　　2.1基底隔震技術
　　基底隔震技術是在結構地面以上部分的底部設置隔離層，使之與固結于地基中的基礎頂面分隔開，使地震能量傳遞不到主體結構，從而達到減輕結構振動的作用。隔震裝置具有可變的水平剛度，在強風或微小地震時，具有足夠的水平剛度，使上部結構水平位移極小，不影響使用要求。在中等強度地震下，其水平剛度較小，上部結構水平滑動，使剛性的抗震結構體系變為柔性隔震結構體系，其固有自振周期大大延長，遠離下部結構的自振周期和地面的場地特征周期。從而把地面振動有效地隔開，明顯地降低上部結構的地震反應。總的來說，隔震裝置必須具備三項特性：1具有較大的變形能力；2具有足夠的初始剛度和強度；3提供較大的阻尼,具有較大的耗能能力。基礎隔震技術簡單、性能可靠。
　　基礎隔震技術簡單、性能可靠，能顯著地降低結構的自振頻率，適用于短周期的中低層建筑和剛性結構。但由于隔震僅對高頻地震波有效，因此對高層和超高層建筑不太適用，且不適用于風振的控制。另外，橡膠隔震墊的老化和耐久性問題，以及隔震效果的定量設計問題還有待于進一步的研究。
　　2.2耗能減震技術
　　耗能減震技術是把結構物的某些非承重構件設計成耗能桿件，或在結構的某些部位裝設阻尼器。在風或小震作用下，這些消能構件或消能裝置具有足夠的初始剛度，處于彈性狀態，結構物仍具有足夠的側向剛度以滿足使用要求。在強烈地震作用時，耗能構件或裝置率先進入非彈性狀態，從而保護主體結構及構件免遭破壞。耗能裝置的種類有阻尼器、耗能支撐、耗能墻等。阻尼器的種類有金屬阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器、復合型阻尼器。耗能支撐的主要形式有偏心耗能支撐、摩擦耗能支撐、圓環耗能支撐。耗能墻的主要形式有帶堅縫耗能墻、水平頂縫耗能墻和阻尼器耗能墻等。耗能減震技術吸收了傳統的延性結構的設計思想，同時又克服了延性構件損壞后難以修復的缺點，具有性能穩定、技術條件簡單、適用范圍廣、經濟可靠等優點、已在新建工程、建筑抗震加固及震后修復工程中得到廣泛的應用。
　　2.3吸能減震技術
　　吸能減震技術是通過附加的子結構，使結構的振動發生轉移，即使原結構的振動能量在原結構和子結構之間重新分配，從而達到減小結構振動的目的。附加的子結構具有質量、剛度和阻尼，因而可以調整子結構的自振頻率，使其盡量接近主結構的基本頻率或激振頻率。這樣當主結構受激勵而振動時，子結構就會產生一個與主結構振動方向相反的慣性力作用在主結構上，使主結構的振動反應衰減并受到控制。結構被動吸能減震控制的裝置主要包括：調諧質量阻尼器(TurnedMassDamper，TMD)、調諧液體阻尼器(TurnedLiquidDamper，TLD)、擺式質量阻尼器、質量泵、液體—質量振動控制系統(HMS)和空氣阻尼器等幾種，其中TMD和TLD應用較多。TMD阻尼的作用取決于TMD響應滯后于結構響應90°相差條件，結果由TMD傳輸的彈性力變成粘滯力而作用于結構。這個條件只有當TMD頻率被調諧至結構受控頻率而且外激勵覆蓋這個頻率成分時才發生。由TMD產生的阻尼起減小主結構位移的作用。TMD利用質量塊的慣性，增大結構阻尼進行振動控制，其簡便易行，且行之有效。對于TMD應盡可能將其設置于結構振幅最大處以取得最好的效果。
　　3被動控制的發展方向論文
　　從土木工程結構減震控制技術的發展來看，在基礎隔震和耗能減震方面的研究較多，并且理論和方法相對比較成熟，已經在很多實際工程中加以應用。我國在結構振動控制的工程應用方面與先進國家（如美國、日本等）的差距很大。已安裝控制裝置的建筑物的數量極其有限，其中又以隔震裝置比較常見。在我國結構振動控制目前多數應用于高聳結構中，但隨著我國高層建筑特別是超高層建筑的發展，必將給結構振動控制帶來更為廣闊的發展空間。目前，結構抗震理論正在由確保結構在地震襲擊下的安全性，向確保在地震襲擊下結構功能正常發揮的方向發展。結構控制在建筑結構抗震中的地位越來越重要。在今后的發展道路上將要解決的問題有：1既適用于高頻率的風振或小震，又適用于罕遇大震的復合減震控制系統；2被動控制系統與主動控制系統等其他控制系統相結合的混合控制系統；3被動控制系統的維護、保養措施和耐久性能；4統一的結構振動控制規范。
　　4結語
　　結構振動控制作為建筑結構的保護系統，它們應是結構本身的有機組成部分，而不應是應急措施，在設計階段就應加以考慮。盡管結構振動控制還有著各種有待解決的問題，但是，結構振動控制必將是結構抗震、抗風設計的新的發展方向。雖然我國現目前在結構振動控制的工程實際應用中落后于其他發達國家，但是隨著我國經濟的發展以及日益強大的綜合國力，追趕上世界先進水平的已是指日可待。
　　
　　參考文獻
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