结构抗震主动控制试验研究
浅谈土木工程结构振动控制技术
浅谈土木工程结构振动控制技术摘要：依据控制系统与外部能源、结构振动反应信息和动荷载信息之间的关系，结构振动控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制四类。
本文探讨了土木工程结构振动控制技术。
关键词：土木工程；结构；振动；控制；技术abstract: according to the control system and the external energy, structure vibration response information and dynamic load information, the relationship between the structural vibration control can be divided into passive control, active control, the semi-active control and mixed control four categories. this paper discusses the civil engineering structure vibration control technology.keywords: civil engineering; structure; vibration; control; technology中图分类号：k826.16文献标识码：a 文章编号：结构振动控制技术在机械、宇航、船舶等领域已经得到了广泛应用，而其在土工工程界引起广泛兴趣则始于1972 年美籍华裔学者yaoj.t.p(姚治平)对结构控制这一概念的首次提出。
此后，结构振动控制技术得到了迅速发展，目前已经成为结构工程学科中一个十分活跃的研究领域，被称为土木工程的高科技领域。
一、土木工程结构振动控制的分类依据是否需要外界能源, 结构控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制四类。
1、被动控制被动控制不需要提供外部能量，而通过减震、隔震装置来消耗或转移振动能量，同时阻止振动在结构中的传播，它具有构造简单、造价低、易于维护且无需外界能源支持等优点而被广泛应用。
飞行器结构抗震性能研究
飞行器结构抗震性能研究在现代航空航天领域，飞行器的结构抗震性能是一个至关重要的研究课题。
随着航空技术的不断发展，飞行器的飞行速度、高度和任务复杂度不断增加，这对其结构在复杂力学环境下的稳定性和可靠性提出了更高的要求。
其中，地震等自然灾害所带来的振动和冲击，对飞行器的结构安全构成了潜在威胁。
因此，深入研究飞行器结构的抗震性能，对于保障飞行安全、提高飞行器的可靠性和耐久性具有重要的意义。
飞行器在飞行过程中，可能会遭遇各种振动源，如气流扰动、发动机振动等。
而地震所产生的地面运动，通过飞行器与地面的接触传递到结构上，可能引发结构的共振、疲劳损伤甚至破坏。
为了有效应对这些挑战，需要从多个方面对飞行器结构的抗震性能进行研究。
首先，材料的选择是影响飞行器结构抗震性能的关键因素之一。
高强度、高韧性和轻质的材料能够在保证结构强度的同时，减轻重量，提高抗震能力。
例如，先进的复合材料如碳纤维增强复合材料，具有优异的力学性能和抗疲劳特性，在飞行器结构中得到了广泛应用。
然而，这些材料的性能在不同的温度、湿度和加载条件下可能会发生变化，因此需要对其进行深入的实验研究和性能评估。
其次，结构设计也是提升飞行器抗震性能的重要环节。
合理的结构布局可以有效地分散和吸收地震能量，减少结构的应力集中。
例如，采用蜂窝结构、夹层结构等具有良好能量吸收特性的设计，可以在地震作用下降低结构的变形和损伤。
此外，通过优化结构的连接方式和加强关键部位的设计，可以提高结构的整体性和稳定性。
在分析飞行器结构的抗震性能时，数值模拟方法发挥了重要作用。
有限元分析、多体动力学模拟等技术可以帮助工程师在设计阶段就对结构的抗震性能进行预测和评估。
通过建立精确的数学模型，模拟地震作用下结构的响应，能够发现潜在的薄弱环节，并进行针对性的改进。
然而，数值模拟结果的准确性往往依赖于模型的简化假设和输入参数的准确性，因此需要结合实验研究进行验证和修正。
实验研究是验证飞行器结构抗震性能的重要手段。
建筑结构抗震设计振动控制
通过合理的布置方式，使隔震支座充分发挥作用，提高整个结构的抗震性能。
04 消能减震设计策略及实施方法
金属阻尼器消能减震原理
塑性变形耗能
金属阻尼器利用金属材料的塑性变形能力，在地震作用下发生塑性变形，吸收并耗散地震能量，从而减小结构的 地震响应。
滞回耗能
金属阻尼器通过合理设计，使阻尼器在地震作用下产生滞回变形，滞回变形过程中吸收地震能量，并通过阻尼器 的热耗散将能量释放，降低结构的地震反应。
建筑结构抗震设计振 动控制
汇报人：戴老师 2023-12-02
目录
• 抗震设计基本原则 • 振动控制技术与方法 • 建筑结构隔震设计策略 • 消能减震设计策略及实施方法
目录
• 结构振动台试验与数值模拟分析 • 工程案例分析与经验总结
01 抗震设计基本原则
地震力与作用
地震力
地震时地面运动对建筑物产生的 惯性力，其大小与建筑物的质量 、地震加速度及建筑物与地面的 连接方式有关。
利用智能材料（如压电材料、磁 流变材料等）实现结构振动的主 动与被动控制。
03
优化设计与控制策 略
通过优化设计和控制策略，实现 混合控制系统在宽频带范围内的 有效减震。
03 建筑结构隔震设计策略
基础隔震系统原理及应用
原理
通过在建筑物基础与上部结构之间设置隔震层，使上部结构 与基础隔离，从而减少地震能量向上部结构的传递，达到减 震的目的。
上部结构的传递。
消能减震技术
02 在结构中设置阻尼器、耗能支撑等消能构件，吸收和
耗散地震能量。
被动调谐质量阻尼器（TMD）
03
利用附加质量与结构振动的相对运动，产生阻尼力减
小结构振动。
建筑抗震设计中的结构控制与减震技术
建筑抗震设计中的结构控制与减震技术地震是一种自然灾害，对建筑物的破坏具有毁灭性的影响。
因此，在建筑设计中，抗震设计是至关重要的。
在抗震设计中，结构控制和减震技术是两个重要的方面。
本文将探讨建筑抗震设计中的结构控制与减震技术的应用。
一、结构控制结构控制是指通过合理的结构设计和构造布置来控制建筑物在地震中的反应。
在结构控制中，建筑物的刚度、强度和稳定性是关键因素。
首先，增加建筑物的刚度是一种常见的结构控制方法。
通过增加结构的刚度，可以减小地震作用下的位移和变形，从而降低建筑物的破坏程度。
例如，在高层建筑中，可以采用加强梁柱节点的方式来增加结构的刚度。
其次，提高建筑物的强度也是一种有效的结构控制方法。
增加结构的强度可以使建筑物能够承受更大的地震力，减小破坏的可能性。
在设计中，可以采用加强柱子和梁的截面尺寸，增加钢筋的使用量等方式来提高结构的强度。
此外，保证建筑物的稳定性也是结构控制的重要目标。
在地震中，建筑物的稳定性往往会受到挑战，因此需要采取措施来增强建筑物的稳定性。
例如，在设计中可以设置剪力墙、抗侧移支撑等来提高建筑物的稳定性。
二、减震技术减震技术是指通过吸收和分散地震能量，减小地震对建筑物的影响。
减震技术主要包括主动减震和被动减震两种方式。
主动减震是指通过在建筑物中安装减震装置，主动地消耗地震能量。
常见的主动减震装置包括液体阻尼器、摩擦阻尼器等。
这些装置可以在地震发生时，通过吸收地震能量来减小地震对建筑物的影响。
被动减震是指通过在建筑物中设置减震装置，被动地减小地震对建筑物的影响。
常见的被动减震装置包括减震支座、减震橡胶等。
这些装置可以在地震发生时，通过减少地震力传递到建筑物上来减小地震的破坏。
除了主动减震和被动减震技术，还有一种常见的减震技术是基础隔震。
基础隔震是指通过在建筑物的基础上设置隔震装置，将建筑物与地面隔离，减小地震对建筑物的影响。
常见的基础隔震装置包括橡胶隔震支座、钢板隔震装置等。
粘滞本变阻尼半主动控制器对结构抗震控制的试验研究
五部分组 成 本 次 试 验 的 目的 主 要 是 研 究 阻 尼 器 的 动 力 特 性， 建立 阻尼 器动力特 性 的分析模 型 ， 探讨 阻尼 系数 与控制 电压 和频率 之间的关 系 。 根 据上 述 试验 目的 ， 本次 试 验 中输 人 为正 弦位 移荷载 。 验 的参数 分别取 为激励 频 率和控 制 电压 ， 试
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第１ 卷 １ ５ 第 期
振
动 工
程
学 报
Ｖｏ ． ５Ｎｏ １ １１ ． Ｍ ａ．０ ２ ｒ２ ０
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｂ ａｉ ｎＥｎ ｉｅ ｒｎ ｏ ｒ ａ ｆ Ｖｉｒ ｔ ｇｎ ｅ ｉｇ ｏ
粘 滞 流 体 变 阻 尼 半 主 动 控 制 器 对 结构 抗 震 控 制 的试 验研 究。
图 １ 阻 尼器 构 造 图
国家 自然科学基金“ 九五” 重大资助项 目（ 编号 ：９ ９４ ０ ５８ ５ １ ） 收 稿 日期 ：０ ０ １－ ８ 修 改 稿 收到 日期 ：０ １０— １ ２ ０ －２０ ； ２０ －９１
维普资讯
２ ６
振 动 工
液 比例 伺服 阗等三 部分组 成 。双 出杆 液 压缸是 由圆
柱形 缸体 、 不锈钢 活塞杆 、 活塞头组 成 。工作 时缸 体 内充 满高 纯 、 高粘 滞液 压油 。 旁通管 路 由连接缸 体 两
腔 的细 管以及调 整流 向桥 路阗块 组成 。电液 比例伺
服 阀是 由伺服 阗及伺 服 阗控制器 组成 。另外 缸 体上
６ Байду номын сангаас
２ 半 主 动 变 阻 尼控 制器 基 本 性 能试 验 概 况
程 学
报
第 １ ５卷
最 大 耐压 ２ ＭＰ ， 大输 出力 ５ Ｋ 伺服 阀运 行 时 ６ ａ最 ０ Ｎ。 约 需 ３ Ｗ 。当活 塞往 复运 动 时 ， ０ 阻尼 器 内流体 被迫 高速通 过 旁通 管路 ， 流经伺 服 阀 ， 通过 调节伺服 阀的
随机、智能结构随机振动分析与主动控制研究
随机、智能结构随机振动分析与主动控制研究随机、智能结构随机振动分析与主动控制研究一、引言随机振动是工程结构在实际运行过程中普遍存在的现象之一，其对于结构的稳定性和安全性具有重要影响。
传统的结构振动分析方法主要基于确定性的力学模型，无法有效预测和控制结构在不确定环境下的随机振动行为。
因此，随机振动分析与主动控制成为了当今结构工程领域的热点研究方向。
二、随机振动分析方法随机振动分析方法主要包括统计分析和模拟方法。
统计分析方法通过统计学的概率方法研究结构在不确定环境下的振动特性。
常用的统计分析方法有功率谱分析、概率密度函数分析和相关函数分析等。
模拟方法则通过利用数值计算和仿真技术，模拟结构在不确定环境下的振动响应。
三、智能结构与振动控制智能结构是指具有感知、计算和执行能力的结构系统，能够根据结构的实际工况自主调整结构的性能。
智能结构的出现为结构振动的主动控制提供了新的途径。
智能材料和智能控制技术是实现智能结构的关键。
智能材料能够根据环境变化自主调整其力学性能，从而实现结构的自适应。
智能控制技术采用传感器和执行器对结构振动进行实时监测和调控，以抑制结构的振动响应。
四、随机振动与主动控制的结合随机振动与主动控制相结合，可以有效地降低结构振动对结构安全性和舒适性的影响。
通过智能结构技术和振动控制策略，可以在结构受到随机激励时主动调整结构的刚度、阻尼和质量等特性，从而减小结构振动响应。
具体而言，主动控制技术包含自适应振动控制和半主动振动控制两种方法。
自适应振动控制方法通过实时监测振动信号，根据反馈控制原理调整结构的控制参数，实现结构的振动抑制。
半主动振动控制方法则采用可调阻尼器或扭转梁等装置，通过控制这些装置的特性来主动消耗结构的振动能量。
五、研究现状与进展目前，随机振动分析与主动控制研究方向取得了许多重要的进展。
在振动分析方面，研究者通过建立随机结构模型，运用统计学和概率方法对随机振动进行了深入研究。
在振动控制方面，智能材料和智能控制技术的发展为实现结构的主动控制提供了新的思路和方法。
土木工程结构减震控制方法
土木工程结构减震控制方法摘要：近几年来，结构振动控制的理论和技术日益引人注目，特别是在土木工程的结构设计中，一种以减震为手段的设计已在国内外一些地震多发地区得到了应用，本文分析了土木工程结构减震的控制方法。
关键词：土木结构；减震；控制方法 一、结构减震控制的概念及分类应用结构控制系统是解决结构工程安全性问题的一个可替代的方法，从而为结构控制理论在土木工程中的应用指出了光明的前景。
结构控制的概念可以简单表述为：通过对结构施加控制机构，由控制机构与结构共同承受振动作用，以调谐和减轻结构的振动反应，使其在外界干扰作用下的各项反应值被控制在允许范围内。
结构减震控制根据是否需要外部能源输入可分为被动控制、主动控制和混合控制。
被动控制是指不需要能源输入提供控制力，控制过程不依赖于结构反应和外界干扰信息的控制方法。
文中所讨论的基础隔震、耗能减震等均为被动控制。
 二、土木工程结构减震的控制方法1、被动控制结构被动控制是指控制装置不需要外部能源输入的控制方式。
其特点是采用隔震、耗能减震和吸能减振等技术消耗振动能量,以达到减小结构振动反应的目的。
被动控制的优点是构造简单、造价低、易于维护,并且不需要外部能源支持等。
目前,被广泛采用的被动控制装置有:1.1基础隔震体系。
基础隔振是在上部结构与基础之间设置某种隔振消能装置,以减小地震能量向上部的传输,从而达到减小上部结构振动的目的。
基础隔振能显著降低结构的自振频率,适用于短周期的中低层建筑和刚性结构。
由于隔振仅对高频地震波有效,因此对高层建筑不太适用。
1.2耗能减振体系。
常用的耗能元件有耗能支撑和耗能剪力墙等;常用的阻尼器有金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器、黏弹性阻尼器、黏性液体阻尼器等。
1.3调谐减振系统。
常用的调谐减振系统有:调谐质量阻尼器(TMD )、调谐液体阻尼器(TLD)、液压质量振动控制系统(HMS)等。
调谐质量阻尼器是一个小的振动系统,由质量块、弹簧和阻尼器组成。
主动式和被动式阻尼减振技术_概述及解释说明
主动式和被动式阻尼减振技术概述及解释说明1. 引言1.1 概述阻尼减振技术是一种在结构体系中应用的重要技术，旨在减轻由于地震、风力或其他外部激励引起的结构振动。
主动式和被动式阻尼减振技术是两种常见的方法，它们在原理及应用领域上有所不同。
1.2 文章结构本文将从两个方面对主动式和被动式阻尼减振技术进行综述和解释说明。
首先，我们将介绍主动式阻尼减振技术的原理及其作用，并探讨其应用领域以及优缺点。
然后，我们将详细阐述被动式阻尼减振技术的原理、作用以及其在各个领域的应用情况。
最后，我们将对主动式与被动式阻尼减振技术进行比较，包括工作原理对比、效果对比和应用场景对比。
通过这样全面深入地了解这两种技术，可以更好地选择适合特定情况下使用的方法。
1.3 目的本文旨在为读者提供关于主动式和被动式阻尼减振技术的全面概述，并对其原理、应用领域和优缺点进行详细解释。
通过对这两种技术的比较分析，读者可以了解它们各自的特点和适用情况，以便在实际工程中做出明智的选择。
同时，本文还将探讨未来阻尼减振技术研究的发展方向，展望其在结构工程领域的前景。
希望通过本文能够促进相关领域的学术交流与研究进展。
2. 主动式阻尼减振技术：2.1 原理及作用：主动式阻尼减振技术是一种基于主动控制的结构减振技术，其原理是通过感知结构的运动响应并实时调节阻尼系数来抑制结构产生的振动。
这种技术通常涉及使用传感器来监测结构的振动，并采用控制器和执行器实时调整阻尼力的大小。
主要作用在于提供实时控制反馈机制，使得结构能够根据外界环境变化与激励输入进行自适应调节，从而实现更好的减振效果。
通过主动控制可以对结构产生的振动进行精确调节，适应不同频率范围内的激励。
2.2 应用领域：主动式阻尼减震技术已经广泛应用于各个领域，包括建筑物、桥梁、风力发电机组等工程结构以及航空航天和汽车行业中。
在高层建筑中，通过在楼层或结构节点处安装主动控制设备，可以显著降低地震、风载和其他外部激励对结构的振动影响。
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摘 要 ：运用智能材料对结构进行抗震主动控制是一个前沿课题， 但是 目 前大多局限于单个构件或者理论推导
上， 由于建 筑 结 构 的复 杂 性 和 离 散 性 ， 行 相 关 的 实验 研 究 是必 要 的 ， 合 一 三 层 智 能 结 构 主 动 控 制 试 验 ， 行 了 主动 杆 进 结 进 件 设 计 ， 化 以及 基 于 模 态 的 控 制 ； 究 表 明 ， 动 控 制 效 果 与 结 构 参数 和布 置 位 置 关 系 密 切 ， 与地 震 波 关 系 不 大 ； 过 优 研 主 而 通 控 制 作 用 ， 构 各 层 的 位 移 和 加 速 度特 别足 响应 剧 烈 的峰 值 得 到 了 很 大 程度 的抑 制 ； 动 控 制 时 ， 于 遗 传算 法 的优 化 可 结 主 基
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振
动
与
冲
击
第 ３ 第 １期 Ｏ卷
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ＯＮ ＡＮＤ Ｓ Ｉ ＨＯＣＫ
结 构 抗 震 主 动 控 制 试 验 研 究
马乾 瑛 ，王 社 良 ，朱 军 强 一，曹
（ ．西 安 建 筑 科 技 大 学 ， 安 １ 西
３ ．西部 建 筑 科 技 国 家 重 点实 验 室 （ ） 西 安 筹 ，
以 高效 的 实 现 全局 优 化 ， 而避 免 陷入 局 部 优 化 。
关 键 词 ：主动 控 制 ； 动杆 件 ； 化 ； 传算 法 主 优 遗
中 图 分 类号 ：Ｔ ３ ９ Ｕ ９ 文 献标 识 码 ：Ａ
Ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｌｓ ｉｍ ｉ ｃ ｉ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｔ ｓ ｔ ｄｙ ｔ ｕ ｔ ａ ｅｓ ｃ ａ ｔｖ ｏ ｔ ｏ ｅ ｔｓ ｕ
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