建筑工程施工中的振動控制技術(shù)

張開銘 劉天鵬

摘要：社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市化進程的加快，推動了建筑工程行業(yè)的發(fā)展，同時也提升了建筑施工的技術(shù)水準(zhǔn)。伴隨對振動理論的非線性控制和結(jié)構(gòu)時變的探索；以及主動控制使得時滯鉆研，振動器、傳感器位置和數(shù)目的優(yōu)化研究，這是推動結(jié)構(gòu)主動控制技術(shù)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。本文將簡要分析在建筑工程施工過程中震動控制技術(shù)應(yīng)用的必要性，進而探討震動控制技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑工程施工；振動控制技術(shù)；必要性；發(fā)展

建筑工程施工中的振動控制技術(shù)，就傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)來說，是通過加強自身結(jié)構(gòu)的性能來達(dá)到抗震的目的，這樣的方法所產(chǎn)生的作用和安全性相對較低，同時根據(jù)傳統(tǒng)方法所構(gòu)成的抗震性能結(jié)構(gòu)無法進行自我調(diào)節(jié)與我控制，因此，在這種不確定的狀態(tài)下，導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)的安全性無法得到有效的保障。對此，在當(dāng)前，必須要采用振動控制技術(shù)來滿足人們對于建筑物高品質(zhì)的需求，同時在振動控制技術(shù)下建筑工程的發(fā)展得到了有益的推動，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。本文將對振動控制技術(shù)進行相關(guān)分析。

一、建筑工程施工中振動控制技術(shù)應(yīng)用的必要性

伴隨城市化速度的不斷加快，振動控制技術(shù)在建筑行業(yè)的發(fā)展中越發(fā)顯得重要。第一，在建筑工程的施工中使用振動控制技術(shù)有利于減少結(jié)構(gòu)在流水、地震、風(fēng)、海浪、車輛等等動力作用下造成的損傷，有效的增強建筑結(jié)構(gòu)的防災(zāi)抗震能力。結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)，在國內(nèi)外已經(jīng)引起了工程行業(yè)的廣泛重視，是一種新型的抗震技術(shù)。第二，在建筑工程施工中使用振動控制技術(shù)，能夠促進輸入結(jié)構(gòu)中地震能量的耗散。近年來，國內(nèi)外都先后展開了對結(jié)構(gòu)控制的鉆研，即是在結(jié)構(gòu)上加入控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)共同抗御荷載的作用，使得結(jié)構(gòu)在大地震的作用下能夠進入非彈性狀態(tài)時還能具備一定的延伸性，這也是為了耗散輸入結(jié)構(gòu)中的地震能量。同時該技術(shù)的理論簡單、機理明確，對于不同烈度與結(jié)構(gòu)的抗震要求都能夠使用。結(jié)構(gòu)的控制可以分為主動、半主動、智能控制、基礎(chǔ)隔震、被動耗能減震[1]。

二、建筑工程施工中的振動控制技術(shù)應(yīng)用分析

（一）主動控制

針對主動控制的研究包含了數(shù)據(jù)處理、自動控制技術(shù)、計算機科學(xué)、隨機振動、機械工程、材料科學(xué)、生物科學(xué)、結(jié)構(gòu)工程，這是交叉性較強的一門學(xué)科。主動控制即是采用現(xiàn)代化的控制技術(shù)，對于結(jié)構(gòu)反應(yīng)和輸入地振動實現(xiàn)練級的預(yù)測與跟蹤，并且采用作動器對結(jié)構(gòu)增加控制力，從而使得結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性質(zhì)產(chǎn)生一定程度的裱花，最終使得結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)都能夠得到優(yōu)化，使其能與優(yōu)化的準(zhǔn)則達(dá)成一致，從而達(dá)到降低且抑制結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的控制方法。結(jié)構(gòu)的主動控制比被動控制產(chǎn)生的效果更為顯著，但是由于在進行主動控制是，需要輸入大量的外部能源，另外，設(shè)備的成本相對較高、時性非常復(fù)雜、系統(tǒng)的可靠性也存在一些問題等原因，因此，我國在主動控制的研究中，必須要集中研發(fā)探索控制裝置、主動控制算法、仿真分析效果等內(nèi)容[2]。

主動控制主要是由外加入能源產(chǎn)生主動施加的控制力，振動控制的設(shè)計目標(biāo)在于如何科學(xué)的選擇控制力的施加規(guī)律，使得結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的控制力的效果能夠達(dá)到最佳狀態(tài)。主動控制包含了兩種方式，開環(huán)控制和閉環(huán)控制。主動開環(huán)控制的方式是對系統(tǒng)擾動輸入進行測量，并根據(jù)擾動輸入顯示的情況得出控制的規(guī)律；閉環(huán)控制的方法要求產(chǎn)生一定程度的控制作用，以此控制結(jié)構(gòu)的震動，通過對應(yīng)的系統(tǒng)輸出反饋或者狀態(tài)反饋，閉環(huán)控制下能夠保持連續(xù)的高效控制并進行監(jiān)測，具備有效的抗干擾能力，并且在線的計算量也比較龐大。

（二）混合控制

混合控制結(jié)合了集中控制方法的優(yōu)勢。結(jié)構(gòu)的智能化控制可分為兩種。其一，采用智能控制算法達(dá)到對結(jié)構(gòu)的震動控制母的，比如說神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法、模糊控制等，與主動控制不同的地方在于無需控制增益之間的關(guān)系，使用智能控制算法來確定輸入反饋與輸出反饋以及精確的結(jié)構(gòu)模型，但是，就控制力來說，依然需要輸入大量的外部能量，有作動器去實現(xiàn)；其二，智能驅(qū)動和智能阻尼裝來達(dá)到智能控制，比如說采用形狀的記憶材料、磁致伸縮材料、點、壓電材料、磁流變液體等智能驅(qū)動的材料與器件，控制的原理與主動控制的原理相近，但是實施控制力的作動器卻是采用智能材料做的智能阻尼器或智能驅(qū)動器。

由于混合控制綜合了幾種方法的優(yōu)點，所以控制效果尤為顯著，發(fā)展具備一定的優(yōu)勢，并前景廣闊?；旌峡刂朴芍鲃涌刂坪捅粍涌刂坡?lián)合組成，混合控制可以使用主動控制來達(dá)到控制效果顯著的目的，還能夠使用被動控制達(dá)到耗散大量震動能量的目的，在混合控制中，充分的結(jié)合使用了主動控制與被動控制的有點，使得被動控制和主動控制相互協(xié)調(diào)、共促工作，比單獨使用某一方法產(chǎn)生的效果更好，并且更加節(jié)約能量，工程使用價值非常大。較為典型的混合控制設(shè)置有主動控制與耗能減震結(jié)合、錨索系統(tǒng)與鎮(zhèn)定錨索控制系統(tǒng)結(jié)合、主動控制與基礎(chǔ)隔震結(jié)合、TMD與AMD結(jié)合[3]。相結(jié)合所產(chǎn)生的優(yōu)秀的混合控制方案，在兩種被動的控制方法作為結(jié)構(gòu)的保護裝置時，主動控制系統(tǒng)回座位結(jié)構(gòu)抵御地震的原件，是結(jié)構(gòu)遭受破壞之前的最后一道保護膜；被動控制作為整個系統(tǒng)的主體，主動控制降低了對被動控制系統(tǒng)的限位控制，并為被動控制系統(tǒng)提供了恢復(fù)所需要的能量。

三、結(jié)束語

在當(dāng)前建筑工程施工中控制技術(shù)的應(yīng)用與研發(fā)中仍然存在著一些問題需要改進與完善，傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)雖然能夠通過加固自身達(dá)到抗御的效果，但是實際作用于安全性無法得到十足的保障，有較大的不確定性。所以，在當(dāng)下，要采用振動控制技術(shù)滿足當(dāng)下建筑施工的需求，必須要加強研發(fā)，加上當(dāng)下的優(yōu)勢已經(jīng)十分顯著，只要推進廣泛應(yīng)用，發(fā)展前景必然一片光明。

參考文獻(xiàn)：

[1]任俊杰.淺談建筑工程施工中的振動控制技術(shù)及其發(fā)展[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015（20）.

[2]羅鋒.淺談建筑工程施工中的振動控制技術(shù)及其發(fā)展[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2015（23）.

[3]吳厚勇.探析土木建筑工程施工的振動控制技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2015（16）.