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摘 要：日益频繁和严重的地震灾害给世界人民带来了沉重的灾难。土木工程结构振动控制研究对有效减轻地震等自然灾害带来的损失有着极为重要的现实意义。本文概述了现今土木工程结构振动控制研究领域的研究现状，包括主动控制、被动控制、混合控制和现存问题等及对土木工程结构振动控制技术广阔发展前景的展望。
关键词：土木工程；结构振动；展望
土木工程伴随着人类社会的发展而发展。随着科学技术的不断进步，人类在抵抗各种自然灾害的问题上也取得了一定的进步。然而在伟大的自然面前，人类仍旧渺小。我们需要更加先进的技术和更加完备的设施来抵抗灾害的侵袭。传统的防震技术的作用效果和安全性能十分有限，如果地震发生，结构无法支持，很有可能破坏严重，甚至带来极为严重的生命财产损失。因此，土木工程结构振动控制技术的研究发展十分重要。
1 结构振动控制技术的研究现状
1.1 被动控制
被动控制是通过改变建筑结构自身一些构件的构造和结构体系的动力学特征，或者在结构的某个部位附加一个子系统，来实现减振的目的一种不需要外部能源的结构控制技术。由于其结构简单、造价低廉、易于维护且无需外部能源支持，目前已成为建筑与结构设计的热点，许多实际工程中也已经广泛应用。被动技术主要包括基础隔振技术和耗能吸能减振技术。
基础隔振是在结构的上部与基部之间设置一种隔振消能装置的控制技术，是被动控制的一种，它主要通过减小地震时向地表传输的能量，来减小结构的振动。基础隔振能明显降低结构的自身振动频率，非常适用于中低层建筑，但由于隔振只对高频率的地震波有效用，所以对高层建筑并不适用。
吸能减振是通过附加子结构，使结构的振动位移，能量重新分配，从而减小结构振动。耗能减振是在结构体的某些部位，如节点和支撑部等设置耗能阻尼机构。继而通过这种机构对结构施加控制力，快速减小结构振动。耗能减振和吸能减振的装置主要有摩擦阻尼器、粘性液体阻器、调谐质量阻尼器、金属屈服阻尼器、质量泵和液压质量控制系统等。
1.2 主动控制
主动控制是一种需要外部能量供给的控制技术。是否具有能量耗损和完整的反馈控制回路是其与被动控制技术的主要区别。尽管主动控制技术更为复杂、造价昂贵并且难以维护，但对于高层建筑建筑而言，主动控制具有更好的防震效果。主动控制应用了现代尖端的结构控制技术，对结构振动情况实施实时追踪和预测，令结构设计与系统性能达到最佳。主动控制技术分为控制力型和半主动控制型两种。
结构主动控制是利用外部能源在结构振动时对结构施加一个较强的控制力，此时通过传感器将监测得到的信息导入计算机内，由计算机根据设定好的的计算公式算出应施加的力的具体信息，最后，由外部能源提供能量，施加给结构其所需控制力，进而快速起到减小结构振动的效果。由于主动控制的实时控制力完全自主可控，因此其对比于被动控制，防振效果十分明显。控制力型的主动控制装置主要有主动拉索系统、主动支撑系统、主动质量阻尼系统和主动空气动力挡风板系统等。
半主动控制属于参数控制，其作用机理和优缺点均介于被动控制和控制力型之间。半主动控制过程依赖于结构的反应情况和外部的激励信息，通过用小功率能源调整结构的动力参数来减少结构的振动，与控制力型相比，半主动控制具有所需外部能量较小、维护要求不太高、更为经济等优势，而且作用效果又与前者很接近，因此半主动控制具有较大的研究和应用开发价值[2]。磁流变液态阻尼器和电流变液态阻尼器是半主动控制系统未来研究发展的方向。
1.3 混合控制
混合控制是相对于被动控制和主动控制而言的研究新突破。它将被动控制和主动控制有机结合到同一建筑工程中，使二者协调起来共同工作。将二者结合起来看似简单，实则需要无数次的尝试与磨合。此系统充分融合了被动控制系统与主动控制系统的优点，既可以通过被动控制系统卸掉震动能，又可以利用主动控制系统来增强控制效果，因此有很好的建筑工程应用价值。目前混合控制所用的控制装置已有许多种类，其迅猛发展的势头锐不可当。
1.4 结构控制研究中的待解决问题
经过多年以来的刻苦研究和辛勤实践，结构的抗震、减振设计研究取得了飞跃性的成就，也受到了更多各领域科研工作者们的关注与重视。然而科学研究不能一蹴而就，科技发展也并非是朝夕之事。在看似成果斐然的土木工程结构振动控制领域取得的成就背后，仍有许多技术不成熟之处，这些问题犹待解决。如从控制器设计角度的建模工程与模型的简化；如何降低能耗和造价，使工程简便且不失可靠性和安全性；综合考量各项外界因素，增强控制的持久力和安全性；完善抗震防护体系作用力的具体计算方式；与其他学科的新技术和新成果有机结合，促进土木工程结构振动控制技术向智能化发展。结构控制技术是一项复杂严密且与人民生命财产安全息息相关的细致研究，因此相关科研技术人员和机构任重而道远。
2 结构振动控制技术的展望
在近十几年的时间里，经过诸多专家学者们长期不懈的艰苦努力，土木工程结构振动控制技术得到了全面迅猛的发展，呈现出一派生机勃勃的发展势头，在今后一段时期内，结构控制技术的发展趋势将是被动控制技术规范化与实用化和加强对半主动控制和混合控制技术的实验研究以及试点工程的研究。尽管在我国目前的土木建筑工程领域中，结构控制技术基本上还仅仅应用于高层建筑结构设计之中，但随着我国高层建筑特别是超高层建筑的飞速发展，必将给结构振动控制技术带来更为广阔的发展空间。因此，由于土木工程结构振动控制技术自身所具有极为明显的优势，其未来拥有良好的应用前景是毋须置疑。
结束语
土木工程结构振动控制的研究与应用有着十分广阔的广泛的发展与应用前景，它的研究和发展将会给土木工程结构领域的抗震、抗风等抵抗不可抗力灾害的建筑设计帶来一场前所未有的历史性革命。近年来土木工程结构振动控制技术的研究与应用已取得了长足的发展与进步。由此看来，在对抗地震、强风等自然灾害的问题上，土木工程结构控制起着至关重要的作用。因此，我们对土木工程结构振动控制技术未来的成就十分期待。
参考文献
[1]李浩久，强文博，师小燕.结构振动控制的发展和现状[J].四川建筑工程结构，2009，29（3）：104-109.
[2]陈水生，李锦华.磁流变阻尼器对建筑结构地震响应半主动控制分析[J].铁道工程学报，2007，108（9）：40-45.
关键词：土木工程；结构振动；展望
土木工程伴随着人类社会的发展而发展。随着科学技术的不断进步，人类在抵抗各种自然灾害的问题上也取得了一定的进步。然而在伟大的自然面前，人类仍旧渺小。我们需要更加先进的技术和更加完备的设施来抵抗灾害的侵袭。传统的防震技术的作用效果和安全性能十分有限，如果地震发生，结构无法支持，很有可能破坏严重，甚至带来极为严重的生命财产损失。因此，土木工程结构振动控制技术的研究发展十分重要。
1 结构振动控制技术的研究现状
1.1 被动控制
被动控制是通过改变建筑结构自身一些构件的构造和结构体系的动力学特征，或者在结构的某个部位附加一个子系统，来实现减振的目的一种不需要外部能源的结构控制技术。由于其结构简单、造价低廉、易于维护且无需外部能源支持，目前已成为建筑与结构设计的热点，许多实际工程中也已经广泛应用。被动技术主要包括基础隔振技术和耗能吸能减振技术。
基础隔振是在结构的上部与基部之间设置一种隔振消能装置的控制技术，是被动控制的一种，它主要通过减小地震时向地表传输的能量，来减小结构的振动。基础隔振能明显降低结构的自身振动频率，非常适用于中低层建筑，但由于隔振只对高频率的地震波有效用，所以对高层建筑并不适用。
吸能减振是通过附加子结构，使结构的振动位移，能量重新分配，从而减小结构振动。耗能减振是在结构体的某些部位，如节点和支撑部等设置耗能阻尼机构。继而通过这种机构对结构施加控制力，快速减小结构振动。耗能减振和吸能减振的装置主要有摩擦阻尼器、粘性液体阻器、调谐质量阻尼器、金属屈服阻尼器、质量泵和液压质量控制系统等。
1.2 主动控制
主动控制是一种需要外部能量供给的控制技术。是否具有能量耗损和完整的反馈控制回路是其与被动控制技术的主要区别。尽管主动控制技术更为复杂、造价昂贵并且难以维护，但对于高层建筑建筑而言，主动控制具有更好的防震效果。主动控制应用了现代尖端的结构控制技术，对结构振动情况实施实时追踪和预测，令结构设计与系统性能达到最佳。主动控制技术分为控制力型和半主动控制型两种。
结构主动控制是利用外部能源在结构振动时对结构施加一个较强的控制力，此时通过传感器将监测得到的信息导入计算机内，由计算机根据设定好的的计算公式算出应施加的力的具体信息，最后，由外部能源提供能量，施加给结构其所需控制力，进而快速起到减小结构振动的效果。由于主动控制的实时控制力完全自主可控，因此其对比于被动控制，防振效果十分明显。控制力型的主动控制装置主要有主动拉索系统、主动支撑系统、主动质量阻尼系统和主动空气动力挡风板系统等。
半主动控制属于参数控制，其作用机理和优缺点均介于被动控制和控制力型之间。半主动控制过程依赖于结构的反应情况和外部的激励信息，通过用小功率能源调整结构的动力参数来减少结构的振动，与控制力型相比，半主动控制具有所需外部能量较小、维护要求不太高、更为经济等优势，而且作用效果又与前者很接近，因此半主动控制具有较大的研究和应用开发价值[2]。磁流变液态阻尼器和电流变液态阻尼器是半主动控制系统未来研究发展的方向。
1.3 混合控制
混合控制是相对于被动控制和主动控制而言的研究新突破。它将被动控制和主动控制有机结合到同一建筑工程中，使二者协调起来共同工作。将二者结合起来看似简单，实则需要无数次的尝试与磨合。此系统充分融合了被动控制系统与主动控制系统的优点，既可以通过被动控制系统卸掉震动能，又可以利用主动控制系统来增强控制效果，因此有很好的建筑工程应用价值。目前混合控制所用的控制装置已有许多种类，其迅猛发展的势头锐不可当。
1.4 结构控制研究中的待解决问题
经过多年以来的刻苦研究和辛勤实践，结构的抗震、减振设计研究取得了飞跃性的成就，也受到了更多各领域科研工作者们的关注与重视。然而科学研究不能一蹴而就，科技发展也并非是朝夕之事。在看似成果斐然的土木工程结构振动控制领域取得的成就背后，仍有许多技术不成熟之处，这些问题犹待解决。如从控制器设计角度的建模工程与模型的简化；如何降低能耗和造价，使工程简便且不失可靠性和安全性；综合考量各项外界因素，增强控制的持久力和安全性；完善抗震防护体系作用力的具体计算方式；与其他学科的新技术和新成果有机结合，促进土木工程结构振动控制技术向智能化发展。结构控制技术是一项复杂严密且与人民生命财产安全息息相关的细致研究，因此相关科研技术人员和机构任重而道远。
2 结构振动控制技术的展望
在近十几年的时间里，经过诸多专家学者们长期不懈的艰苦努力，土木工程结构振动控制技术得到了全面迅猛的发展，呈现出一派生机勃勃的发展势头，在今后一段时期内，结构控制技术的发展趋势将是被动控制技术规范化与实用化和加强对半主动控制和混合控制技术的实验研究以及试点工程的研究。尽管在我国目前的土木建筑工程领域中，结构控制技术基本上还仅仅应用于高层建筑结构设计之中，但随着我国高层建筑特别是超高层建筑的飞速发展，必将给结构振动控制技术带来更为广阔的发展空间。因此，由于土木工程结构振动控制技术自身所具有极为明显的优势，其未来拥有良好的应用前景是毋须置疑。
结束语
土木工程结构振动控制的研究与应用有着十分广阔的广泛的发展与应用前景，它的研究和发展将会给土木工程结构领域的抗震、抗风等抵抗不可抗力灾害的建筑设计帶来一场前所未有的历史性革命。近年来土木工程结构振动控制技术的研究与应用已取得了长足的发展与进步。由此看来，在对抗地震、强风等自然灾害的问题上，土木工程结构控制起着至关重要的作用。因此，我们对土木工程结构振动控制技术未来的成就十分期待。
参考文献
[1]李浩久，强文博，师小燕.结构振动控制的发展和现状[J].四川建筑工程结构，2009，29（3）：104-109.
[2]陈水生，李锦华.磁流变阻尼器对建筑结构地震响应半主动控制分析[J].铁道工程学报，2007，108（9）：40-45.