我国是一个地震多发的国家,采用安全、可靠的工程技术以减轻地震灾害造成的人员和财产损失始终是工程研究的热点。目前,我国的建筑工程设计大多采用“两阶段”抗震设计方法,即在多遇地震下,结构通过自身强度和刚度来抵抗地震作用; 在罕遇地震下,结构依靠塑性变形和延性消耗地震能量。抗震设计方法概念清晰,但存在着经济性差、震后修复难度大等问题,虽能满足一定意义上的结构安全和避免人员伤亡的要求,但无法解决地震发生时结构振动过大而可能导致的其使用功能中断的难题。
近年来,结构减振控制的理论、试验和应用取得了丰硕的成果。减振控制技术包括隔震技术、消能减震技术以及其他各种振动控制技术( 主动控制、被动控制和混合控制等)。Soong 和周锡元等对结构减振控制做了全面的述评。总体上看,各种减振控制技术均存在一定的适用范围及相应的问题: 隔震技术较适用于自振周期小的低层或多层建筑,能够降低结构的水平地震作用,但对结构竖向地震和扭转地震作用的控制并不理想; 消能减震和其他振动控制技术则很大程度上依赖于减震装置的类型,且仅对特定频带的地震动起到较好的消能控制作用。
此外,现有的振动响应分析方法均存在计算模型、地震动、风作用、减震装置和计算方法简化的问题,计算结果存在较大的误差。因此,现有的结构抗震、隔震和消能减震设计方法均难以全面、有效地解决结构的地震作用以及风荷载作用等难题。
利用电磁力将受控体悬浮,使得受控体不受外界影响的磁悬浮技术已成功运用于土木工程之外的多个工程领域。与上述减振控制方法不同,磁悬浮技术采用非机械接触形式连接受控体和支撑体,理论上外部能量无法传递到受控结构上。而且,可方便地通过改变线圈中的电流自由调节电磁力,比传统减振控制技术更容易实现主动控制。本文在评述磁悬浮技术在航天航空、机械制造和磁浮列车等领域的研究和应用的基础上,提出了利用磁悬浮技术进行工程结构减振控制的设想以及需要进一步研究的问题。