建筑結(jié)構(gòu)的振動控制
20世紀末期，人們開始越來越多地將現(xiàn)代控制理論應用于土木工程結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)隔震，利用各種阻尼器吸能、耗能系統(tǒng)，高層建筑及大跨結(jié)構(gòu)的被動式質(zhì)量調(diào)諧阻尼系統(tǒng)和主動、半主動控制減震系統(tǒng)，均有較為成功的工程案例。
其中，美國是該領(lǐng)域發(fā)展最快的國家之一。作為美國的主要震區(qū)，加利福尼亞州的建筑項目在設(shè)計中如果不考慮應用阻尼器，甚至難以得到業(yè)主和主管部門的批準同意。
1994年對于美國的振動控制領(lǐng)域來說，是一次考驗，也是新的機遇。在這一年，洛杉磯召開了第一屆國際結(jié)構(gòu)控制會議，自此，結(jié)構(gòu)地震反應的控制，逐漸成為地震工程中的熱點和前沿性研究方向。
同年，在加州北嶺地震中，幾棟橡膠支座隔震房屋經(jīng)受住了強烈地震的考驗，其在1995年日本兵庫縣南部地震中的表現(xiàn)同樣優(yōu)異�？梢哉f，這對橡膠支座技術(shù)的發(fā)展起到了較好的促進作用。自這兩次地震以來，應用橡膠支座的基礎(chǔ)隔震技術(shù)已獲得工程界的認同，相應的產(chǎn)品標準也已付諸實施，減振耗能或消能技術(shù)近年來也已從基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)向工程應用，產(chǎn)品標準亦已著手編制。
從策略上講，減振消能方法是將地震輸入結(jié)構(gòu)的能量引向特別設(shè)置的機構(gòu)和元件加以吸收和耗散，以保護主體結(jié)構(gòu)的安全。這與傳統(tǒng)的依靠結(jié)構(gòu)本身及其節(jié)點的延性耗散地震能量相比，顯然是前進了一步。
阻尼減振降噪技術(shù)是最近幾十年發(fā)展起來的一種高新技術(shù)。阻尼材料是將固體機械振動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳⒌牟牧�，主要用于振動和噪聲控制�?/font>
阻尼減振降噪技術(shù)初期主要用于航空、航天、固體火箭推進、艦艇隱身等軍事領(lǐng)域，其后又逐步向運載工具、土木建筑、軌道交通等民用方面推廣應用，取得了顯著的成就。美國的3M公司、法國的Metro Vib公司、日本的關(guān)西涂料株式會社等，都針對運載火箭、戰(zhàn)斗機、坦克、地鐵、高速鐵路、轎車等行業(yè)的阻尼減振降噪材料和技術(shù)開展了大量的研制和應用工作。
為了促進各類阻尼器的研究和推廣應用，美國國家地震工程研究中心編制了若干系列叢書，這對于研究和應用阻尼器很有參考價值。
粘彈性阻尼器是阻尼力與速度成比例的線性或弱非線性粘彈性元件，通常用有機硅和其他高分子材料制成。美國3M公司對粘彈性阻尼器具有較長的開發(fā)歷史，其產(chǎn)品的主要優(yōu)點是沒有明顯的閾值，對大震和小震都能起作用。
美國Taylor公司和Enidine公司生產(chǎn)的粘滯阻尼器（油阻尼器）更適合對已有結(jié)構(gòu)進行抗震加固，這是因為油阻尼器不提供附加的剛度，不會因安裝阻尼器而減小結(jié)構(gòu)的自振周期，從而增加地震作用。這種阻尼器的性能和質(zhì)量取決于制造工藝、精度和油料的質(zhì)量，目前常用的油料是硅油。適當控制油料的粘度可以設(shè)計制造出不同性能的阻尼器。
調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）和調(diào)諧液動阻尼器（TLD）是利用二次系統(tǒng)吸引主體結(jié)構(gòu)的振動能量而使主體結(jié)構(gòu)減振的方法。TMD、TLD、液壓質(zhì)量控制系統(tǒng)（HMS）和消能減振方法簡單實用，所需費用也比較低，今后可以在已有成就的基礎(chǔ)上結(jié)合各類結(jié)構(gòu)的特點，開發(fā)新型實用的機構(gòu)，發(fā)展定型產(chǎn)品，研究配套的設(shè)計計算方法和構(gòu)造措施，擴大其在實際工程中的應用，充分發(fā)揮減振效果。
美國對變阻尼半主動控制的研究一度非�；钴S，其目的在于尋找比定阻尼系統(tǒng)更好的減振效果。變孔徑油阻尼器在減小建筑物地震響應方面的效果已在小比例模型上進行過試驗驗證。這項技術(shù)首先被應用于一座橋梁上，這也被認為是美國首次將半主動控制應用于實際工程。
此外，東南大學土木系曾與美國布法羅紐約州立大學地震工程研究中心合作，在南京電視塔原有TMD的基礎(chǔ)上采用混合控制技術(shù)，以減小結(jié)構(gòu)在強風和地震中的反應，這是繼日本之后將這項技術(shù)應用于實際工程的又一實例。
針對橋梁結(jié)構(gòu)，國外使用比較多的是粘滯阻尼器。2005 年，震驚世界的美國卡特里娜颶風幾乎完全摧毀了美國50萬人口的新奧爾良市和莫比爾灣區(qū)，同樣給該地區(qū)的橋梁、建筑和海洋平臺帶來了巨大的破壞。大風吹來的海洋平臺給該地區(qū)的Cochrane大橋橋面以巨大的撞擊，大橋支座遭到一定程度的破壞。
颶風后，美國阿拉巴馬能源部對大橋進行了鑒定觀測，發(fā)現(xiàn)設(shè)置了68個抗風懸索阻尼器的斜拉索在大風中沒有遭到任何破壞。他們的結(jié)論是，Taylor公司的阻尼器減少了懸索和橋塔的振動，避免了懸索的共振，從而起到了巨大的保護作用。
設(shè)立噪聲標準
與其他交通工具相比，軌道交通具有方便快捷、運輸量大、安全可靠等優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸成為許多大城市優(yōu)先發(fā)展的公共基礎(chǔ)設(shè)施。
然而，軌道交通在解決城市交通擁堵的同時，由于輪軌之間的撞擊、車輛設(shè)備等產(chǎn)生的振動和噪聲，不僅為車廂內(nèi)的乘客帶來了不適，而且對周圍環(huán)境也產(chǎn)生了極其不利的影響。
美國在軌道交通的噪聲與振動方面的發(fā)展雖然并不是最早的，但可謂進展迅速。
美國的振動研究所早在近半個世紀以前的1967年就已經(jīng)成立，其旨在建立一個科學界、工程師等專業(yè)人士跨行業(yè)、跨領(lǐng)域交流如何測量和分析振動的機構(gòu)。
美國聲與振動研究所則擁有聲學與振動領(lǐng)域較強的信息技術(shù)背景和研發(fā)能力，其網(wǎng)站顯示其成功案例包括巴西UTE Bacarena發(fā)電廠、國家大劇院空調(diào)系統(tǒng)的噪聲與振動控制工程設(shè)計，以及利用阻尼彈簧隔振器對東風汽車進行隔振工程設(shè)計與建造等。
其中，美國城市軌道交通環(huán)境噪聲的評價標準具有科學性強的特點，標準制定所依據(jù)的原始資料獲得了美國和國際環(huán)保界及聲學界的公認。
2006年，美國運輸部聯(lián)邦公共交通管理局修訂了《公共交通運輸噪聲和振動評價指南》，其中提出了一套城市軌道交通工程噪聲環(huán)境影響評價標準，該標準適用于所有城市軌道交通工程（地鐵、輕軌、自動導軌等）及其固定設(shè)施（車輛段、停車場、車站、變電站等）。
這一標準制定的依據(jù)來源于美國環(huán)境保護局于20世紀70年代進行社區(qū)公眾對噪聲的反應度調(diào)查研究。其結(jié)果獲得了美國聯(lián)邦噪聲問題協(xié)調(diào)委員會、美國住房和城市開發(fā)部、美國標準協(xié)會和國際聲學界的廣泛認可。根據(jù)美國環(huán)保局的調(diào)查研究結(jié)果,交通噪聲是公眾最反感的。
美國城市軌道交通工程環(huán)境影響評價標準是以軌道交通工程實施前后其所在區(qū)域環(huán)境噪聲級的增加值為基礎(chǔ)，根據(jù)工程影響區(qū)域的具體土地利用類別確定標準值。該評價標準包含了絕對性標準，即考慮由交通工程自身引起的噪聲值；也包括相對性標準，即考慮由于交通工程引起的環(huán)境噪聲的改變量。
美國軌道交通環(huán)境噪聲評價大致分為三個階段:噪音甄別階段、一般評價階段和詳細分析階段。
噪音甄別階段是用來確定一定距離內(nèi)由軌道交通誘發(fā)的噪音出現(xiàn)的可能性，主要用于項目決策階段；一般評價階段則用于評價噪聲影響的潛能或程度，是在規(guī)劃線路時對振動和噪音的評估；詳細分析階段需要更加具體的工程項目的信息，例如線路選址、交通容量、單個噪聲源持續(xù)時間等。與一般評價階段相比，詳細分析階段對噪聲的評估和預測更加精確�！�