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减震控制技术概述1、人类减轻地震灾害的对策及教训（1）地震灾害对人类的严重威胁 大地震是一种突发性、毁灭性的自然灾害。它对人类社会构成严重威胁。一次突发性的大地震可令一座繁荣、美丽的城市在数十秒钟内变成一片废墟，成片房屋破坏倒塌，交通通信、供水供电等生命线中断，并也许引发火灾、疾病等次生灾害，人员大量伤亡，城市瘫痪，社会长期动荡不安，并导致严重的经济损失。世界上破坏性的强地震平均每年约18次。本世纪以来，地震引起的经济损失达数千亿美元。地震导致约126万人死亡和近千万人严重伤残。表2-6-l列出了本世纪以来导致死亡人数超过5000人的地震记录(Zhou Fulin，1995)。表2-6-l 本世纪每次死亡人数超过5000人的地震 时 间 国家(地区) 震 级 死亡人数人 1906816 智利 86 20 000 19081228 意太利 75 83 000 19201216 中国 86 100 000 192391 日本 83 100 000 1927522 中国 83 200 000 19321226 中国 76 70 000 1935531 印度 75 30 000 19391226 土尔其 70 30 000 196291 伊朗 71 12 230 197053l 秘鲁 70 66 794 197624 危地马拉 75 22 778 1976728 中国(唐山) 78 242 000 1976916 伊朗 77 25 000 1985919 墨西哥 81 9 500 l 988，127 阿美尼亚 81 50 000 1990621 伊朗 77 37 000 1993930 印度 64 7 600 1995117 日本(阪神) 72 5 438 （2）人类减轻地震灾害的基本对策人类减轻地震灾害有三种基本对策。地震预报：目前达成的水平是“偶有成功，错漏甚多”。由于人类对宇宙和地球的自然现象的结识仍受到较大的限制，至今，中外大多数破坏性大地震，“错报”(报而未震)或“漏报”(震前未预报)仍较多。地震预报的目的是力图对的地指出未来发生地震的地点、时间和大小，使人们得以采用相应的措施，尽量减少损失。我国和世界各国的地震和地质工作者为此进行了长期、艰苦卓越的工作，已经取得了可喜的成果。但仍不能预报所有地震。地震转移、分散：把也许发生在人口密集的城市的大地震，道过能量转移，诱发至荒无人烟的山区或远离大陆的探海，或通过能量释放，把一次破坏性的大地震化为多次非破坏性小地震。这种途径，目前所处的水平是“前期研究，尚在探索”。地震工程：通过工程技术提高城市综合抗御地震的能力和提高各类建筑的耐震性能。当突发地震发生时，把地震灾害减轻至较轻的限度。这是目前较为现实可行的途径。目前达成的水平是“屡见成功，偶有败北”。地震工程内容丰富，大体上涉及：a.地震危险性分析和地震区划：震害预测，地震区域烈度划分，地震危险性分析，城市抗震规划，抢险救灾措施，震后恢复重建等。b.建筑结构的耐震技术：保证各类工业、民用建筑，生命线工程(供水、供电、煤气、暖气、通信、广播电视、道路、桥梁、铁路、机场、港口、粮食仓库、急救医院等)有关工程结构，各类重要建筑或重要工程结构等的耐震安全性。涉及对耐震性能局限性的旧有建筑物的改造或改良，也涉及对新建筑结构物的耐震设计和建造。 我国经历了邢台地震、海城地震、唐山大地震，世界经历了前苏联亚美尼亚大地震、美国加州大地震、日本贩神大地震等，通过对大量工程建筑物的现场调查，吸取了很多宝贵经验教训，对建筑结构的耐震安全性进行总结和反思，分析传统结构抗震技术存在的问题，探索新的抗震设防标准(谢礼立等，1996)，提出一些新的设计理论(王光远，1987)和一些崭新的、更加台理、安全、经济的结构耐震新体系、新理论、新技术，涉及“工程结构减震控制”(Zhou Fulin，Xie li，1994)，以达成大范围、大面积地保证各类建筑结构在地震中安全的目的。（3）中国唐山、日本阪神等大地震的经验教训 1976年7月28日唐山大地震，在10多秒内把一座百万人口的工业城市毁为一片废墟，死伤40余万人，震惊中外。1995年1月17日阪神大地震，在20秒钟内，美丽的神户城忽然间横墙断壁，一片火海，倒塌房屋5万多幢，高速公路及桥梁整线倒塌，交通通信、供水供电中断，死亡5 000多人，30万人无家可归，其惨重灾害震惊世界。这些大地震的经验教训是多方面的，在建筑结构耐震方面，可归纳如下：耐震设防依据方面。城市抗御地震的能力、各类建筑结构的耐震设计不应仅仅局限于满足“按烈度设防”，而更要着重于防御突发性的超烈度大地震。 我国建国以来，多次破坏性的大地震均发生在无须设防的地区，或6度区。如1966年的邢台地震、1969年的阳江地震、1974年的溧阳地震、1975年的海城地震、1 976年的唐山大地震等。这些地区，本来都属于非地震区或地震烈度不高的地区，建筑物设防标准很低，在突发性超烈度地震发生时，整个城市的生命线工程和大部分建筑结构严重破坏，房屋大量倒塌，导致惨重灾害。 日本神户地区也属日本的低烈度地震的安全地区。80年来相对安静，千年来朱遇如此大的地震，政府部门和人民均对大地震丧失警惕性，大量的旧房屋未满足耐震规定，也未加改造加固，不少新建筑、新工程也只按既定的“设计烈度”设防。由于阪神大地震的实际烈度比原设计烈度高出很多，导致大量建筑、结构物、桥梁、公路等严重破坏、倒塌，其教训是发人深省的。房屋耐震能力方面。建筑结构的破坏例塌是导致震灾的重要直接因素。唐山：赶地震、阪神地震中人员伤亡、城市生命线工程的破坏(水、电、通信等)及大火，很多是由于房屋倒塌引发的。所以，提高建筑结构的耐震安全性，是减轻城市地震灾害的重要战略对策之一。 对城市已有房屋及新建房屋，特别是量大面广的民用建筑，须刻不容缓地采用措施提高其耐震能力。我国某市属8度设防地区，旧有建筑几乎都不满足最低的抗震规定，该地区近十年来新建的建筑物，为了减少造价，竞也有95%“未抗震设防,后果不堪设想。经济发达、重视抗震的日本，在神户地震中有几万幢房屋破坏倒塌，若我国发生类似的地震，将会有更多的房屋彻底破坏倒塌，人民的生命财产面临严重威胁。对于已建、在建的房屋除应严格按有关规范规定设防外，应寻找更加合理、有效、经济的耐震新技术(如采用隔震、消能技术等)，使旧房的耐震性能在不太长的时间内予以全面得到改良，也使新建的房屋具有较高的抗御突发大地震的能力。 耐震技术方面。按传统的抗震技术进行设计，并未能保证安全，而结构减震控制新体系，展示了保证建筑结构在突发大地震中安全的光辉前景。阪神地区的高速公路、高速铁路及桥梁已按新规范进行设计(地震荷载达30的结构质量)，但在地震中仍戚片整线破坏倒塌不少多层钢筋混凝土建筑结构严重破坏或倒塌。但两幢“橡胶垫基础隔震”的房屋在强地震中丝毫未损，据装设在房屋中的仪器记录得知，隔震房屋在地震中的加速度反映值衰减至传统房屋加速度反映值的l418，再者，采用“柔性钢管(消能)结构”体系的关西国际机场(屋面钢管长度l 600 m，柔性支撑减震)，虽坐落在震害严重的填海区，却丝毫未损，震后航空运送照常，保证救灾工作得以进行。2、工程结构减震控制的基本概念（1）工程结构耐震技术的演变与发展 地震发生时，地面振动引起结构的地震反映。对于基础固结于地面的建筑结构物，其地震反映沿着高度从下到上逐层放大(图2-6-2a)。由于结构物某部分的地震反映(加速度、速度或位移)过大，使主体承重结构严重破坏，甚至倒塌；或虽然主体结构未破坏，但建筑饰面、装修或其他非结构配件等毁坏而导致严重损失；或虽然主体结构及非结构配件未损坏，但室内的昂贵仪器、设备的破坏导致更严重的损失或次生灾害。为了避免上述灾害，人们必须对结构体系的地震反映进行控制，并消除结构体系的“放大器”作用。其技术方法演变如下； 第一，大大增长结构物的刚度，即做成“刚性结构体系”(图2-6-2b)。这种体系的结构地震反映接近地面地震动，但在很多情况下，这样做是不经济的，较难实现的。只有少数的重要构筑物采用这种结构体系。 第二，大大减少结构物的刚度，即做成“柔性结构体系”(图2-6-2c)。这样，虽然能有效地减少结构各部分加速度反映，减少地震作用，但建筑物层问位移过大，使建筑装饰等构配件严重破坏。并且，在风荷载或轻微地震作用下嫌刚度局限性，影响正常使用。这种做法，在很多情况下是不能满足设计和使用规定的。 第三，增大上部结构的刚度，但把结构的底层做成刚度小的、地震时进人非弹性状态的柔性底层，即“柔性底层结构体系”(图2-6-2d)。东欧及我国某些临街建筑(底层为框架、上部为剪力墙结构或砖石结构)就属于这种结构体系。它虽能有效地减少上部结构的地震反映，又能通过底层的非弹性变形消耗地震能量，但由于P一效应，底层变形过大，导致底层柱损坏严重，甚至倒塌。多次震害说明这种结构体系在很多情况下是危险的。 第四，适当控制结构物的刚度，但使结构部件(如梁、柱、墙、节点等)在地震时进入非弹性状态并且具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反映，使结构物“裂而不倒”，这就是“延性结构体系”(图2-6-2e)，是目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震方法。这种方法在很多情况下是有效的，它的设防目的是“小震不坏，设计烈度可修，大震不倒”。这种传统结构体系及抗震方法存在下述问题：安全性难以保证：传统抗震方法以既定的“设防烈度”作为设计依据，当发生突发性超烈度地震时，房屋也许会严重破坏，并且，由于地震的随机性，建筑结构的破损限度及倒塌也许性难以控制，故安全性难以保证。适应性有限制：传统抗震方法允许建筑结构在地震中出现一定限度的损坏，对于某些不允许在地震中出现破坏的建筑结构，或内部有贵重装饰的建筑结构，是不合用的。并且，这种抗震方法只考虑建筑结构自身的抗震，未考虑房屋内部设备、仪器的抗震，当建筑物内部有较重要的设备、仪器、计算机网络、急救指挥系统、通信系统、医院医疗设备等情况时，是不合用的。例如，1971年美国旧金山地震时，加州西马克电话总机房结构只有轻微破坏，但内部通信设备严重般坏而导致全地区电信中断，抗灾指挥及抢救无法进行所导致的损失难以估计。经济性欠佳；传统抗震方法以“抗”为丰要途径，通过加大结构断面加多配筋来抵抗地震，其结果是断面越大，刚度越大，地震作用也越大，所需断面及配筋也越大。这种恶性循环，不仅难肚保证安全，也大大提高“抗震”所需的建筑造价，其建筑造价的增长幅度大约如F： 7度 增长造价38 8度 增长造价81 5 9度 增长造价1540 由于“抗震”，必须增长建筑造价，导致抗震设防在不少地区难以积极实行。 所以，根据我国的国情，要在全国较大范围内实行抗震设防，必须寻找一种既安全(在突发性的超烈度地震中不破坏，不倒塌)，又合用(合用于不同烈度，不同建筑结构类型，既保护建筑结构自身，又保护建筑物内部的仪器设备)，又经济(不增长建筑造价)的新的耐震新体系。这就是“工程结构减震控制”新体系。这样，隔震体系、消能减震体系、结构被动及积极控制体系就应运而生，这些新体系具有明显有教减震(能使结构地震反映衰减至普通传统结构的l4116或更低)，安全，简朴，经济，适应性广等明显优点。(2)工程结构减震控制的定义及减震机理工程结构减震控制，是指在工程结构的特定部位，装设某种装置(如膈震垫等)或某种机构(如消能支撑消能剪力墙；消能节点消能器等)，或某种子结构(如调频质量等)，或施加外力(外部能量输人)，以改变或调整结构的动力特性或动力作用。这种使工程结构在地震(或风)作用下的动力反映(加速度、速度、位移)得到合理的控制，保证结构自身及结构中的人、仪器、设备、装修等的安全和处在正常的使用环境状况的结构体系，称为“工程结构减震控制体系”，其相关的理论、技术和方法，统称为“工程结构减震控制”。（3）工程结构减震控制的内容及分类工程结构减震控制是土木工程结构前沿领域，也是各学科交叉的新技术领域，目前，仍处在初期发展和初步应用阶段，故对其内容分类未明确统一，一般可按以下三种方法进行分类。第一种分类：按技术方法分类。第二种分类；按是否有外部能源输人分类。第三种分类：按与结构频率相关性分类。（4）工程结构减震控制的特点及优越性工程结构减震控制技术与传统抗震技术的比较及特点如下：不同的耐震途径和方法；传统抗震技术是沿用“硬抗”的途径，即采用加强结构，加粗构件断而，加多构件配筋，提高结构刚度等方法来抵抗地震。因而，很不经济，并且结构刚度越大，地震作用越大，恶性循环，最终是既不经济，也不一定安全。而减震控制技术则是采用减震、消能、调整结构动力特性等方法，达成隔离地震或消减地震反映的目的，既能有效减震，较为安全，也较为经济。不同的设计依据：传统抗震设计方法是按照预定的“烈度”限定结构的抗震能力。当实际地震超过预定“烈度”时(中外破坏性大地震超过预定烈度的甚多)，结构就处在不安全状态。而结构减震控制设计则是根据地区的场地动力特性和结构物的特性，采用不同的隔震、消能、减震控制技术，考虑在该地区也许产生的突发性超烈度大地震的情况下，结构的地震反映仍被控制在安全的范围内，保证结构物以及结构中的人，设备、仪器的安全和正常使用环境。所以，结构减震技术比传统抗震技术更为安全。不同的防护对象：传统结构抗震技术只考虑结构自身的抗震能力而未考虑结构中的设备、仪器、装修等的防护规定。结构减震控制技术则可根据结构物自身安全规定及内部设备、仪器，装修的不同规定进行隔震，消能或减震控制，既保护结构自身的安全，也保护结构内部的设备、仪器、装修及正常使用环境。故它更符合现代社会对地震防护越来越高的规定。不同的合用范围：按传统抗震技术设计的工程结构物重要靠结构自身提供抗震能力。对于某一些耐震能力局限性的已有工程结构物(例如超高层建筑)，假如结构自身耐震能力小足，则难以采用“加强”的方法来填补。而结构减震控制技术重要不靠结构自身抗震，而是通过增设某些装置进行隔震、消能或减震。所以，它不仅合用于新设计的工程结构物，也合用于对耐震性能局限性的工程结构物进行改良、加固使其满足耐震(或抗风)规定。 由于结构减震控制技术有上述特点，对比传统抗震技术，它具有很多优越性：安全可靠、有效减震(抗风)：根据振动台或实际地震记录，减震控制结构的地震反映与传统抗震结构的地震反映的比值为：隔震结构： 825；消能结构： 3060；被动控制结构： 3060；积极控制结构： l050。经济、节省工程造价：减震控制结构虽然增设某种装置(隔震垫、消能机构、控制子结构等)但主体结构所承受的地震作用大大减小，故可减少构件断面，减少构件配筋，扩大跨度，增长高度等等，结构物的总造价反而节省。根据某些已建结构的结算，减震控制结构与传统抗震结构的工程造价相对比，节省造价如下：隔震结构： 320；消能减震结构： 310； 被动或积极控制结构： 520。使建筑结构设计不受太多限制：由于采用隔震、消能、减震控制装置，结构自身所受的地震作用太大减少因而可以突破传统结构对结构设计的某些严格限制(如规定体型规则、对称、刚度均匀，刚心质心重台，限制层数、高度、跨度等等)，按照建筑结构的功能规定，做成非规则结构、大跨度结构、大开间结构、框架与砖混合结构，超高砖混结构、超高层抗震抗风结构等等。使建筑师从“抗震”限制中解放出来，较自由地对建筑物或结构物进行建筑设计，而其耐震能力通过“减震控制”装置加以保证。适应范围广：既合用于新设计的工程结构也合用于已有工程结构的耐震、抗风性能的改善；既合用于量大面广的一般建筑结构、住宅建筑，也合用于地震时规定保证绝对安全的重要工程结构(知核电站工程结构)也许产生放射性物质、剧毒物质泄漏或剧毒气体扩散、爆炸及其他有重大政治、经济、社会影响的建筑物、结构物，超高层建筑、大跨度桥梁、城市生命线工程(铁路干线、大型车站、交通枢纽、机场、港U、粮食加工厂、医院、急救中心、消防中心、应急指挥中心、供电、供水、供气、通信广播电视系统等)的工程结构物、卫星地面站、海洋平台等等；既合用于工程结构减震，也合用于设备、仪器环境振动的减振(震)。检测修复方便：由于结构减震控制是通过外设装置而不是通过结构自身过到耐震规定的，故对其耐震性能的检测修复也只限于外设装置。这比检测或修复结构物自身要快捷方便得多。它能保证地震后的快速修复，这对地震后尽快恢复正常生产和生活具有十分重大意义。3、工程结构减震控制的发展历史、应用和现状（1）中国古建筑隔震消能技术的成功应用早在二千年前，我国人民就成功地应用隔震、消能、减震的概念和技术，建成了遍布全国各地的宫殿、寺院、庙宇、楼塔、民居、庭院、石桥、城墙等。这些古建筑结构物虽经历多次强烈地震而屹立不毁，完整保存至今者，大都不是采用“硬抗地震，加强结构”的方法，而是采用“以柔克刚，隔震消能”的途径。充足证明隔震、消能减震技术概念合理，安全有效，简朴易行。我国的古建筑、古结构物能成功抗御多次强烈地震而完整保存至今者，其隔震消能减震技术的应用重要表现在下述的四个特点：柱基 “铰接”隔震消能：柱子“自由”地(不是“固定”地)落在基台上，且柱脚与基台之间有石质榫墩或木楔作柱座，形成柔性“铰结”，既能防止木柱的潮湿和朽蚀，又起到隔震消能作用，见图2-6-3。 图2-6-4 中国古结构基底隔震消能 殿基、墙基或塔基滑移隔震消能：建筑结构基底砌筑在条石、整体片石或块石上。条石、片石或块石之间柔性叠砌，允许滑动或摩擦，地震时形成“隔震”或消能基础，见图2-6-4。“斗拱”消能节点：粱柱节点及屋檐节点都做成“斗拱”，不仅节点荷载分派均匀合理并且此种“斗拱”节点是一种极优的“消能节点”，在承受很大的节点变形过程中多道“榫接”的摩擦及塑性变形，消耗大量的地震能量，大大衰减建筑物的地震反映，使建筑物不破坏、不倒塌，完整无损，见图2-6-5。 结构体形成“消能结构体”：一些结构物，如石塔、城墙、石拱桥等，由块石用柔性砂浆(灰砂膏、糯米灰膏)砌筑，地震时，结构体摇摆，块石之间柔性错动压密，不仅使结构体更加密实稳定，并且消耗大量地震能量，使结构体经历多次地震而安然屹立。现列举我国数项古建筑、古结构经历多次强地震而安然屹立至今的例子：台湾台北孔庙：位于台北市大龙峒，建于1879年，是我国古庙寺的典型建筑型式。其特点是柱脚“铰支”，粱柱节点“斗拱”消能，殿基片石隔震。这种建筑型式是典型的隔震、消能减震结构体系已承受多次强烈地震而完好无损。山西浑源悬空寺：建于北魏后期(公元52023)，极为壮观，是著名恒山十八景之一。整个建筑物“悬支”在翠屏峰的半山陡壁上、下临深谷。寺庙涉及高低错落的殿、堂、楼阁30多处。建筑物的楼面木梁的一端嵌人山崖壁石内，“铰支”而不能拔出；楼面的另一端支承在斜撑立柱上可以水平晃动，整个建筑物尤如一个“隔震结构”。1000数年来经历3次大地震，始终完好无损是我国古代匠师们运用隔震原理解决建筑耐震的成功范例。山西应县木塔(佛宫寺释迦塔)：建于900数年前的辽清宁二年(公元1056年)，是我国现存的最古最高的木构佛塔。塔高八层，下3层为石砌，上5层为木结构。塔高67.31 m，八角形，塔身采用内外双层环形空间构架，梁柱节点为“斗拱”(消能节点)，内外层柱之间设有多层木支撑(消能支撑)，是一座典型的高层消能减震结构。在900数年的漫长岁月中这座雄伟壮丽的木塔经受多次强烈地震的震撼和常年强劲的塞北风雪的侵蚀，迄今仍巍然屹立，不能不说是我国古建筑史上采用消能减震技术耐震抗风的成功奇迹。河北赵州桥(赵县安济桥)：建于1 300数年前的隋太业年间（公元60562023)，全长50.82 m。弧形单孔石拱桥，跨度37.37 m，桥两端各开两个敞肩拱，是世界桥梁工程中的首例。该桥为世界上现存最早、最长的石砌拱桥。在1 000数年的历史中，经受多次强烈地震仍完好无损，归功于我国古代工匠运用石砌结构消能的原理。地震时块石压密，消能减震，并使拱体更加密实稳定，使赵州桥至今仍以其历史悠久、结构新奇、造型美观而闻名于世。四川灌县竹索桥：建于1 500数年前(公元497年)，桥面宽2.1一2.7 m，由20根主索组成，每根主索由3根竹条绞成。由于每根主该桥在强风及人行情况下不产生过大的晃动，这是大跨度例子。（2）世界各国古建筑结构的隔震消能减震效果调查从保存完好的古建筑结构及历史上大地震废墟中残存的一些古建筑结构物的情况发现，隔震消能技术对保护古建筑免遭地震破坏发挥了明显的作用。日本奈良法隆寺：是日本现存最古老的佛教寺院，位于奈良西南，规模宏大，1 200数年前建成，涉及金堂(建于公元693年)及五重塔(建于公元771年)等多幢堂、殿、楼，塔等古建筑。这批古建筑具有与中国古建筑大体相同的结构特点，即柱基铰接隔震消能，粱柱做成“斗拱”消能节点，塔基建于整片花岗岩石上的隔震消能做法等，使这座雄伟壮丽的古建筑群在1200数年中，经历多次强烈地震而完好无损，成为日本现有最大最老的佛教寺院。欧洲、非洲、印度的古建筑：希腊、埃及、印度等国的古建筑，大都采用与中国古建筑类似的柱基“铰接”做法，地基能起隔震消能作用，使这类建筑例如希腊的雅典卫城(公元前437年)、埃及的卡纳克阿蒙神庙(公元前182023)、印度的泰姬玛哈宫(公元1632年)，在千百年历史中历经多次强烈地震而巍然屹立至今。意大利罗马斗兽场：建于公元70年，是古罗马建筑的代表作。平面呈椭圆形，长轴188 m，短轴156 m，高18.5 m，共四层，60排阶梯，可容纳5.8万人观看角斗士与野兽的搏斗。斗兽场实体结构由灰华石、凝灰石、浮石砌成，柱子与墙身由大理石垒砌，形成一个“消能结构体”。地震时，石块之间错动压密，消耗大量地震能量，并且使结构体更加密实稳定使斗兽场在2023数年中历经多次地震仍十分坚固。 意大利庞贝城遗址：庞贝城在意大利那不勒斯维苏威火山附近，在古代罗马帝国时期是一座非常繁华的城市，有居民25万人。公元79年8月24日中午l时，沉睡了152023的火山爆发，并发生了强烈地震，全城大部分房屋倒塌，成为“死城”。在这座死城遗址中，仍可见到一些残存的房屋，涉及住宅、商店、鞋店、酒店、剧场等。这些房屋所以可以残存，皆由于均由石块砌成的墙壁与地基石板处可以水平滑动，即这些地震中幸存的房屋均是石块砌成的“消能结构体”以及地基能滑动的“隔震”结构。墨西哥玛雅金字塔和神庙：玛雅帝国及其古建筑建于公元50062023，现有玛雅金字塔及神庙120多座，一般高60200m，塔底宽100200 m，通过900多级台阶可登上塔顶。塔顶是神坛塔边有庙宇、地道等。这些古建筑均用石块砌成，庙宇的墙基均设于条石上。塔身块石在地震振动中压密，形成“消能结构体”，大量消耗地震能量，墙基条石也形成“隔震”结构，大大衰减地震反映。所以，这些有1 400数年历史、经受多次强烈地震的古建筑至今仍巍然屹立，成为人类科学文化的一大奇迹。4、当代工程结构减震控制技术发展的五个阶段结构减震控制技术发展的起因是传统抗震技术充足发展至某个阶段，碰到某些难以逾越的问题，通过多方面的探索，调查总结了千百年来的成功经验，并借鉴其他领域(如机器隔振、设备仪器阻尼消振、航天航空自动控制等)已经取得的理论和应用戚果，大胆地把它应用在工程结构上，从而形成丁涉及结构隔震、消能减震、结构控制的“工程结构减震控制”理论和技术。但工程结构减震控制与设备仪器的隔振、消振控制有着明显的不同，前者体积、重量大(建筑结构物重量可达几十万吨)，安全性规定高(供人们生活或工作，牵涉人的生命安全)，外部震动冲击有很大的随机性(地震何时发生难以预测，一旦发生，震动冲击能量之大难以预估)等，所以，工程结构减震控制的发展应用必然规定建立一套新的理论、新的设计计算和技术方法，形成一套新的体系。它是土木工程、地震工程、材料工程、计算机技术、控制技术等学科的交叉点，并处在当代工程结构发展的前沿领域。它将导致结构耐震技术的一场革命，并将成为结构耐震技术发展的新趋势。现代工程结构减震控制技术的发展经历了五个发展阶段：(1)新概念建立阶段：减震控制概念的建立，涉及隔震，消能减震，被动与积极控制等。(2)研究阶段：理论研究和实验研究。该阶段起始于本世纪70年代。(3)试点工程阶段：建造第一幢采用某种控制技术的建筑物或结构物，并成功经受地震考验，形成该项技术发展过程中的“突破点”和“里程碑”。这个阶段既是工程技术从理论研究到工程应用的“突破点”，也是人们开始从现实应用的角度接受该项技术的“起绐点”，更是该项技术“成熟限度”的基本标志。该阶段起始于本世纪80年代。(4)试点推广阶段；在试点工程之后，开始在某些工程项日上应用，并完善相应的理论和方法，总结相应的技术经济指标和社会、经济效益，把该项技术推向成熟阶段，最后编制相应舳设计、施工指导书，技术规程，技术规范等，为该项技术的推广应用发明条件。(5)推广应用阶段：这是该项技术的“奔腾”阶段。它标志着该项技术已达成真正造福人类的阶段。5、目前各项减震控制技术的应用范围、成熟限度及有关问题（1）隔震技术A应用范围：层数为一至三十层的建筑物或高宽比不大于4的各类多高层建筑物，上部结构水平刚度较大的各种结构物、桥梁、设备，仪器等。B技术成熟限度：隔震技术的减震概念明确，减震效果明显，理论研究和实验研究成果比较丰富和完善，已建成大量橡胶垫隔震房屋和桥梁、地铁等结构，并在几次大地震中成功经受考验。总体上讲隔震技术已经是一种成熟的技术，可以应用。当然，不同的隔震方法其成熟限度也不一致。夹层橡胶垫隔震技术是目前比较成熟的隔震技术。在保证橡胶垫材料及制品通过各种性能的全面严格检测和质量控制，并采用对的的设计计算方法和前提下可以在工程中推广应用。其他各种隔震技术(砂垫层，滑板，滚球等)尚有一些技术问题尚待解决，可以通过试点工程不断完善，待较为成熟后，再在工程中推广应用。C应注意的问题：隔震器的质量性能保证问题。某些工程采用的夹层橡胶垫材料及制品由于生产条件及技术条件末完全具有，未经全面严格检测和质量保证，轻率在工程中采用，导致结构不安全，形成隐患。一定要采用生产条件及技术条件完备的生产厂家的制品，以保证安全。滥用隔震技术，导致结构不安全，是此后推广应用隔震技术中必须引起重视的首要问题。各种隔震器的材料耐久性、长期性能稳定性、震后结构复位性、对地基沉陷的敏感性、隔震技术指标的定量计算可靠性等均须保证规定。力求施工安装简朴，造价但是于昂贵。（2）消能减震技术A应用范围：层数较多(十五层以上)、高度较大、水平刚度较小、水平位移较明显的多层，高层、超高层建筑，大跨度桥梁、管线、塔架、高耸结构等。结构越高越柔减震消能效果越显著。B技术成熟限度：消能减震技术的减震概念明确，安全可靠，理论研究和实验研究的成果比较丰富，已成功应用于高层建筑、桥梁、塔架的抗震抗风。总体上，消能减震技术已经是一种成熟的技术，可以在工程中推广应用。C应注意的问题： 必须保证消能装置或材料的耐久性、长期性能稳定性。消能装置的消能有效性。要保证消能装置在结构构件出现较大变形、裂缝或损坏之前能充足发挥消能作用。力求消能装置的制作安装简朴，造价但是于昂贵。（3）质量调谐减震技术(TMD等)A应用范围：层数较多(二十层以上)，高度较大，主振型比较明显、稳定的多层、高层、超高层建筑，大跨度桥梁、塔架、高耸结构等。B技术成熟限度：减震机理明确，已取得较多的理论研究和实验研究成果，并已在某些工程中应用。总体上，还处在趋向技术成熟的发展阶段，对主振型明显和稳定的结构较为有效和成熟。C应注意的问题：只能控制一个或有限几个振型(视调谐装置数量而定)。对主振型不明显，不稳定的结构的减震效果仍有待探索。减震效果要通过充足的理论论证和大比例振动台验证。调谐装置制作安装要简朴。（4）积极控制技术（AMD）A应用范围：对抗震(或抗风)规定较高，规定对多振型进行控制的重要建筑、高层建筑、重要桥梁、特种结构等。B技术成熟限度：已取得一定的理论研究和实验研究成果，减震效果非常明显有效，并已在少数工程中试点应用。但技术上尚有一些问题尚待解决。目前，尚未步人技术成熟阶段。C存在问题：控制系统的硬件和软件的滞后性及有效控制性等问题尚须进一步解决。保证在突发地震时外部能源的正常供应问题。设备的常年维护问题。造价昂贵问题。抗震抗风的同时有效控制问题。(5)混合控制技术A应用范围：根据不同建筑物、结构的不同抗震抗风规定、技术可靠性和造价经济性选取隔震、消能、质量调谐中两种(或两种以上)控制技术相结合，便其达成减震效果好，安全可靠，造价经济，现实可行的目的，故其应用范围涉及上述各种控制技术所有范围。B技术成熟限度：只要合理选取控制技术的较优组合，吸取各种控制技术的优点，避免其缺陷或存在问题，可形成较为成熟而钞票有效的控制技术。C存在问题：如何合理地把两种（或两种以上）控制技术组合在一起，使其协同工作，是混合控制技术的问题。工程结构减震控制技术的应用范围及成熟限度列于下表。