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（2）延性与地震作用的关系 对大量单自由度体系的分析结果表明，弹塑性结构与对应的弹性结构（刚度、阻尼相同，但无屈服点）的地震反应之间，存在着如下关系： 1．长周期结构 地震作用下，弹塑性结构的最大侧移近似等于对应弹性结构的最大侧移（图18）。假想的弹性结构没有屈服点，所承受的最大地震力为F。实际的弹塑性结构地震作用增长到Fy时，结构发生屈服，荷载不再上升。 由于A点的位移等于C点的位移，故有 令 ，则有 μ为结构的延性系数。C称为结构影响系数，其实际含义是弹塑性结构的等效弹性地震作用的折减系数。 图18 长周期结构地震反应 2．中等周期结构 地震作作用下，弹塑性结构吸收的能量近似等于对应弹性结构吸收的能量。从图19所示的荷载与变形关系曲线可以看出，弹性结构达到最大位移时所吸收的地震能量，可由三角形面积△OAE来代表；弹塑性结构达到最大位移时所吸收的地震能量，等于梯形面积□OBCD。故有： 等式两边同乘以 ， 并引入 ，故有 图19 中等周期结构地震反应 因 ，代入上式，得： 上式给出具有长周期和中等周期弹塑性结构地震作用的折剪系数C。C值随结构延性μ值增大而迅速减小的衰减曲线示于图20。从中可以看出，增大结构延性可以显著减小所需承担的地震作用。 图20 地震作用折减系数与延性的关系 （3）延性与耗能：一个结构耐震性能，主要取决于这个结构的“能量吸收与耗散”能力的大小，而它又取决于结构延性的大小。延性好，则结构通过弹塑性变形耗散大量能量，使结构免于倒塌。 3．附设耗能装置。在结构一定部位上设置专门的耗能元件，例如摩擦耗能或利用材料塑性耗能的元件，期望地震时，有相当一部分的地震输入能量消耗于这种耗能元件，以减小主体结构的地震反应，达到减轻主体结构损坏的目的。 4．结构振动控制。结构振动控制即在工程结构的特定部位装设某种装置（如隔震垫、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（外部能量输入），使工程结构在地震作用下，其结构的动力反应（如加速度、速度、位移）得到合理的控制，从而确保结构本身及结构中的人、仪器设备、装修等的安全和处于正常的使用状态，使其在外界的干扰作用下的各项反应值控制在允许范围内。依据是否需要外界能源，结构控制分为四类：主动、被动、半主动和混合四类。 （三）优选耗能杆件 1．在结构中选择主要耗能构件或杆件的原则： （1）它不是承受竖向荷载的主要构件，其轴压比值较低。 （2）它屈服后的变形与稳定受到其他仍具有良好工作性能杆件的约束。 （3）它能提供饱满稳定的滞回环。 因此，选择构件中轴力较小的水平杆件为主要耗能构件，使整个结构具有较大的延性和耗能能力。 2．耗能形式的选择 （1）弯曲耗能优于剪切耗能：震害调查表明，剪切斜裂缝随着持续地震动而加长加宽，震后基本不闭合；弯曲横向裂缝震后基本闭合。试验表明，杆件的弯曲耗能比剪切耗能大得多。因此尽可能将剪切变形为主的构件转变为弯曲变形为主的构件，如开通缝连梁，双功能连梁，低剪力墙开竖缝，梁端开水平缝。 （2）弯曲耗能优于轴变耗能：轴力杆件受拉屈服伸长后，再受压不能恢复原长度，而是发生侧向屈曲，其吸收的地震能量十分有限。用弯曲杆件的变形来替代轴力杆件的变形，将取得良好的抗震效果。普通的轴交支撑体系（图21-a），在水平地震作用下，主要靠各杆件特别是斜杆的轴向拉伸或压缩来耗能，耗能能力小。如果用偏交支撑（图21-b）取代轴交支撑是提高其耗能能力的简易措施。偏交支撑的特点：（1）斜杆轴线与梁轴交点偏离节点中心一段距离；（2）斜杆的轴向抗拉或抗压强度，大于水平杆件的抗弯承载力。因此斜杆不论受拉或受压始终保持平直，从而利用水平杆件的弯曲来耗能，这就大大改善竖向构件的抗震性能。偏交支撑已用于美国西部地震区的钢结构高层中，美国东部的里海大学及日本的建筑公司也在研究推广。 图21 竖向斜撑的变形耗能机制 （a）轴交支撑；（b）偏交支撑 （四）刚度、承载力和延性的匹配 1．刚度与承载力 （1）地震力与刚度 一般来说，建筑物的抗推刚度大，自振周期就短，水平地震力大；反之，建筑物的抗推刚度小，自振周期就长，水平地震力小。因此，应该使结构具有与其刚度相适应的水平屈服抗力。结构刚度不可过大，从而从根本上减小作用于构件上的水平地震作用。结构也不能过柔，因为建筑的抗推刚度过小，虽然地震力减小了，但结构的变形增大，其后果是：（1）要求构件有很高的延性，导致钢筋过密。（2）过大的侧移会加重非结构部件的破坏。（3