综述结构控制理论将结构的弹塑性分析与抗震相结合、抗震与消震相结合、能动控制与设计相结合，通过主动或被动的控制措施，调整结构的刚度、强度和质量分布，控制结构实现最佳耗能机构，以增大结构的延性和耗能能力，增强结构对地震作用下强迫变形的适应能力，使其满足抗震设防三水准要求。抗震结构按两阶段设计，即在弹性阶段按强度控制，在弹塑性阶段按变形控制。这样设计的结构，既有一定的强度，又具有较大的延性和耗能能力，能一定程度地适应强烈地震使结构产生的强迫变形。 抗震性能1、将剪力墙做成四周有梁柱的带边框墙。边框(明框和暗框)可阻止斜裂缝向相邻发展，还可在墙板破坏后作承重构件代替墙板承重且有一定延性。边框应具有足够的斜截面受剪承载力，以承担因墙身通裂对边框梁柱引起的附加剪力。 2、控制每肢墙的高宽比。必要时可设结构洞口或结构竖缝使变成双肢墙或多肢墙,可控制裂缝和屈服部位出现在结构竖缝和洞口连梁处，形成耗能机构，同时使原剪力墙一分为二，刚度降低，避免发生剪切破坏和底部墙体过早屈服。 3、剪力墙的刚性连梁，其跨高比往往仅为1左右。而试验表明：当连梁的跨高比为5时，延性和耗能很好，连梁两端相对竖向位移的延性系数都在8以上，滞回曲线也相当饱满；当跨高比降至1时，延性系数则降至3左右，滞回曲线严重捏扰，耗能很小，最后弯剪破坏。因此，需要对它的组成和构造采取一定措施。 措施之一是在1/2梁高的中性面上留一水平通缝，在缝的上、下两侧各埋置钢板，钢板上开有椭圆形螺栓孔，用高强螺栓把两钢板连结。在竖载、风载和小震下，高强螺栓把水平通缝分开的两部分连梁连结成整体工作，使连梁具有一定的'刚性'。在大震作用时,两钢板发生相对滑动，原来跨高比为1的刚性连梁将被分成两根跨高比为2的小梁协同工作，试验表明,这样可使延性系数由原来的3提高为10左右。 抗震性能1、加强框架的角柱。角柱是连结纵横框架的枢纽，要增加框架的空间整体性，就要加强角柱的抗剪性能。 2、沿周圈框架平面按K形支撑和X形支撑布置一定数量的钢筋砼抗剪墙板或配筋砌块抗剪墙板，能有效克服框架的剪力滞后现象，显著提高框架的整体性和抗推刚度，减少结构的整体侧移，特别有利于减小层间侧移。但这种结构的延性较差，因此，可以在墙板上开十字形结构竖缝使之出现薄弱部位，形成延性耗能墙板。 3、设置偏交斜撑等赘余杆件，用弯曲耗能代替轴变耗能，其中折曲撑由钢纤维砼杆制造，偏心连结支撑可用钢杆或劲性钢筋砼杆组成(如图2和图3)。在强烈地震作用下，一方面可利用这些赘余杆件的先期屈服和变形来耗散能量，另一方面当赘余杆件破坏或退出工作后，使得结构由一种稳定体系过渡到另一种稳定体系，引起结构自振周期的改变，以避开地震卓越周期的长时间持续作用所引起的共振效应。 复合材料节点提高节点的强度和延性仅靠增加箍筋效果并不显著，而采用钢纤维砼和劲性砼梁柱节点效果较好。由于劲性钢材或钢纤维与砼的共同工作，使得节点区砼的受力性能特别是剪切变形大大改善，延性和耗能能力显著提高，同时提高整体结构的抗震性能： 1、实行机构控制，实现总体屈服机制。在结构的特定位置设置一定数量的人工塑性铰，对塑性铰发生的区域、顺序及塑性程度进行控制，使得结构在强震时能形成最佳耗能机构。在水平作用下，使水平构件先于竖向构件屈服，最后竖向构件底部屈服。 2、使结构的刚度和承载力相匹配。在框剪结构中，如剪力墙数量多、厚度大，刚度自然也大，但会导致结构自振周期减小，总水平地震作用增大；反之刚度小，地震力也变小。所以，要根据建筑的重要性、装修等级和设防烈度来综合这一对矛盾，以确定出结构的侧移限值，从而定出抗震墙的数量、厚度，做到既安全又经济。 3、使结构的刚度和延性相匹配。剪力墙和框架在刚度、弹性极限变形值和延性系数方面的差异使得框剪结构的抗震性能大打折扣，造成各构件不能同步协调地发挥材料抗力而出现先后破坏被各个击破的情况，大大降低了结构中各构件的利用效率和整体的抗震可靠度。所以，协调各抗侧力构件的刚度和延性相匹配是工程设计中的一条重要抗震设计原则。 工作途径为了能够使剪力墙和框架同步工作，可采用： 带竖缝剪力墙。竖缝剪力墙在水平力作用下所产生的侧移，不再是以墙体的剪切变形为主而是以并列柱的弯曲变形为主，原来墙面上的斜向裂缝被并列小柱上、下端的水平裂缝代替。由于剪力墙的力学性能由剪切转变为弯曲，弹性极限侧移值加大，延性改善，弹塑性耗能增加，避免了普通抗震墙斜裂缝出现后的刚度严重退化。 采用较好的延性偏交支撑，主要构造是交叉直撑的交叉点处用拼接板、高强螺栓与阻尼材料组成，在小震时，叉点处提供足够的强度和刚度，像普通直撑那样工作。在强震时，上撑与下撑(或左撑与右撑)之间可相对滑动，导致刚度大大下降，可提高剪力墙和框架之间的协同工作能力。 |
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