混凝土延性.pptx
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1、现代结构工程结构延性根据震害以及近年来国内外试验研究资料,延性框架设计时应注意以下几点:(1)“强柱弱梁”设计原则控制塑性铰的位置。(2)梁柱的延性设计。(3)“强节点弱构件”设计原则。(4)延性结构的优越性。(5)影响延性的因素。(1)“强柱弱梁”设计原则控制塑性铰的位置在地震作用下,框架中塑性铰可能出现在梁上,也可能出现在柱上,但是不允许在梁的跨中出铰。梁的跨中出铰将导致局部破坏。在梁端和柱端的塑性铰,都必须具有延性,才能使结构在形成机构之前,结构可以抵抗外荷载并具有延性。在框架结构中,塑性铰出现的位置或顺序不同,将使框架结构产生不同的破坏形式。塑性铰首先出现在柱中,当某薄弱层柱的上下端均
2、出现塑性铰时,该层就成为几何可变体系,而引起上部结构的倒塌。这种结构破坏时只跟最薄弱层柱的强度和延性性能有关,而与其它各层梁柱的承载能力和耗能能力均没有发挥作用。强柱弱梁型结构,塑性铰首先出现在梁中,当部分梁端甚至全部梁端均出现塑性铰时,结构仍能继续承受外荷载,而只有当柱子底部也出现塑性铰时,结构才达到破坏。(2)梁柱的延性设计应遵循的原则:1)“强剪弱弯”设计原则控制构件的破坏形态2)梁、柱剪跨比限制3)梁、柱剪压比限制4)柱轴压比限制及其它措施5)箍筋6)纵筋配筋率1)“强剪弱弯”设计原则控制构件的破坏形态适筋梁或大偏压柱,在截面破坏时可以达到较好的延性,可以吸收和耗散地震能量,使内力重分
3、布得以充分发展;而钢筋混凝土梁柱在受到较大剪力时,往往呈现脆性破坏。所以在进行框架梁、柱设计时,应使构件的受剪承载力大于其受弯承载力,使构件发生延性较好的弯曲破坏,避免发生延性较差的剪切破坏,而且保证构件在塑性铰出现之后也不过早剪坏,这就是“强剪弱弯”的设计原则,它实际上是控制构件的破坏形态。2)梁、柱剪跨比限制剪跨比反映了构件截面承受的弯矩与剪力的相对大小。它是影响梁、柱极限变形能力的主要因素之一,对构件的破坏形态有很重要的影响。比如,柱的剪跨比(M、V分别是截面承受的弯矩、剪力值,hc为柱截面高度)。试验研究发现,剪跨比2的柱属于长柱,只要构造合理,通常发生延性好的弯曲破坏;当剪跨比1.5
4、2的柱为短柱,柱子将发生以剪切为主的破坏,当提高混凝土强度等级或配有足够的箍筋时,也可能发生具有一定延性的剪压破坏;而当剪跨比1.5时为极短柱,柱的破坏形态是脆性的剪切斜拉破坏,几乎没有延性,设计中应当避免。3)梁、柱剪压比限制当构件的截面尺寸太小或混凝土强度太低时,按抗剪承载力公式计算的箍筋数量会很多,则箍筋在充分发挥作用之前,构件将过早呈现脆性斜压破坏,这时再增加箍筋用量已没有意义。因此,设计中应限制剪压比()即梁截面的平均剪应力,使箍筋数量不至于太多,同时,也可有效地防止斜裂缝过早出现,减轻混凝土碎裂程度。这实质上也是对构件最小截面尺寸的要求。4)柱轴压比限制及其它措施轴压比N指柱有地震
5、作用组合的柱轴压力设计值N与柱的全截面面积Ac和混凝土轴心抗压强度设计值fc乘积的比值,(bc、hc分别为柱截面的宽度和高度)。框架柱在竖向荷载与地震作用下的轴压比宜满足表1的规定。若不满足,可加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。表1柱轴压比限值抗震等级一二三轴压比限值0.70.80.95)箍筋震害表明,梁端、柱端震害严重,是框架梁、柱的薄弱部位。所以按照强剪弱弯原则设计的箍筋主要配置在梁端、柱端塑性铰区,称为箍筋加密区。在塑性铰区配置足够的箍筋,可约束核心混凝土,显著提高塑性铰区混凝土的极限应变值,提高抗压强度,防止斜裂缝的开展,从而可充分发挥塑性铰的变形和耗能能力,提高梁、柱的延性;而且钢箍
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