福州大学-第11章-框架截面设计和构造要求.ppt

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1、第十一章框架截面设计和构造要求抗震结构的延性要求1.延性结构的概念延性是指构件或结构具有承载能力不降低或基本不降低的塑性变形能力的一种性能，一般用延性比指标表示延性的大小。构件延性比－－对于一个构件，当受拉钢筋屈服以后即进入塑性变形阶段，构件承载力略有增大，而变形迅速增加；当构件破坏，承载力降低时，达到承载力极限状态，构件极限变形一般定义为承载力降低10%~20%时的变形。延性比是指极限变形(曲率、转角或挠度)与屈服变形(、或)的比值。结构延性比－－对于一个结构，当某个杆件出现塑性铰时，开始出现塑性变形，但结构刚度

2、只略有降低；当出现塑性铰的杆件增多以后，塑性变形加大，刚度降低愈来愈大；当塑性铰达到一定数量以后，结构也会出现“屈服”现象，此后出现塑性变形迅速增加而承载力略有增大的现象，即认为达到屈服位移；直到整个结构不能维持其承载能力，当承载能力下降到最大承载力的80%~90%时，达到极限位移，结构延性比通常是指达到极限时顶点位移与屈服位移的比值。在“小震不坏、中震可修，大震不倒”的抗震设计原则下，结构都应该设计成延性结构，即在设防烈度地震作用下，允许构件出现塑性铰，当合理控制塑性铰部位、构件又具有足够的延性时，可在大震作用下

3、结构不倒塌。当设计成延性结构时由于塑性变形可以耗散地震能量，结构变形加大，但结构承受的地震作用不会直线上升。在这种情况下可降低结构的承载力要求，而结构的塑性变形能力，即延性，应当足够好。也可说，当延性结构达到其承载力后，结构是用它的变形能力在抵抗地震作用；反之，如果结构的延性不好，则必须有足够大的承载力抵抗地震。然而后者会多用材料，也是不经济的。2．影响构件延性的因素要设计延性好的构件，与很多因素有关。材料钢是延性很好的材料，砖石砌体的延性很差，钢筋混凝土则介于二者之间。如果设计合理，钢筋混凝土构件可以有较好的延性

4、。构件的受力状态受弯构件梁的延性较大，而压弯构件柱的延性较小，桁架中的压杆延性也较差。构件形式同样是压弯构件细长杆件(如长柱)延性较好，而粗短杆(短柱)延性较差，薄片构件，如剪力墙延性也稍差。构件的破坏状态钢筋混凝土构件的破坏状态对延性影响很大。适筋梁及大偏压柱的受弯破坏时延性较好(钢筋先屈服，混凝土后压坏)超筋梁及小偏压柱破坏时，延性较差(钢筋不屈服而混凝土先被坏)剪切破坏延性更小，其中剪拉破坏是突然发生的脆性破坏，没有延性。3．影响结构延性的因素构件延性会直接影响结构延性，结论：构件不能过早剪坏。在框架结构中，

5、梁铰；梁是受弯构件，而受弯构件具有较好的延性。在联肢剪力墙中则塑性铰出现在连梁上较有利，每一个塑性铰都能吸收和耗散一部分地震能量，在梁端出现的塑性铰数量可以很多而结构不至形成机构，因此，对每一个塑性铰的要求可以较低，比较容易实现。塑性铰出现在柱中，很容易形成破坏机构。如果在同一层柱上、下都出现塑性铰，该层结构变形将迅速增大，成为不稳定结构而倒塌，在抗震结构中应绝对避免出现这种被称为软弱层的情况。柱是压弯构件，受很大轴力，这种受力状态决定了柱的延性较小。而且作为结构的主要承载部分，柱子破坏将引起严重后果，不易修复甚至

6、引起结构倒塌。因此，柱子中出现塑性铰是不利的。剪力墙是压弯构件，特别是它容易被剪坏，其破坏也会引起严重后果。（a）梁铰机制（b）柱铰机制要设计延性框架，除了梁、柱构件必须具有延性外，还必须保证各构件的连接部分—节点区不出现脆性剪切破坏，同时还要保证支座连接和锚固不发生破坏。强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件4．延性结构设计原则强柱弱梁或强墙弱梁要控制梁-柱或梁-墙的相对承载力，使塑性铰首先在梁端出现，尽量避免或减少柱、墙中的塑性铰。强剪弱弯对于梁、柱、墙构件，要保证构件出现受弯塑性铰而不过早剪坏，因此，要使构件抗剪承

7、载力大于塑性铰抗弯承载力，为此要提高构件的抗剪承载力，在墙肢中，还要采取措施推迟它在屈服后的剪坏。强节点、强锚固要保证节点区和钢筋锚固不过早破坏，不在梁、柱、墙等构件塑性铰充分发挥作用前破坏。控制结构的非弹性部位(塑性铰区)，实现合理的屈服耗能机制，塑性铰部位会影响结构的耗能能力，合理的耗能机制应当是梁铰机制，因此，在延性框架中，盲目加大梁内的配筋是无益的。设计强柱弱梁。应合理地选择混凝土结构构件的尺寸、配筋和箍筋。设计强剪弱弯，以避免剪切破坏；设计适筋梁、大偏压柱及墙，以混凝土的压溃先于钢筋的屈服；锚固要牢靠，避

8、免钢筋-锚固粘结破坏先于构件破坏。提高结构整体性。各构件之间的连接必须可靠，并符合下列要求；构件节点的承载力，不应低于其连接构件的承载力（刚节点）；应力集中部位：如果地震作用下有意识使应力集中部位提前破坏，则应作好第二道防线设计，否则应加强应力集中部位，保证结构整体工作；装配式结构的连接，应能保证结构的整体性；必须有可靠的措施以确保各抗侧力构件空间协同工作。