钢筋混凝土构件的延性与抗震

《钢筋混凝土构件的延性与抗震》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、钢筋混凝土构件的延性与抗震胡钦杰建筑与土木工程201028210012910.1单调荷载下钢筋混凝土构件的延性10.1.1、延性概念混凝土结构或构件的破坏可分为脆性破坏和延性破坏两类，脆性破坏是指构件达到最大承载力后突然丧失承载能力，在没有预兆的情况下发生的破坏。延性破坏是指构件承载力没有显著降低的情况下，经历很大的非线性变形后所发生的破坏，在破坏前能给人以警示。图10-1所示为钢筋混凝土构件荷载—变形曲线，脆性破坏有明显的尖峰，构件达到最大承载力后曲线突然下跌；延性破坏在构件到达最大承载力后，能够经受很大变形，而承载力没有明显降低

2、，曲线有较长的平台段。■结构或构件超过弹性极限以后,在没有明显强度和刚度退化的情况下的变形能力称为延性。■对于混凝土构件来说除了要满足强度、刚度、稳定性等方面的要求还应该具有良好的延性。主要有基于以下原因。(1)延性破坏过程，构件破坏前有明显预兆，确保生命安全，减少财产损失。(2)能够调整和适应偶然超载、基础沉降、温度变化、收缩影响等因素产生的附加内力和变形；这些因素在设计中一般未予考虑，延性材料的后期变形能力可作为出现上述情况的安全储备。(3)混凝土连续梁板和框架超静定结构塑性设计时，要求某些截面能够形成塑性铰，实现内力重分布。(

3、4)有抗震设防要求的结构，若具有良好的延性，能够吸收和消化地震能量，降低动力反应，减轻地震破坏，防止结构倒塌。10.1.2延性度量延性可分为材料延性、截面延性、构件延性和结构延性。材料延性是指混凝土或钢材在没有明显应力下降情况下维持变形的能力，可用应力—应变曲线表示。如混凝土受压曲线、钢筋拉伸曲线、钢筋和混凝土粘结滑移曲线等。截面延性常用曲率表示，曲率是指构件单位长度上截面转动能力，如受弯构件弯矩—曲率曲线。构件延性可用转角或位移表示，如梁的荷载—跨中挠度曲线，荷载—支座转角曲线；柱的荷载—侧移曲线。结构延性是指整个结构体系承受变形

4、的能力，多用位移表示，如框架水平力—定点位移曲线，层间剪力—层间位移曲线。延性通常采用延性比来度量,可表示为式中，为截面或构件承载力没有明显降低情况下的极限变形；为截面或构件开始屈服时的屈服变形。图10-2为施力后理想弹塑性变形曲线，可以很方便地找到屈服点Y和极限点U，从而确定和，但钢筋混凝土构件不存在理想的力—变形曲线。确定常采用能量等值法和几何作图法,分别如10-3和10-4图所示。极限变形通常取最大荷载值持续到混凝土达极限压应变开始卸载时的变形值，此变形对应的荷载值往往小于最大荷载。确定方法有两种，取最大承载力的0.85倍所对

5、应的点为U点，或者取混凝土达到极限压应变=0.0033~0.0040所对应的点为U点。10.1.3截面曲率延性系数受弯构件适筋梁开始屈服和到达截面最大承载力时的截面应变及应力分布图如图10-5所示。图10-5(a)适筋梁截面开始屈服时应力应变分布图截面曲率表达式为：图10-5(b)适筋梁截面极限状态时应力应变分布图截面曲率表达式为：截面曲率延性系数式中：为受压边缘混凝土极限压应变；为受拉钢筋开始屈服时的应变，；为受拉钢筋开始屈服时的截面受压区相对高度；为受压混凝土达极限压应变时的截面受压区相对高度。曲率延性系数也可以通过试验得到的经

6、验公式计算，对于不同等级的混凝土，不同种类和配筋的钢筋，在大量的试验基础上，回归出屈服曲率和极限曲率的经验公式如下：式中,为构件极限状态时按矩形应力图形计算出的截面受压区相对高度;为构件极限状态时截面受压区边缘的混凝土应变，可取为10.1.4位移延性系数位移延性系数是结构或构件达到极限状态时的总位移与其刚开始时位移之比，可表示为：式中总位移等于屈服时的位移与屈服后所产生的塑性位移之和，即下面以简单的竖向悬臂结构为例，导出屈服位移和极限位移的计算方法，给出位移延性系数的表达式(图10-6)图10-6悬臂构件曲率与位移●屈服位移悬臂杆件

7、屈服位移是与底部的屈服曲率同时发生的，沿高度曲率积分即得顶点位移，有●极限位移塑性铰区长度设定为，塑性铰的转角为假定塑性转动集中于塑性铰的中部，悬臂杆件顶端塑性位移为悬臂杆件位移延性系数10.1.6影响构件延性的因素(1).纵向钢筋配筋率纵向受拉钢筋的配筋率直接关系到截面受压区高度。理论上，当梁的纵向配筋率取为平衡配筋率时，纵向受拉钢筋屈服与压区混凝土压碎同时发生，截面延性系数为零。因此，应限制纵向受拉钢筋配筋率，保证构件具有足够的延性。当混凝土构件配置的纵筋配筋率和钢筋屈服强度越高，混凝土相对受压区高度系数ξ越高，截面延性就越低。

8、混凝土受压区配置受压钢筋，可以减小相对受压区高度，改善构件延性。(2).轴力对延性的影响由曲率延性系数与轴力关系曲线图(图10-7所示)可知，随着轴向力的增加曲率延性系数很快降低。(3)约束构件延性在受压构件或压弯构件中配置封闭式箍筋