延性钢筋混凝土框架结构的设计要点

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1、建材世界2012年第33卷第4期doi：10．3963／j．issn．1674—6066．2012．04．024延性钢筋混凝土框架结构的设计要点申健(河南省安阳市建筑设计研究院，安阳455000)摘要：该文从框架结构延性设计的重要性开始，探讨了结构延性的主要影响因素，并提出了一些框架结构延性优化设计方法和工程措施。关键词：延性；框架结构；地震；优化设计DesignFeaturesofDuctileReinforcedConcreteFrameStructure’SHENJian(AnyangInstituteofArc

2、hitecturalDesign，Anyang455000，China)Abstract：Thispaperfirstintroducedtheimportanceofductilitydesignofframestructure，andthendiscussedthemainfactorsofthestructureductility，andproposedsomeoptimaldesignmethodsandengineeringmeasuresontheframestructureductility．Keywor

3、ds：ductility；framestructure；earthquake；optimaldesign框架是框架结构中主要的抗侧力部件和竖向承重部件，地震工作及震害分析表明，要使框架结构具有较好的抗震性能，特别是罕见地震的作用下，不至于发生倒塌危及生命安全的严重破坏，首先要确定结构具有足够的延性[2]。在地震作用下，钢筋混凝土结构或构件的破坏可分为脆性破坏和延性破坏两种，其中脆性破坏的危害非常大，结构设计时一定要避免，而延性破坏是指构件承载力没有显著降低的情况下，经历较大的非线性变形后所发生的破坏，在结构破坏前能给人

4、以警示，确保人员和财产安全。钢筋混凝土结构的各类构件应具有必要的强度和刚度，并具有良好的延性性能，力求避免构件的脆性破坏导致主体结构受力不合理及地震时出现过早破坏。因此，可以采取措施，做好延性设计，防止构件在地震作用下提前破坏，并避免结构体系出现不应有的破坏。1延性设计的重要性1976年唐山大地震和2008年汶川大地震给人们带来的严重的危害和深刻的教训，对现代结构的抗震设计提出了更高的要求和期许。现阶段我国抗震设防的基本思想和原则是以“小震不坏，中震可修，大震不倒”的“三个水准”为抗震设防目标。为了实现结构的抗震设防目

5、标，结构除了要有足够大的承载力和足够的刚度外，还对结构的延性和耗能能力提出较高的要求。建筑物设计时，如果建筑物在强震作用下仍呈弹性反应，将耗费大量的建材，造价昂贵不经济。若建筑物设计在强震作用下呈非线性反应，进入屈服状态后，结构的延性性能将耗散地震能量[3]，从而可以有效地度过灾难而不倒塌，建筑物的造价比前者大大降低。此外，在建筑物遇到意外超载、碰撞、爆炸和基础沉降等超过设计预计的内力和变形时，结构的延性也能保证结构不致于突然倒塌而威胁生命安全。在实际工程中延性结构的主要优点有：1)结构破坏前有明显预兆，破坏过程缓慢，

6、确保生命安全，减少财产损失，因而可采用偏小的计算安全可收稿日期：2012—06-12．作者简介：申健(1981一)，工程师．E-mail：elownaaaa@163．corn83建材世界2012年第33卷第4期靠度。2)对结构未计入的荷载，例如偶然超载，荷载反向，温度升高或基础沉降引起附加内力等，延性材料的优越变形能力可作为设计中未予考虑因素的安全储备，对其有较强的承受和抵抗能力。3)有利于实现超静定结构的内力充分重分布。延性结构容许构件的某些临界截面有一定的转动能力，形成塑性铰区域，产生内力重分布，从而使钢筋混凝土超

7、静定结构能够按塑性方法进行设计，得到有利的弯矩分布，使配筋合理，节约材料，而且便于施工。4)在承受动力作用(如振动、地震、爆炸等)情况下，能减小惯性力，吸收更大动能，降低动力反应，减轻破坏程度，防止结构倒塌以及有利于修复。5)延性结构的后期变形能力，可以作为各种意外情况时的安全储备。结构抗震的本质就是运用材料、构件的非线性性质，提高结构整体延性性能。以构件承受弯矩作用为例，随着荷载增加，裂缝首先在混凝土受拉区出现，产生非弹性变形，随后受拉钢筋屈服，混凝土受压区高度逐渐减小，受压区混凝土压碎，构件最终破坏。由此可见，在受

8、拉钢筋屈服到受压区混凝土压碎的受力过程中，构件的承载能力并没有太大变化，其变形在逐步增大，表现出构件的延性特性。2结构延性的影响因素2．1纵向钢筋配筋率试验研究结果表明，当梁纵向受拉钢筋配筋率很高的情况下，所受的弯矩荷载达到最大值后，弯矩一曲率曲线随后会进人下降段；而当纵向钢筋配筋率较低时，弯矩达到最大值后，弯矩一曲率曲线能保持较