钢筋混凝土剪力墙的延性计算方法
钢筋混凝土柱构件弹塑性位移与延性计算方法
钢筋混凝土柱构件弹塑性位移与延性计算方法蔡准【摘要】介绍了一种通过积分计算侧移的方法,利用各截面的曲率分布,计算屈服位移和极限位移,通过计算把握钢筋混凝土柱构件的位移性能获得柱构件的弹塑性位移,并求得该状况下柱构件的位移延性,从而由曲率分布获得构件位移延性性能,该方法简单实用,便于操作,值得推广。
%This thesis introduces integral calculating sidesway method,uses the section curvature,and calculates yield displacement and ultimate displacement.Through calculation,it grasps the displacement performance of reinforced concrete member,and obtains the elastic-plastic displacement of the column member,and acquires the displacement ductility of the column member,and further gets the displacement ductility performance through curvature distribution.This method is simple and practical and operational.Thus,it is worth promoting.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)010【总页数】3页(P30-32)【关键词】钢筋混凝土柱构件;截面曲率;极限位移;位移延性【作者】蔡准【作者单位】西安建筑科技大学,陕西西安710055【正文语种】中文【中图分类】TU375.30 引言结构基于位移性能的抗震设计方法中，经常涉及结构的延性的概念。
九 钢筋混凝土构件的延性[1]
![九 钢筋混凝土构件的延性[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/6a1a81749b6648d7c1c746de.png)
九 钢筋混凝土构件的延性9．1 概述1 单调荷载下延性的概念所谓延性就考虑问题的范围可分为材料、截面、构件或整个结构的延性。
延性是指截面或构件在承载能力没有显著下降的情况下承受变形的能力，或者说，延性的含义是破坏以前截面或构件能承受很大的后期变形。
后期变形包括材料的塑性、应变硬化和应变软化阶段。
用图9-1的力与变形的关系可说明延性的概念。
力可以是荷载、或弯矩等，变形可以是曲率或转角，或挠度。
设y ∆代表钢筋屈服时的变形，或构件的变形曲线发生明显转折时的变形；u ∆代表破坏或极限强度时的变形。
后期变形能力通常以塑性变形y u ∆-∆或延性比y u ∆∆/ (如曲率比y u ϕϕ/，转角比y u θθ/等等)表示。
是度量截面或构件延性的一种指标(或系数)，延性比大说明截面或构件的延性较好，反之，延性就较差。
脆性破坏是到达最大承载能力后，突然破坏，后期变形能力很小(图9-1)。
由于脆性破坏是突然的，缺乏足够的预兆，因此，各国的结构设计规范对脆性破坏的构件均要求有较高的安全度指标，并对截面配筋率加以限制，以保证必要的延性。
要求结构构件具有一定的延性，其重要作用还在于能使结构适应偶然的超载，荷载的反复、基础沉降和体积变化(温度、收缩作用)而产生的内力和变形，而这些因素在设计中一般是未经考虑的。
延性构件的后期变形能力，可以作为出现各种意外情况时的安全储备。
截面延性也就是塑性铰区的转动能力(y u θθ-)。
钢筋混凝土超静定结构的塑性设计方法要求结构的某些临界截面区形成塑性铰，使整个结构形成机构，完成内力的重分布，到达极限荷载。
只有形成塑性铰的截面具有足够的延性时，才能满足这个要求。
结构在动力荷载(风力、地震力、爆炸力等)下的结构反应是结构刚度的函数。
结构的延性——非弹性变形的能力，实质上是使结构的刚度降低，从而可以导致作用于结构上的惯性力减小。
抗震和抗爆结构设计中考虑结构的延性性可比按弹性设计更合理地估计地震力和爆炸力及结构的变形。
高层配筋砌块砌体剪力墙延性设计分析
高层配筋砌块砌体剪力墙延性设计分析摘要：本文以配筋砌块砌体为着眼点，建立在剪力墙位移延性与曲率延性间的关系的基础上，对能够影响剪力墙延性的因素及程度进行了较为详细的分析与阐述，并以此作为理论支持，结合高层建筑工程实际，总结出工程项目在对剪力墙进行延性设计工作中的实用建议，使其能够在进一步完善高层建筑物施工行业的发展中作出贡献。
关键词：高层建筑配筋砌块砌体剪力墙延性在《砌体结构设计规范》条例中新增加有有关配筋砌块砌体剪力墙结构的规范标准，这意味着我国对于多层砌体结构体系的认识有了深层次的跨越。
传统模式下基于建筑物承载力的抗震设计方法已不再适用，墙体的变形能力有必要利用一种全新的设计方法与技术来完善。
据此，下面论述高层配筋砌块砌体剪力墙变形能力中墙延性的设计方法。
一、配筋砌块砌体剪力墙延性的影响因素及影响程度分析一般来说，配筋砌块砌体墙无论是在水平还是垂直方向力作用下显示出的破坏程度有剪切破坏与弯曲破坏两种。
其中剪切性破坏的延性数值比较低，对剪力墙施工设计的影响也不大，而弯曲性破坏过程中对剪跨比较大的需求使得相关工作人员应当对这种破坏加以着重关注。
具体而言，能够对剪力墙延性发生作用的因素有以下几点。
（一）极限与屈服曲率对剪力墙延性的影响。
经研究发现，当剪力墙极限曲率越大、屈服曲率越小的时候，塑性铰区域实际高度与墙体高度之间的比值就会越大，此时剪力墙的延性性能也就越好。
这说明，在配筋砌块砌体设计中应尽量使屈服曲率趋向无限小、极限曲率趋向于无限大。
（二）轴压比对剪力墙延性的影响。
紧接上一点，在剪力墙中添加进轴压比会对屈服曲率造成很大的影响，一旦屈服曲率有所提高，极限曲率会骤降，由此导致整个剪力墙延性性能的降低。
这说明，在配筋砌块砌体设计中应对轴压比加以注重关注，尽量减小这一比值。
（三）剪跨比对剪力墙延性的影响。
同样的，剪跨比对剪力墙位移延性的影响主要在于它对塑性铰区域实际高度与墙体高度间比值的影响。
剪跨比越大，高度比也就越低，剪力墙的延性也就会随之降低。
剪力墙墙肢计算中的一些问题
剪力墙截面设计与构造中的一些问题1．剪力墙与钢筋混凝土压弯构件相比有何特点？在剪力墙内，各种钢筋的作用如何？需要进行哪些计算与验算？答：墙体承受轴力，弯矩和剪力的共同作用，它应当符合钢筋混凝土压弯构件的基本规律。
但与柱子相比，它的截面往往薄而长（受力方向截面高宽比远大于4），沿截面长方向要布置许多分布钢筋，同时，截面剪力大，抗剪问题较为突出。
这使剪力墙和柱截面的配筋计算和配筋构造都略有不同。
在剪力墙内，由竖向分布筋和受力纵筋抗弯、水平钢筋抗剪，需要进行正截面抗弯承载能力和斜截面抗剪承载能力计算，必要时，还要进行抗裂度或裂缝宽度的验算。
剪力墙必须依赖各层楼板作为支撑，保持平面外稳定。
在楼层之间也要保持局部稳定，必要时还应进行平面外的稳定验算。
2．如何判别剪力墙的大、小偏心受压？答：与偏心受压柱类似，在极限状态下，当剪力墙的相对受压区高度ξ（x /h w0）≤ξb 时，为大偏心受压破坏；ξ>ξb 时为小偏心受压破坏。
3．剪力墙按大偏心受压进行强度计算时，应满足哪两个条件？答：剪力墙按大偏心受压进行强度计算时，应满足的两个条件：（1）必须验算是否满足ξ≤ξb 。
若不满足，则应按小偏压计算配筋。
（2）无论在哪种情况下，均应符合'2a x ≥的条件，否则按'2a x =进行计算。
4．剪力墙大、小偏心受压破坏的特点与假定如何？答：大偏压破坏时，远离中和轴的受拉、受压钢筋都可以达到流限f y ，压区混凝土达到极限强度α1f c ，但是靠近中和轴处的竖向分布筋不能达到流限。
按照平截面假定，未达流限的范围可以由计算确定。
但为了简化计算，在剪力墙正截面计算时，假定只在1.5x 范围（x 为受压区高度）以外的受拉竖向分布筋达到流限并参加受力。
在1.5x 范围内的钢筋未达流限或受压，均不参与受力计算。
与小偏压柱相同，剪力墙截面小偏压破坏时，截面上大部分受压或全部受压。
在压应力较大的一侧，混凝土达到极限抗压强度而丧失承载能力，端部钢筋及分布钢筋均达到抗压屈服强度，但计算中不考虑分布压筋的作用。
钢筋混凝土框架结构抗震延性设计要求
钢筋混凝土框架结构抗震延性设计要求钢筋混凝土框架结构是一种常见的建筑结构系统，其地震性能是非常关键的，而抗震延性是钢筋混凝土框架结构的一个重要设计要求。
抗震延性是指结构在地震荷载作用下，能够发挥一定的变形能力，从而将地震能量以合理的方式耗散掉，降低破坏和损伤的程度。
以下是钢筋混凝土框架结构抗震延性设计的主要要求和原则。
1.设计强度要求：在进行抗震延性设计时，首先需要满足结构的强度要求，确保结构在地震荷载作用下能够承受足够的弯矩、剪力和轴向力。
强度的设计应符合国家规范的要求，保证结构在地震作用下不发生严重的破坏。
2.延性要求：延性是指结构在地震作用下能够有一定的变形能力，从而耗散地震能量。
钢筋混凝土框架结构的抗震延性设计要求结构具有足够的延性，能够承受地震时的大位移和变形，减少结构的刚性反应，降低地震作用所引起的内力和应力。
3.抗震设计刚度：在设计过程中，需要对结构的刚度进行合理的控制。
过刚的结构容易发生脆性破坏，而过软的结构则容易发生塑性破坏。
通过控制结构的刚度，能够在一定程度上提高结构的延性和抗震性能。
4.塑性铰的形成和能量耗散：由于钢筋混凝土框架结构材料的非线性特性，设计时通常会考虑结构发生塑性变形。
为了保证结构的抗震延性，需要合理设置塑性铰，通过其形成和变形来吸收地震能量。
塑性铰的设置需要考虑材料的延性和变形能力，以及结构的布局和构造形式。
5.剪力墙的合理设置：剪力墙是一种能够提供较高延性和抗震性能的结构构件。
在设计中合理设置剪力墙，能够提高结构的抗震延性和整体稳定性。
剪力墙的位置、厚度和布局应根据地震作用的大小和方向进行确定。
6.连接节点的设计：连接节点是结构中容易形成塑性变形的部位，也是结构抗震延性的重要组成部分。
连接节点应设计合理，并采用适当的构造措施，确保其在地震作用下能够承受较大的变形和能量耗散，避免发生脆性破坏。
7.构件的延性设计：钢筋混凝土框架结构中的构件延性也是影响结构整体延性的因素之一、梁、柱和楼板等构件在设计过程中需要考虑其延性和变形能力，确保其在地震荷载下具有较好的性能。
剪力墙钢筋计算规则
剪力墙钢筋计算规则剪力墙是多层多柱体结构建筑中常用的承重构造之一，它通过抵抗水平地震力和风力来保证建筑的稳定性和安全性。
钢筋在剪力墙中起到承受和分散剪力的作用，因此在剪力墙的设计中需要进行钢筋计算。
下面将介绍剪力墙钢筋计算的一般规则。
1.确定设计剪力力度在进行剪力墙钢筋计算之前，首先需要确定设计剪力力度。
根据结构设计规范的要求，通过结构分析计算得到的剪力力度为设计剪力力度。
2.确定截面尺寸在根据设计剪力力度确定截面尺寸时，需根据实际情况选择截面的尺寸和形状。
一般情况下，剪力墙的截面形状为长方形或矩形。
确定截面尺寸时需考虑构造形式、施工工艺、承载力要求等因素。
3.计算开裂状态下的钢筋面积根据结构设计规范的要求，在已确定截面尺寸的基础上，计算在开裂状态下所需要的钢筋面积。
根据截面尺寸和设计剪力力度，可以采用公式计算出钢筋的总面积。
4.确定最大间距在确定钢筋总面积后，需要进一步确定钢筋的最大间距。
一般情况下，剪力墙的钢筋最大间距应符合结构设计规范的要求。
根据规范的要求和实际情况，确定钢筋的最大间距。
5.计算纵向配筋在已确定钢筋最大间距的基础上，根据钢筋的直径和间距，计算纵向配筋的数量和位置。
应根据结构设计规范的要求，按比例分配钢筋，在截面中布置纵向配筋。
6.计算横向配筋在计算纵向配筋后，还需要进行横向配筋计算。
横向配筋一般采用箍筋或钢筋混凝土搭接筋。
按照结构设计规范的要求，计算箍筋或搭接筋的数量、直径、间距等参数。
7.检查抗剪承载力钢筋配筋的计算完成后，还需对剪力墙的抗剪承载力进行检查。
根据结构设计规范的要求，校核剪力墙的承载力是否满足设计要求。
8.优化调整钢筋配置在初步完成剪力墙钢筋计算后，可以根据实际情况和设计要求对钢筋配置进行优化调整。
通过优化调整，可以提高结构的经济性和施工性。
以上是剪力墙钢筋计算的一般规则。
在实际设计中，还需根据具体的结构形式、工程要求等因素进行详细计算。
同时，还应遵循结构设计规范和相关技术标准，确保剪力墙的安全可靠性。
PKPM中型钢混凝土剪力墙的建模及计算处理
PKPM中型钢混凝⼟剪⼒墙的建模及计算处理PKPM中型钢混凝⼟剪⼒墙的建模及计算处理徐飞略中国建筑科学研究院PKPM⼯程部深圳分部2009年7⽉这⾥指的型钢混凝⼟剪⼒墙，主要是以下三类1. 在剪⼒墙端柱（边框柱）内配置型钢2.在剪⼒墙内布置型钢柱（暗柱）3.在剪⼒墙内布置型钢梁或者钢斜撑剪⼒墙内配置型钢，两者共同⼯作，对提⾼结构的整体受⼒性能，如延性和承载⼒有较⼤帮助。
型钢混凝⼟剪⼒墙的计算及配筋主要有两个问题：⼀是型钢与混凝⼟作为⼀个整体，其截⾯抗弯、抗剪及轴向刚度的计算⽅法。
《型钢混凝⼟组合结构技术规程》（JGJ138-2001）给出了型钢混凝⼟剪⼒墙截⾯刚度的近似计算⽅法。
型钢混凝⼟剪⼒墙的计算及配筋主要有两个问题：⼆是型钢混凝⼟剪⼒墙的配筋⽅法，型钢规程中给出了型钢混凝⼟剪⼒墙正截⾯和斜截⾯承载⼒的计算⽅法，即已知墙的内⼒、型钢截⾯及位置和剪⼒墙腹板内配筋，可以计算出剪⼒墙端部的配筋。
程序可⾃动搜索型钢柱，按照该⽅法计算出端部钢⾻周围所需配筋⾯积及剪⼒墙腹板内抗剪⽔平分布筋⾯积。
⼀、剪⼒墙端柱内布置型钢⾼规规定，对于特⼀级抗震的框⽀落地剪⼒墙的底部加强部位，其边缘构件中宜配置型钢，以提⾼延性。
转换梁型钢柱特⼀级抗震墙⼀、剪⼒墙端柱内布置型钢?建模时，截⾯选择型钢混凝⼟柱，将其布置到剪⼒墙的端部节点上，以便配筋时程序⾃动搜索到端柱。
截⾯刚度计算---⽬前仍为柱、墙分开计算⼀、剪⼒墙端柱内布置型钢配筋时，程序⾃动搜索剪⼒墙两端的型钢端柱尺⼨及内部型钢⾯积，将两者⼀起作为⼀个截⾯，按照《型钢规程》8.1.1偏⼼受压公式计算出型钢柱内的配筋。
⼀、剪⼒墙端柱内布置型钢同时按照《型钢规程》8.1.6条计算斜截⾯受剪承载⼒。
⼆、剪⼒墙内布置型钢柱1、当剪⼒墙墙肢与其平⾯外⽅向的楼⾯梁连接时，为了控制剪⼒墙的平⾯外弯矩，可在墙内设置型钢。
2、对于钢与混凝⼟混合结构，7度及以上抗震设防时，宜在楼⾯钢梁或型钢混凝⼟梁与钢筋混凝⼟筒体交接处及筒体四⾓设置型钢柱。
钢筋混凝土剪力墙塑性铰长度计算模型研究
钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 塑 性 铰 长 度 计 算 模 型 研 究 """ 王 义 俊 !等
4$ 在剪 力 墙 顶 部 水 平 位 移 超 过 屈 服 位 移 后"曲 率沿剪力墙高度方向呈两折线分布% 当剪力墙顶部 水平位移达到极限位移时"底部截面的曲率同时达到 极限曲率% 此时"极限曲率与屈服曲率沿剪力墙高度 之间的距离"即为塑性铰的长度 1G=% 如图 6-所示%
$K影响塑性铰长度的因素分析 $&$ K 塑 性 铰 长 度 与 弯 曲 位 移 及 曲 率 的 关 系
结构的极限位移可定义为结构超过峰值荷载 后"在承载能力没有明显下降! 一般为未下降到峰 值荷载的 93J$ 时对应的位移#曲率主要反映了截 面的转动能力"曲率越大"截 面 的 转 动 能 力 就 越 强#图 6 为剪 力墙 尺寸 及 变 形 示 意% 为 分 析 剪 力 墙塑性铰 长 度 与 位 移 及 曲 率 延 性 之 间 的 关 系"做 出如下假定&
钢筋混凝土剪力墙塑性铰长度计算模型研究!
王义俊7汪梦甫
! 湖南大学土木工程学院" 长沙7065594$
77摘7要! 钢筋混凝土剪力墙塑性铰长度对剪力墙延性和耗能能力有重要影响"而已有的剪力墙塑性铰长 度计算模型给出的主要影响因素各有不同% 为了准确确定剪力墙塑性铰长度的主要影响因素"选取 99 片 不 同配筋参数下剪力墙的分析模型"用有限元分析软件 c<cefH 系统地分析不 同 剪 跨 比’轴 压 比 和 配 筋 率 对 塑 性铰长度的影响"进而用 VcXPc<软件回归分析单一 因 素 对 塑 性 铰 长 度 影 响"在 此 基 础 上"进 一 步 拟 合 提 出 了多参数综合影响下的塑性铰长度计算模型% 与已有的剪力墙试验数据进行对比"拟合的模型计算所得的 极限位移相对误差在 63J以下"计算结果与试验结果吻合良好% 77关键词! 剪力墙# 塑性铰长度# 计算模型# 极限位移 77!"#& $%&$’(%) *+,-.+/(%$0%1%$1
结构延性系数
结构延性：结构依靠自身的塑性变形耗散地震能量，从而减轻震害的性能。
结构延性有三个层面的含义：（1）、结构总体延性。
一般用结构的弹性层间位移角与弹塑性层间位移角表达。
（2）、截面延性（3）构件延性。
一般来说，对截面延性的要求高于对构件延性的要求，对构件延性的要求高于对结构延性的要求。
截面延性系数分为曲率延性系数、位移延性系数和转角延性系数。
位移延性系数=结构的极限位移/结构的屈服位移；曲率延性系数=截面的极限曲率/截面的曲阜曲率；转角延性系数=截面达到极限状态时的转角θu与截面开始屈服时的转角θy的比值。
曲率延性系数只表示某一截面的延性，而位移延性系数和转角延性系数则反应的是构件的宏观延性反应，与构件的长度有密切关系。
一般认为钢筋混凝土抗震结构要求的延性系数为3-4。
结构或构件的延性要求不是通过计算确定的，而是通过一系列的构造措施实现的。
结构要保证足够的延性，必须按照规范、规程所规定的不同抗震等级采取相应构造措施。
不同的构件延性有不同的构造要求，规范各有规定，不再列举规范条文：1、延性框架梁梁是钢筋混凝土框架的主要延性耗能构件。
影响梁的延性和耗能的主要因素有：破坏形态，截面混凝土相对压区高度等。
我们设计时，首先要实现弯曲破坏，避免剪切破坏，限制最大剪力设计值，实现强剪弱弯。
剪压比限值也是确定梁最小截面尺寸的条件之一。
在满足截面高度要求的基础上，设计时应限制受拉钢筋，不出现可能引起脆性破坏的少筋梁和超筋梁；同时，配置受压钢筋，减小混凝土受压区高度，以增大其延性。
对梁端，在地震往复作用下，不仅有竖向裂缝，还有斜裂缝。
为使塑性铰区具有良好的塑性转动能力，同时为了防止混凝土压溃前受压钢筋过早压屈，在梁的两端必须设置箍筋加密区。
另外设计中可以采取措施使塑性铰外移，将塑性铰从柱面移开一定距离，避免梁端钢筋屈服后向核心区发展，引起粘结破坏。
具体措施可采用增加梁端的纵向钢筋，或增加梁端高度，提高梁端受弯及受剪承载力。
框架结构的延性抗震设计
浅析框架结构的延性抗震设计摘要：随着国民经济的发展，高层建筑得到了大力发展，本文主要是对结合工程实际，对影响框架结构延性的主要因素，具体设计内容进行了分析，以供同仁参考！关键词：框架柱；抗震；延性；有限元1 工程简介河南郑州一高层建筑的主体结构为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，地上25层，地下1层，结构总高度88.1m，设防列度8度，丙类建筑，地下室内部剪力墙很少（可忽略其作用），底层柱子计算长度4.60m，柱子净高3.50m，框架抗震等级为一级，剪力墙抗震等级为一级。
下面将对该工程底层框架柱延性抗震设计思路进行详细的分析。
2影响结构延性的主要因素框架结构是由梁、板、柱以及节点四个部分组成，其中梁、柱以及节点的延性决定了整个框架结构的延性。
因此，只要保证柱、梁和节点的延性就可以保证框架结构的延性，从而确保了框架结构的抗震能力[1]。
梁是框架结构中的主要受力构件之一，在抗震设计中要求塑性铰首出现在梁端且又不能发生剪切破坏，同时还要防止由于梁筋屈服渗入节点而影响节点核心区的性能。
试验和理论分析表明，影响梁截面延性的主要因素如下所示：（1）梁截面要求：梁宽不宜小于柱宽的1/2，且不≥200，梁的高宽比不宜>4，梁的跨高比不宜<4。
（2）梁纵筋配筋率：通过限制受拉配筋率可以避免剪跨比较大的梁在未达到延性要求之前梁端下部受压区混凝土过早达到极限压应变而破坏。
（3）梁纵筋配置：梁端截面上纵向受压钢筋与纵向受拉钢筋保持一定比例。
（4）梁端箍筋加密：抗震规范对此出了详细规定。
柱是框架结构中主要的受力构件，要想提高框架结构的抗震性能，就必须确保构件有足够的延性，构件延性好的框架结构能吸收较多的地震能量，抗震性能就好。
因此，在进行框架结构设计时，应遵循强柱弱梁的设计原则，使塑性铰出现在梁端，以增强构件的延性。
节点是框架梁柱构件的公共部分，节点的失效就意味着与之相连的梁与柱同时失效，所以对节点也应予以足够的重视[2]。
延性设计
(一) 延性的基本概念
钢筋当屈服时混凝 b土时压碎，延性差。 钢筋当屈服后，梁b 时的承载尚能保持一段，屈
服后变形能力大，延性好。
(一) 延性的基本概念
• 2． 延性的度量
• 延性比（延性系数） u / y
• 韧性（材料）应力应变曲线下的面积
• 曲率延性（截面） u / y
得极限状态时的曲率表达式 l 曲率延性系数：
（二）延性的计算
1 截面曲率延性的简化计算
（2） 梁的弯矩～曲率曲线呈三段曲线： 弹性、开裂、屈服后
l
弹性阶段：
M EI
l
开裂以后：在平截面假定和不考虑拉区混凝
土参与工作基础上，根据变形协调条件（曲率 和应变的关系）、材料的本构关系（应力和应 变的关系）、力的平衡条件（弯矩和应力的关 系）可求出弯矩～曲率关系（详见 [1]126页） 忽略：粘结滑移，剪力的影响
1
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将
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用
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代之：
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（5） （6）
令
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AS' bh0
代（6）式得：
主要内容
延性的基本概念 延性的计算 影响截面曲率延性的因素 钢筋混凝土延性框架
梁的弯矩～曲率曲线呈三段曲线
钢筋混凝土结构中的延性措施
钢筋混凝土结构中的延性措施摘要：本文总结了混凝土结构中几种较为成熟有效的提高构件延性的构造措施，并对其设计方法进行了简要介绍。
在钢筋混凝土结构设计中，为设计师解决结构中对延性有特殊要求的构件设计提供参考。
关键字：构件延性；构造措施1 延性设计引论在地震作用的整个过程中，构件和结构承载力无明显降低的非线性反应特性即为延性。
延性结构设计是利用结构中特定位置形成塑性变形来耗散地震能量，达到保护其它构件和结构整体的目的。
利用结构的延性进行钢筋混凝土房屋的抗震设计是一种经济合理的方法。
我国《建筑抗震设计规范》根据不同抗震等级规定不同抗震措施，抗震等级的划分反映了不同延性水平的要求。
但实际工程中，所遇到的问题各种各样，有时很难使所有构件都达到理想中的延性性能。
对于特殊位置的构件，要实现规范的相应要求，不得不加大构件截面、增加配筋及提高承载力。
但片面的增大截面可能会带来不利的影响。
如柱的轴压比较大时，若想使其达到规范要求限值，加大截面最为直接，但柱截面加大可能使其在该层内形成短柱，又恰恰使其延性降低，诸如此类的问题并不少见。
影响构件延性的因素很多，实际并非仅仅是规范所规定的内容，这说明可以采取其它的构造措施也同样可以实现构件的延性要求。
本文将常见的几种延性构造措施及相关的设计方法加以搜集汇总，以期借鉴选用。
2 构件延性构造2.1 框架柱的延性构造2.1.1减小轴压比[1] [3]《建筑抗震设计规范》中规定了抗震等级为一、二、三级的框架柱的轴压比限值，对于框架结构分别为：0.65、0.75、0.85。
对于框剪结构、框筒结构其限值有所不同，主要是考虑了剪力墙在地震作用下分担了较多的剪力，使得框架柱的剪应力水平得以降低，因此放松了对于其延性的构造要求。
当然，对于框支剪力墙结构的框支柱，因其对于延性的需求更大，所以轴压比限值又有所降低，体现了对于框支柱高延性的构造要求。
因此，为了提高框架柱的延性性能，尤其是首层柱根位置，在条件允许的情况下可以尽量使用强度等级较高的混凝土材料，也可以在满足剪跨比大于2的前提下，增加柱截面以减小轴压比。
钢筋混凝土框架结构的延性设计
钢筋混凝土框架结构的延性设计作者：廖辉来源：《现代企业文化·理论版》2011年第02期“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等是建筑结构设计中非常重要的概念。
简单地说，虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体，但各个构件担任的角色不尽相同，按照其重要性也就有轻重之分。
一旦不可意料的破坏力量突然袭来，各个构件协作抵抗的目的，就是为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁，在建筑结构中，柱倒了，梁会跟着倒；而梁倒了，柱还可以不倒的。
可见柱承担的责任比梁大，柱不能先倒。
为了保证柱是在最后失效，我们故意把梁设计成相对薄弱的环节，使其破坏在先，以最大限度减少可能出现的损失。
以下就钢筋混凝土框架结构的主要构件来分别阐述延性设计的理念。
什么是混凝土框架强柱弱梁的概念设计？由于梁截面高度较高，且与现浇楼板组成T形截面构件共同工作，形成强梁弱柱，导致柱子破坏，房屋倒塌。
框架结构的弹塑性分析表明，强震作用下，梁端实际达到的弯矩与其正截面受弯承载力是相等的，柱端实际达到的弯矩也与其偏压下的受弯承载力相等。
这是地震作用效应的一个特点。
因此，所谓“强柱弱梁”指的是：节点处梁端实际受弯承载力和柱端实际受弯承载力之间满足下列不等式：这种概念设计，由于地震的复杂性、楼板的影响和钢筋屈服强度的超强，难以通过精确的计算真正实现。
国外的抗震规范多以设计承载力来衡量或将钢筋抗拉强度乘以超强系数来实现。
《建筑抗震设计规范》的规定，只在一定程度上减缓柱端的屈服。
一般采用适当增大柱端弯矩设计值的方法，其取值体现了抗震等级的差异。
具体的做法第一，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。
因此柱的剪跨比宜控制在2.0以上。
第二，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。
剪力墙控制参数及调整方法
几个参数的调整涉及构件截面、刚度及平面位置的改变，在调整过程中可能相互关联，应注意不要顾此失彼。
应该注意，对于类似于框剪结构的组合体系，有个彼此刚度适宜的问题。分析框架的剪切型变形曲线和剪力墙的弯曲型变形曲线，可以发现，在下部楼层，剪力墙的位移较小，框架的位移较大，是剪力墙拉着框架来限制其层间位移角；上部几层则相反，剪力墙的层间位移角逐渐增大，框架的层间位移角逐渐减小，框架反过来拉着剪力墙以限制其层间位移角。而改变剪力墙的刚度与部置是控制框剪结构的位移和周期的主要手段，所以当框剪结构上部几层的层间位移角较大时，适当削弱这几层的剪力墙刚度应该更为有效。
1）SATWE程序中的振型是以其周期的长短排序的。
2）结构的第一、第二振型宜为平动，扭转周期宜出现在第三振型及以后。见抗规3.5.3条3款及条文说明“结构在两个主轴方向的动力特性(周期和振型)宜相近”。
3）当第一振型为扭转时，说明结构的抗扭刚度相对于其两个主轴（第二振型转角方向和第三振型转角方向，一般都靠近X轴和Y轴）的抗侧移刚度过小，此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度，并适当削弱结构内部的刚度。
刚度比不满足规范要求时的调整方法：
1、程序调整：如果某楼层刚度比的计算结果不满足要求，SATWE自动将该楼层定义为薄弱层，并按高规5.1.14将该楼层地震剪力放大1.15倍。
2、结构调整：如果还需人工干预，可按以下方法调整：
1）适当降低本层层高，或适当提高上部相关楼层的层高。
2）适当加强本层墙、柱和梁的刚度，或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的刚度。
剪力墙结构延性设计
ｄ≥ １ ０ 时， 连 梁对 墙 肢 的约 束大 ， 剪力 墙受 力 性能 接 近整 体墙 。 其 延性 和 耗能 能力 取 决 于墙 整体 的 破坏 形态 、 延性 和 耗 能能 力 。 １ ＜ ＜ｌ ０ 时， 为联 肢剪 力 墙 ， 工 程 中 的剪力 墙 大 部分 为 联肢 墙 。其延 性 和耗 能 与连 梁 、 墙 肢及 整 体 的性 能都 有关 。
一
除了弯曲破坏为延性耗能破坏外 ， 其它都是脆性破坏。 为了实现延性破坏， 避
免 脆性 破 坏 ：
、
剪 力墙 结构 的延 性
剪 力墙 结 构 的延 性就 是结 构 在地 震 荷载 作用 ， 在 承 载力 基本 保 持 不 变 的
１ ． 剪 力墙 布 置 不宜 过 长 。高 宽 比大 于 ３ 的细 高 剪力 墙 容 易设 计成 具 有 延 性 弯 曲破 坏 的剪力 墙 。 当剪力 墙 过长 时 ， 可 通 过开 设 洞 口将 长墙 分 成 长度 较 小 的墙 段 ， 使 每个 墙 段成 为 高宽 比大于 ３ 的独 立墙 肢 或联 肢墙 。 ２ ． 为 了 防止 墙 体底 部 在弯 曲屈 服前 出现剪 压 破坏 ， 要 求墙 体 受 剪 承载 力 大 于 弯 曲时实 际达 到 的剪 力 ， 即强 剪弱 弯 。 通 过 墙体 强剪 弱 弯设 计 ， 确 保墙 体 在 弯 曲破 坏前 不发 生 剪压 破 坏 。通过 配 置一 定数 量 的 墙体 水 平 、 竖 向分布 筋 （ 墙 体 水平 、 竖 向分 布 筋最 小 配 筋率 和 分 布 筋最 大 间 距 ） 等构 造 措 施 ， 防止 发 生 剪 拉和 斜压 破坏 。
五底部加强区设计为了保证剪力墙底部出现塑性铰后具有足够大的延性设计时将墙体底部可能出现塑性铰的高度范围作为底部加强部位通过提高其抗剪承载力设置约束边缘构件等抗震构造措施使其具有较大的弹塑性变形能力从面提高剪力墙结构的延性
简明钢筋混凝土结构计算手册pdf
简明钢筋混凝土结构计算手册pdf一、引言钢筋混凝土结构在现代建筑中占有重要地位，具有优良的耐久性、防火性和抗震性能。
本手册旨在为工程师和建筑师提供简明扼要的钢筋混凝土结构计算方法和指导，帮助他们快速有效地进行结构设计。
二、钢筋混凝土材料特性钢筋混凝土是一种由水泥、骨料、水以及钢筋等材料组成的复合材料。
其特性包括抗压强度高、抗拉强度低、延性好等。
在进行结构设计时，应充分考虑这些特性，以实现结构的合理性和安全性。
三、梁板结构设计梁板结构是钢筋混凝土结构中的常见形式，广泛应用于楼面、屋面和桥梁等领域。
设计时需考虑荷载类型、荷载分布、跨度大小等因素，采用合适的梁板截面形式和尺寸，以满足承载力和稳定性的要求。
四、柱和框架结构设计柱和框架结构是高层建筑和大型工业厂房的主要结构形式。
设计时需根据建筑需求和功能要求，确定合理的柱网布置和框架体系，同时考虑地震作用、风荷载等外部荷载的影响，确保结构的稳定性和安全性。
五、剪力墙和框架-剪力墙结构设计剪力墙和框架-剪力墙结构主要用于高层建筑的抗侧力体系。
设计时应根据建筑高度、抗震等级等因素，合理确定剪力墙的数量、布置方式和尺寸，同时结合框架结构的特点，提高结构的整体承载力和抗震性能。
六、基础设计基础设计是钢筋混凝土结构的重要组成部分，直接影响着整体结构的稳定性和安全性。
设计时应进行详细的地质勘察，了解地质条件、地基承载力和变形要求，选择合适的基础类型和设计参数，以确保基础的可靠性。
七、抗震设计钢筋混凝土结构的抗震性能对于减轻地震灾害具有重要意义。
设计时应根据地震烈度、场地条件等因素，采取有效的抗震措施，如合理布置抗侧力构件、加强节点连接等，以提高结构的抗震性能和延性。
八、施工方法与构造要求钢筋混凝土结构的施工方法与构造要求对于保证施工质量和使用安全具有关键作用。
在施工过程中，应严格遵守相关的施工规范和构造要求，采用合适的施工方法和工艺，确保钢筋混凝土结构的各项性能指标符合设计要求。
混凝土的延性定义,相关规范规定
什么是混凝土的延性？混凝土延性的作用是什么？结构的延性如何规定？规范为何这样规定？答：1混凝土变形时保持的强度，并且不产生破裂的能力，即从构件屈服到破坏之间的变形能力。
2建筑物的抗震能力和安全性, 不仅取决于构件的（静）承载力, 还在很大程度上取决于其变形性能和动力响应, 取决于结构吸收和耗散能量的多少, 也就是说, 结构的抗震能力是由承载力和变形两者共同决定的.承载力较低但具有很大延性的结构, 所能吸收的能量多, 虽然较早出现损坏, 但能经受住较大变形,避免倒塌.而仅有较高强度, 却无塑性变形能力的脆性结构, 吸收的能量少, 一旦遇到超过设计水平的地震作用时, 很容易因为脆性破坏而突然倒塌.因此, 地震区的建筑物应优先考虑设计成抗震性能好的延性结构。
延性结构的设计不仅与配筋、截面面积选取有关，还与混凝土本身的延性有关系。
3由于地震作用的特殊性，除了通过地震作用计算，保证结构的承载力验算要求与变形控制以外，还需要通过抗震措施来保证结构在地震作用下具有良好的延性，因此规范采用地震计算+抗震措施保证的双重要求进行抗震设计。
规范中还通过控制截面受压区高度，限制超配筋和少筋，进而保证结构构件的延性。
为增强结构在遭遇罕见地震作用时的抗倒塌能力,结构应具有较高的延性。
对结构延性的要求具体体现在对构件延性的要求上, 特别是要提高结构中关键构件和构件中的关键部位的延性。
关键构件包括:在结构竖向的薄弱楼层的构件, 结构平面上房屋周边转角处和平面突变处的构件, 作为耗能元件设计的构件（如联肢剪力墙中的连梁）等。
关键部位如梁柱的两端、剪力墙的底部加强部位等.在设计中一般可采取下列措施来提高构件的延性：①减少竖向构件的轴压比以及梁柱截面的剪压比；②控制构件的破坏形态；③加强构造措施。
调幅的时候，也有相应的规定，抗震设计时材料方面的要求，也可以起到保障延性破坏，强剪弱弯也能保障延性破坏，一般正常配筋的构件，弯曲破坏的延性要比受剪破坏的延性好许多。
剪力墙的设计方法
剪力墙的设计方法在建筑结构设计中，剪力墙是一种重要的抗侧力构件，其设计的合理性直接关系到建筑物在地震、风等水平荷载作用下的安全性和稳定性。
剪力墙的设计需要综合考虑多种因素，包括结构体系、荷载情况、建筑功能要求等。
下面我们就来详细探讨一下剪力墙的设计方法。
一、剪力墙的类型剪力墙根据其开洞情况和受力特点，可以分为整截面剪力墙、整体小开口剪力墙、双肢剪力墙和多肢剪力墙等。
整截面剪力墙没有洞口或洞口很小，其受力性能类似于悬臂梁，在水平荷载作用下，墙肢内的弯矩和剪力分布比较均匀。
整体小开口剪力墙的洞口面积较小，墙肢的整体性较好，在水平荷载作用下，其变形仍以弯曲变形为主，但墙肢内的局部弯矩会有所增加。
双肢剪力墙和多肢剪力墙则是通过连梁将多个墙肢连接在一起，其受力性能相对复杂，在水平荷载作用下，墙肢和连梁会协同工作，共同抵抗水平力。
二、剪力墙的布置原则剪力墙的布置应遵循均匀、对称、周边和分散的原则。
均匀布置可以使结构在各个方向上的抗侧刚度相近，避免出现扭转效应；对称布置可以减小结构在水平荷载作用下的扭转；周边布置可以增强结构对周边框架的约束作用，提高结构的整体性；分散布置则可以避免剪力墙集中在某一区域，导致结构刚度分布不均匀。
在实际设计中，剪力墙应尽量布置在建筑物的周边、楼梯间、电梯间等位置，同时要考虑建筑功能的要求，避免影响房间的使用。
对于高层建筑，剪力墙的数量和布置应根据建筑物的高度、地震烈度、风荷载等因素进行计算确定。
三、剪力墙的截面设计1、墙肢厚度剪力墙的墙肢厚度应根据建筑物的高度、抗震等级和墙体的受力情况确定。
一般来说，对于多层建筑，墙肢厚度不宜小于 160mm；对于高层建筑，底部加强部位的墙肢厚度不宜小于 200mm，其他部位不宜小于 180mm。
2、墙肢长度墙肢长度不宜过长或过短。
过长的墙肢容易在地震作用下发生脆性破坏，过短的墙肢则可能导致稳定性不足。
一般来说，墙肢长度不宜大于 8m。
3、边缘构件剪力墙的边缘构件包括约束边缘构件和构造边缘构件。
剪力墙结构
剪力墙结构剪力墙是由钢筋混凝土浇成的墙体。
由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构，称为剪力墙结构。
剪力墙的抗侧移刚度很大（沿墙体平面）。
它主要用来抵抗水平作用和承担竖向作用；墙体同时也作为维护及房屋分隔构件。
剪力墙结构可建得很高，主要用于12-30层的住宅和旅馆建筑中。
它的缺点是空间划分不灵活。
剪力墙的计算剪力墙考虑地震作用组合的剪力墙，其正截面抗震承载力应按本规范第7 章和第10.5.3 条的规定计算，但在其正截面承载力计算公式右边，应除以相应的承载力抗震调整系数γRE。
剪力墙各墙肢截面考虑地震作用组合的弯矩设计值：对一级抗震等级剪力墙的底部加强部位及以上一层，应按墙肢底部截面考虑地震作用组合弯矩设计值采用，其他部位可采用考虑地震作用组合弯矩设计值乘以增大系数考虑地震作用组合的剪力墙的剪力设计值Vw 应按下列规定计算：1 底部加强部位1）9 度设防烈度（11.7.3-1）且不应小于按公式（11.7.3-2）求得的剪力设计Vw2）其他情况一级抗震等级Vw＝1.6V （11.7.3-2）二级抗震等级Vw＝1.4V （11.7.3-3）三级抗震等级Vw＝1.2V （11.7.3-4）四级抗震等级取地震作用组合下的剪力设计值2 其他部位Vw＝V （11.7.3-5）式中Mwua———剪力墙底部截面按实配钢筋截面面积、材料强度标准值且考虑承载力抗震调整系数计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值；有翼墙时应计入墙两侧各一倍翼墙厚度范围内的纵向钢筋；M———考虑地震作用组合的剪力墙底部截面的弯矩设计值；V———考虑地震作用组合的剪力墙的剪力设计值。
公式（11.7.3-1）中，Mwua 值可按本规范第7.3.6 条的规定，采用本规范第11.4.4 条有关计算框架柱端Mcua 值的相同方法确定，但其γRE 值应取剪力墙的正截面承载力抗震调整系数。
11.7.4 考虑地震作用组合的剪力墙的受剪截面应符合下列条件：当剪跨比λ＞2.5 时（11.7.4-1）当剪跨比λ≤2.5 时（11.7.4-2）11.7.5 考虑地震作组合的剪力墙在偏心受压时的斜截面抗震受剪承载力，应符合下列规定：（11.7.5）式中N———考虑地震作用组合的剪力墙轴向压力设计值中的较小值；当N＞0.2fcbh 时，取N＝0.2fcbh；λ———计算截面处的剪跨比λ＝M/（Vh0）；当λ＜1.5 时，取λ＝1.5；当λ＞2.2 时，取λ＝2.2；此处，M 为与剪力设计值V 对应的弯矩设计值；当计算截面与墙底之间的距离小于h0/2 时，λ 应按距墙底h0/2 处的弯矩设计值与剪力设计值计算。
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关键 词 ： 筋 混凝 土剪 力墙 ； 钢 轴压 比 ； 剪跨 比 ； 约束 边缘 构件 ； 移延性 位
中图 分类号 ： Ｕ １ Ｔ ３３ 文献标 识码 ： Ａ
Ｃａｃ ｌｔ ｎ ｍｅｈ ｄ ｆｒｐ ｅ ｉｔ ｇ ｄ ｃｉ ｔ ｆｒ ｉｆｒ ｅ ｏ ｃｅｅ ｓ ｅ ｒｗａｌ ｌｕ ａｉ ｔ ｏ ｏ ｒｄ ｃｉ ｕ ｔ ｉ ｏ ｅｎｏ ｃ ｄ ｃ ｎ ｒ ｔ ｈ ａ ｌ ｏ ｎ ｌｙ ｓ
摘要 ： 本文考虑 了轴压比、源自剪跨 比、 边缘约束构件及其含箍特征值对剪力墙位移延性 的影响 ， 建
立 了考虑端部混凝土约束的剪力墙位移延性 比的计算方法， 并用 ３ ９片不 同轴压 比的钢筋混凝 土剪力墙在往复水平荷载作用下的延性比试验结果对本文计 算方法进行 了验证。对影响剪力 墙位移延性 的因素进行 了参数分析 ， 试验和理论分析都表 明， 为保证剪力墙达到预期的延性要 求 ， 限制 剪 力墙 的轴压 比并设 置合适 的约 束边缘 构 件 。 应
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第 ２卷 第 １ ７ 期 ２１ ３ ００年 月
河 北 工 程 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版） Ｊｕｎｌ ｆ ｅｄ ｎ ｅｓｙ ｆ ｎｉ ｅｉ （ ａ ｒｌ ｃ ｎｅＥ ｉｏ） ｏｒａ ｏ Ｈ ｂ Ｕ ｉ ｒｔ ｖ ｉ ｏ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ ｄｉ ｎ ｎ ｕ ｅ ｔｎ
ａｉｎ ｏ ｅ ｃ ｎ ｎ ｍｅ ｔ ｆ ｏ ｎ ａｙ ｚ ｎ ｓ ａ ｂ ｔ ｎ ｓ ｈ ｆ ｅ ｃ ｆ ｘ ａ ｏ ｒｓｉｎ ｒｔ ，ｓ ｅ ｒ ｔ ｆ ｏ ｆ ｅ ｎ ｕ ｄ ｒ ｏ ｅ ｔ ｏ ｅ ｄ ．Ｔ ｅ ｉ ｌ ｎ ｅ ｏ ｉｌ ｍｐｅ ｓ ａｉ ｈ — ｏ ｈ ｔ ｉ ｏｂ ｈ ｎｕ ａ ｃ ｏ ｏ ａ
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ＶＤ ． ７ Ｎ ． １２ ｏ １ Ｍａ ． ０ ０ ｒ２ １
文章编号 ：６３— ４ ９２ １） １ Ｏ０ １７ ９６ （００ ０ 一 Ｏ７—０ ５
钢筋混凝土剪力墙的延性计算方法
司林 军 李 国强 ， 飞飞 ， 孙
（． １同济大学 建筑 －程 系 ， ｒ 上海 ２０９ ；． 木工程防灾国家重点实验室 ， ００２２ 土 上海 ２０ ９ ） ０ ０２