建筑结构延性对抗震设计的影响

建筑结构延性对抗震设计的影响
在结构抗震设计时,我们通常会说,要保证结构有足够的延性,何为延性？为何延性在抗震设计中如何重要？首先看下图中的玻璃和橡胶,哪个抗压强度大？当然,这里指的是普通玻璃,不是钢化玻璃.肯定玻璃的强度要高一些,试想一下,你拿根坚硬的针,能在玻璃上能扎个孔出来吗？似乎很难.但是,你可以很容易的在橡胶上扎个孔.尽管玻璃的强度大,但是你不会觉得玻璃更“结实”,你试着拿个锤子,可以一锤子将玻璃砸碎,但是却不会砸碎橡胶.原因在于,橡胶的变形能力大,即延性大.当材料的强度提高时,它的变性能力,即延性通常会变差.
结构设计也是一样的道理,我们不可能无限制的通过提高结构的承载能力来达到抗震的目的,原因在于：（1）地震具有不确定性,就算承载能力再高,也有可能会遭遇超过设防烈度的地震作用；（2）结构设计的基本原则应该是安全、经济、有效,承载能力设计过高,经济性差,因为设计了如此高的承载能力,花费了巨额投资,在结构服役期内却未必有地震作用；（3）更重要的是,承载力设计过高,结构的延性较差,会出现地震作用超过承载能力后,结构象玻璃一样立即产生“脆性破坏”.
上图表示了结构设计中的延性考虑思路,三种方案中地震能量是一样的.图(a)表示结构有很高的承载能力,但是几乎没有延性,输入的地震能量完全转变为结构的弹性变形能,这样的结构设计方案耗资巨大；图（b)
表示将结构的承载能力降低,利用结构屈服后的弹塑性变形来耗散地震能量；图(c）表示将结构的承载能力进一步降低,结构的延性加强.
框架结构中,延性设计措施概括起来有三句话：强柱弱梁,强剪弱弯,强节点强锚固.
（1）强柱弱梁,是要求结构在强震下进入塑性阶段时,塑性铰要在首先在梁端出现,而不是柱端.因为梁端塑性铰为局部破坏机制,可以利用梁端塑性铰的转动来耗能.而柱端塑性铰为整体倒塌机制,柱端一旦出现塑性铰,整个结构将会丧失承载能力.
（2)强剪弱弯,是要求结构的抗剪能力要强于抗弯能力,避免结构或构件在弯曲破坏之前已经形成剪切破坏,以保证构件、结构的延性.因为剪切破坏是一种脆性破坏,耗能能力差.
（3）强节点强锚固,是指构件在自身破坏之前,避免出现节点区破坏和钢筋锚固破坏,否则构件自身的耗能能力无法得到充分利用.。