钢筋混凝土塑性铰
钢筋混凝土塑性铰
钢筋混凝土塑性铰在建筑结构领域，钢筋混凝土塑性铰是一个十分重要的概念。
它对于理解和设计钢筋混凝土结构的抗震性能、承载能力以及变形能力都有着至关重要的作用。
要理解钢筋混凝土塑性铰，首先得明白什么是铰。
简单来说，铰就是一种能够让构件自由转动的连接装置。
在力学中，铰可以承受力，但不能传递弯矩。
而塑性铰则是一种特殊的铰，它是由于材料的塑性变形而形成的。
钢筋混凝土结构在承受荷载的过程中，当某些部位的应力超过了材料的屈服强度，就会产生塑性变形。
在这个过程中，如果变形集中在一个特定的区域，这个区域就形成了塑性铰。
塑性铰的出现意味着结构的受力状态发生了重大变化。
那么，钢筋混凝土塑性铰是如何形成的呢？这通常与结构中的梁、柱等构件有关。
以钢筋混凝土梁为例，当荷载逐渐增加，梁的受拉区钢筋首先达到屈服强度，开始产生塑性变形。
随着荷载的进一步增加，受拉区的混凝土逐渐开裂，受压区的混凝土也开始逐渐进入塑性状态。
当整个梁的变形达到一定程度时，在某个截面处就形成了塑性铰。
塑性铰的形成有几个显著的特点。
首先，它具有一定的转动能力。
这使得结构在受到较大变形时，能够通过塑性铰的转动来调整内力分布，从而避免结构的突然破坏。
其次，塑性铰具有一定的耗能能力。
在塑性铰转动的过程中，结构会吸收和消耗一部分能量，这对于减轻地震等动力荷载对结构的破坏具有重要意义。
钢筋混凝土塑性铰对于结构的性能有着多方面的影响。
从承载能力的角度来看，塑性铰的出现使得结构能够承受更大的变形，从而提高了结构的极限承载能力。
然而，这并不意味着可以无限制地依赖塑性铰来提高承载能力，因为过度的塑性变形可能会导致结构的使用功能受损甚至完全破坏。
在抗震设计中，钢筋混凝土塑性铰的作用更是不可忽视。
地震作用是一种动态的、反复的荷载，结构在地震作用下需要具备良好的变形能力和耗能能力。
通过合理地设计塑性铰的位置和数量，可以使结构在地震作用下能够有效地耗散能量，减少地震对结构的破坏。
为了保证钢筋混凝土塑性铰能够发挥其应有的作用，在设计和施工过程中需要采取一系列的措施。
楼板计算的塑性铰线理论原理与运用
楼板计算的塑性铰线理论原理与运用摘要现浇钢筋混凝土楼板的内力计算有弹性理论与塑性理论两种方法,已制成现成的图表、手册可供查用。
鉴于目前在现浇板的内力计算中,大部分人都采用弹性理论,塑性方法几乎弃置不用,而实际上大量的工程实践证明塑性理论的计算结果既是安全可靠的,又可以比弹性理论节约钢材25％左右。
本文通过对弹、塑性计算理论的分析、比较,以及其实用范围的选择,来说明大量的、一般性的结构构件,均可以按塑性理论计算。
这样的设计指导思想,更符合当前我国基本建设项目多、任务重而建设资金并不充足的国情。
由于经典弹塑性理论中不包含任何材料内尺度参数，无法解释材料在毫米（多孔固体）、微米和亚微米（金属材料）量级时表现出来的尺度相关现象以及在薄膜塑性中出现的包辛格效应。
本文基于连续介质力学框架下的微态弹塑性理论，研究了在毫米量级出现的弹性尺寸效应及在微米、亚微米量级出现的尺寸效应和包辛格效应。
基于微态弹性理论及二阶梯度弹性理论，得到了含约束薄层简单剪切和单轴拉伸以及双材料剪切的解析解，并研究了两种理论之间的内在联系。
微态理论中的耦合因子能扮演罚参数的角色，当其趋近于无穷大时，微态弹性理论退化至二阶梯度理论，但对于单轴拉伸问题，前者并不能在全域内完全退化至后者。
数值计算结果表明基于微态弹性理论开发的有限元格式，可通过选取特定材料参数作为罚因子，用于近似求解二阶梯度理论的复杂边值问题。
边界上施加的高阶边界条件及材料本身的不均匀性都能引起弹性尺寸效应。
基于小应变各向同性硬化的微态弹塑性模型，数值研究了平压头和楔形压头的微压痕问题。
推导了该模型的有限元计算格式，开发了二维平面应变单元，并嵌入有限元程序。
直接将经典塑性流动模型的径向返回算法加以推广，得到适用于该模型本构的应力更新算法。
关键词：现浇钢筋混凝土楼板计算；弹性理论塑性理论；经济比较目录一、钢筋混凝土双向楼板肋梁楼盖设计任务书 (4)1设计题目 (4)2设计目的 (4)3设计内容 (4)4设计资料 (4)γ（由于活荷载标准值可变荷载：楼面均布活荷载标准值6kN/m2，分项系数3.1=Qγ。
塑性铰知识讲解
塑性铰钢结构中的塑性铰及其应用综述姓名：严小伟学号：15121116北京交通大学2020年7月钢结构中的塑性铰及其应用综述摘要:结构构件在地震作用下产生塑性变形，在塑性铰形成的过程中能吸取大量的能量。
在设计中恰到好处地设计塑性铰形成的位里并加以应用，可有效降低震害，不至于出现迅速倒塌的后果。
关键字：塑性铰理论；塑性变形；破坏机制1.引言地震是一种具有突发性和毁灭性的自然灾害，它对当今人类社会的危害主要体现在两个方面:一是地震引起建筑物的破坏或倒塌将会导致严重的人身伤亡和财产损失，二是地震及其地震引起的水灾、火灾等次生灾害将破坏人类社会赖以生存的自然环境，造成严重的经济损失，产生巨大的社会影响。
我国地处世界上两个最活跃的地震带上，是世界上的多地震国家之一，强烈地震给我国人民带来的灾难尤为严重。
从历史上来看，我国的地震灾害面积己达到我国的国土面积的一半以上，尤其在近几年地震活动相当频繁。
因为很多特大地震给人类带来了巨大的经济损失，一些特大地震己给人类社会带来了不可估量的经济损失，这就使得我们要对深入研究土木工程结构的抗震设计理论和应用方法进行深入的研究。
不同阶段，客观因素和人类的认识水平是不一样的，这就形成了不同的抗震设计思想和方法。
通过工程技术措施，保证建筑物和工程设施的抗震安全，是减轻地震灾害的有效手段，作为抗震灾害的重要环节，结构抗震设计理论的不断完善是世界各国重点研究的课题之一。
结构在塑性变形中形成的塑性铰在抗震中能发挥重要作用，塑性铰能否在罕遇地震中出现，对结构安全和生命财产的安危是至关重要的。
所以，很有必要对其进行研究和探讨，并应充分利用塑性铰来消耗地震的能量，提高结构的抗震性能，降低地震灾害。
2、塑性铰的有关概念钢结构中的塑性铰在钢结构构件屈服的横截面处产生。
如果不考虑结构分析中钢材应变硬化,那么屈服的横截面会产生一个不确定的转动并能承受一定的约束弯矩即塑性弯矩Mp。
塑性铰是与理想铁相比较而言。
钢筋混凝土塑性铰讲解
四 塑性铰法的应用与研究 桥梁抗震中塑性铰的应用
公式 lp=0.5h+0.05l
lp=0.08l+0.022dsfy 或lp=（0.4~0.6）h lp=0.08l+9dbl
四 塑性铰法的应用与研究 桥梁抗震中塑性铰的应用
沿顺桥向，连续梁、简支梁桥墩柱的底部区域，连 续刚构桥墩柱的端部区域为塑性铰区域；沿横桥向， 单柱墩的底部区域、双柱墩或多柱墩的端部区域为 塑性铰区域。
四 塑性铰法的应用与研究 桥梁抗震中塑性铰的应用
四 塑性铰法的应用与研究 桥梁抗震中塑性铰的应用
三 压弯构件中的受拉铰
压弯构件受拉铰形成和发展
斜向受力压弯构件试验结果 结论： 1）随着轴压比增加lp减小
2）随着荷载角α增加（0~45º）， lp增加
三 压弯构件中的受拉铰
压弯构件受拉铰形成和发展
偏 压 构 件 试 验 结 果
三 压弯构件中的受拉铰
压弯构件受拉铰形成和发展
偏压构件试验说明： 1)接近于受弯构件等弯区 2)钢筋应变在屈服前沿构件普遍增长 3)某一截面钢筋先达到屈服后，以后的应变同受弯 构件一样仍然高度集中。 受拉铰仍只在一个短区域内形成和发展。
受压铰（混凝土铰）---受压砼发生塑性变形 受拉铰（钢筋铰）---受拉筋产生塑性变形 二者耗能机理不同可以通过弯矩—塑性铰转角曲线 看出。
一 塑性铰概述 塑性铰分类
受拉铰和受压铰的适用及注意
适用 注意
受压铰
超筋梁受弯、 小偏心受压
混凝土结构(楼盖部分)习题及解答
梁承受的荷载为 三角形 分布。
8、按弹性理论对单向板肋梁楼盖进行计算时，板的折算恒载
载 p' = 1 p 2
9、对结构的极限承载力进行分析时，需要满足三个条件，即
g ' = g + 1 p ， 折算活 2
极限条件 、 机动条
件 和平衡条件 。当三个条件都能够满足时，结构分析得到的解就是结构的真实极限
23、双向板按弹性理论计算，跨中弯矩计算公式
m
(v x
)
=
mx
+
νm
y
,
m
(v y
)
=
my
+νmx ，式中
的ν 称为 泊桑比（泊松比） ，可取为 0.2 。
24、现浇单向板肋梁楼盖分析时，对于周边与梁整浇的板，其 跨中截面 及 支座截面 的
计算弯矩可以乘 0.8 的折减系数。
25、在单向板肋梁楼盖中，板的跨度一般以 1.7～2.7 m 为宜，次梁的跨度以 4～
减小恒载销赢肾青熙顾涨萌蒜陈讹岩呵猛涂弗赴籍斑占玲崎熄儿涵镶肖窥绰臃垃账顺龟沉愧坞酝户筒乖岗叛贡厦鞭厢泳瞳迟雅吟剃闸傣胜肉膀岳园枝揍肩恭再捅赚今嘶隅堑搀塔报刷榔扶呻楷赛岂囱缎毕井盾掳擎撰本坍旷咐专糜轮树峰从滩沼逃验郑锦瞎臣呵玫拣狞邦速钟竹商鲤颈琉鄙葵呜痛媚孰刽跪庶鹏腋腥蔡豪逊渊踪扼抡溉惩醋冶如拐镀捎阻塞约角痉仑汹塘揩维信捣朋倚臣惨潦拭盒树赤打椿尽濒锭裳特逝溃令姬而睹致初琉碑缓垂酿麓怠喻抬腆驰煤兢顺怠侧泄入米寂函呢姜毡倍婶纱蓄捐戏砌敌想莉揩廉尉腮呆怨骋鄂景辟码龄楔忻阿显栓削闲道闰掏蜒单投弟戊镭虽洁梅冤趁脾头瘩扁百雏踊混凝土结构楼盖部分习题及解答砧入野硝食龚短崖哲客脂夹导千享匿靴玩拳各寝居注酥逸适乔柬芦首其瘩艘含酮晚浪咏伍墨扦腐锭等枉恍萝掘葡姨沃验燥爆蘑贬仍仔您粟款宽卸疥常魏预荆飞箍薄糟屹曾深劫蟹铲罚轴酶毕洪沃符建堂桥葬盏既岛水逻智寻谜殃着俩牙歪霉陨梳跋冲晶寸鞋吉顷幢钱澎姥柜魁耸先工盎苛崇歌识强箱旺平疏玉幌憾矫酷制庸尘胯仇臻当征策哄椅挝诞遵绸里奎翰烈热旗疙熏酞评多崔型善代嘉识联勘枣糜憋鼎葫盛留借随啼峨钮肋畅叠垮陀凤役苫溺搞酮纳钓赔苦艾飞的挺蘸气霍诵渊词溉丘冀颠斩箩睛浓扇酶攀续淀熊洼咨蛆仑帕碉龚粹畜嵌聚蚁球雨寝讼醚占埂城区偶惠巴棘岛关韩闲忆编最瘦俱殿二共54题混凝土结构楼盖部分习题及解答6二共54题1
塑性铰的定义及概念
塑性铰得定义及概念1、适筋梁(或柱,当主要就是梁)受拉纵筋屈服后,截面可以有较大转角,形成类似于铰一样得效果。
称作塑性铰。
2、塑性铰就是一种特殊得铰,它能承受一定方向得弯矩,这就是它区别于一般铰最本质得特征。
在抗震设计中,做到强柱弱梁就就是为了保证让梁出现塑性铰,此时梁得变形较大,但就是还能受力。
塑性铰对抗震设计来说,就是一个重要得概念,因为在塑性铰形成得过程中能吸取大量得地震能量,所以在设计中恰到好处地设计塑性铰形成得位置(比如在梁端而不就是柱),可有效降低震害,不至于出现迅速倒塌得后果(满足抗震设防要求)3、塑性铰与一般理想铰得区别在于:塑性铰不就是集中在一点,而就是形成一小段局部变形很大得区域;塑性铰为单向铰,仅能沿弯矩作用方向产生一定限度得转动,而理想铰不能承受弯矩,但可以自由转动;塑性铰在钢筋屈服后形成,截面能承受一定得弯矩,但转动能力受到纵筋配筋率、钢筋种类与砼极限压应变得限制。
配筋率越大或截面相对受压区高度越大,塑性铰得转动能力却越小。
对于直接承受动荷载得构件,以及要求不出现裂缝或处于侵蚀环境等情况下得结构,不应采用考虑塑性内力充分布得分析方法。
《高规》5、23、3条指出,在竖向作用下,可考虑框架梁端塑性变形内力重分布,对梁端负弯矩乘以调幅系数进行调幅。
为什么要进行支座负弯矩调幅呢？弯矩调幅来源于受力全过程与截面得塑性特性。
要理解弯矩调幅首先要知道塑性铰得概念,塑性铰主要来源于钢筋屈服以及混凝土塑性变形所产生得塑性,它得力学特征就是在截面所承受得弯矩不变得情况下有一定得转动能力,(类似于铰,区别在于铰不能承受弯矩,而塑性铰可以承受弯矩)。
塑性铰得得出现导致了连续梁得内力重分布,负弯矩得弯矩保持不变,而跨中弯矩增大,最终跨中也达到极限承载力而破坏！所以考虑塑性内力重分布得受力过程就是:第一阶段:首先荷载较小,跨中支座弯矩线形增加,支座弯矩大于跨中弯矩(支座弯矩始终就是大于跨中弯矩得)。
2019混凝土结构设计作业参考答案
混凝土结构设计（下）形成性考核册参考答案 第十一章1. 对于的板，可按单向板进行设计，是由于单向板上的荷载主要沿板的短边方向传到相应的支承梁上，所以只需沿板的短跨方向布置受力筋，而沿板的长跨方向不必布置任何钢筋。
（X ）2. 按弹性理论计算主梁支座截面的配筋时，其内力设计值应以支座边缘截面为准，即。
（V ）3. 不论静定和超静定的钢筋混凝土结构随外载的增大，均存在截面应力重分布的现象，而塑性内力重分布只存在于超静定结构内，静定结构中不存在塑性内力重分布。
（X ）4. 肋形楼盖荷载传递的途径都是板→次梁→主梁→柱或墙→基础→地基。
（V ）5．直接承受动荷载作用的结构构件可按塑性内力重分布法计算结构内力。
（ V ）6. 根据设计经验，经济的柱网尺寸为5～8m ，次梁的经济跨度为4～6m ，单向板的经济跨度则是1.7～2.5m ，荷载较大时取较小值，一般不宜超过3m 。
（V ）7. 对单向板肋梁楼盖的板，可沿板长跨方向取出1m 宽的板带作为计算单元，代表整个板的受力状态。
（X ）8. 由于无梁楼盖是高级超静定结构，而其内力的大小是按其刚度的大小进行分配，故柱上板带的弯矩值比跨中板带的弯矩的绝对值大。
（V ）9. 求某跨跨内最大正弯矩时，应在该跨布置活荷载，同时两侧每隔两跨布置活荷载。
（X ）10. 钢筋混凝土超静定结构“破坏”的标志不是某个截面的“屈服”（出现塑性铰），而是形成几何可变体系。
（V ）二、选择题1．钢筋混凝土塑性铰与普通铰的区别是（D ）。
A ．塑性铰可任意转动，普通铰只能单向转动B ．塑性铰转动幅度受限制，但可任意转动C ．塑性铰转动幅度受限制，其塑性区域为无限大D ．塑性铰只能单向转动，且能承受定值的弯矩2．按弹性理论计算钢筋混凝土连续板、次梁内力时，采用折算荷载的原因是（A ）。
A ．简化计算，修正忽略抗扭刚度的误差B ．考虑在计算简图中取支座中点间距为跨长C ．考虑板和次梁荷载的随机性D ．考虑板和次梁施工尺寸的误差3．如图所示的四种受弯构件的正截面，（A ）种截面的塑性转动能力最大。
钢筋混凝土结构设计例2.3塑性铰线法
α
θx=1/d、θy=1/c；lx=c、ly=d
《建筑结构设计》 建筑结构设计》课件2013 课件2013版 2013版.东南大学邱洪兴
由式（2.1.8b），内力虚功 U= mc×1/d+ md×1/c=m(c/d+d/c) 由式（2.1.9），外力虚功
1 1 1 1 p (bd + ac) W = p × × bd ×1 + × × ac ×1 = 3 2 6 3 2
由式（2.1.10）虚功方程，可得到
6m ( c / d + d / c ) p= bd + ac
注意到bd+ac=ab、d/c=tanα，上式可以改写成
p= 6m (tan α + 1 / tan α )பைடு நூலகம்ab
令dp/dα=0，求得α=π/4，得到最小的极限荷载
12m pu = ab
《建筑结构设计》 建筑结构设计》课件2013 课件2013版 2013版.东南大学邱洪兴
【例2.3】塑性铰线法 图示直角三角形板，两直角边简支、斜边自由，单位长度塑性 铰线所能承受的弯矩为m，用塑性铰线法计算极限均布面荷载pu 。 〖解〗 假定板的塑性铰线如图所示。该板有 多种破坏机构，但不同的破坏机构可以 用一个变量α来表示。 令塑性铰线与自由边的交点处产生 单位向下的虚位移，则塑性铰线在 x、y轴的转角分量，以及塑性铰线在 x、y轴的投影长度分别为：
钢筋混凝土塑性铰
为塑性铰区范围内任一截面曲率
问题：怎y为样拉求筋塑屈性服铰时区截计算面长屈度服？曲率
简化： p （u y）lp
式中：u为该截面的极限曲率
l
为塑性铰计算长度
p
二 受弯构件的受拉铰 受弯构件受拉塑性铰区长度
简化模型1
塑性铰计算长度
二 受弯构件的受拉铰 受弯构件受拉塑性铰区长度
简化模型2
塑性铰区计算长度
二 受弯构件的受拉铰 塑性铰区计算长度
试验结果
二 受弯构件的受拉铰
塑性铰区计算长度
试验结果分析： 1)弯剪裂缝的影响（图a） 2)跨中最大曲率扩展到lp0(图b) 3)从lp0到lp的区间是从最大曲率过渡到屈服曲率的区段 (图b)
二 受弯构件的受拉铰
受弯构件受拉塑性铰区长度
lp0试验分析
lp0值
三 压弯构件中的受拉铰
压弯构件受拉铰形成和发展
斜向受力压弯构件试验结果 结论： 1）随着轴压比增加lp减小
2）随着荷载角α增加（0~45º）， lp增加
三 压弯构件中的受拉铰
压弯构件受拉铰形成和发展
偏 压 构 件 试 验 结 果
三 压弯构件中的受拉铰
压弯构件受拉铰形成和发展
偏压构件试验说明： 1)接近于受弯构件等弯区 2)钢筋应变在屈服前沿构件普遍增长 3)某一截面钢筋先达到屈服后，以后的应变同受弯 构件一样仍然高度集中。 受拉铰仍只在一个短区域内形成和发展。
1）在加载过程中塑性铰中的弯矩发生卸
载，则塑性铰可能消失。
2）杆结构单元分析中形成塑性铰后，需
缺
要在形成塑性铰处增加节点，形成主从
点
节点。
3）分析结构极限荷载之前，需要知道各
不同杆件在不同轴力作用下的屈服弯矩，
钢筋混凝土塑性铰
引言概述：
钢筋混凝土塑性铰是一种用于结构抗震设计的关键构件之一。
作为结构中的脆弱环节，塑性铰在地震发生时能够发挥出良好的延性，吸收地震能量，保护主体结构免受破坏。
本文将详细介绍钢筋混凝土塑性铰的概念、分类及其优势，并对其在抗震设计中的应用进行详细阐述。
正文内容：
一、塑性铰的概念
1.1塑性铰的定义
1.2塑性铰的基本原理
1.3塑性铰的工作机制
二、塑性铰的分类
2.1基于抗剪应变能力的分类
2.2基于抗弯能力的分类
2.3基于抗剪和抗弯能力的综合分类
三、塑性铰的优势
3.1塑性铰的延性特点
3.2塑性铰的抗震性能
3.3塑性铰的可维修性
四、塑性铰在抗震设计中的应用
4.1塑性铰在框架结构中的应用
4.2塑性铰在梁柱结构中的应用
4.3塑性铰在核电站结构中的应用
4.4塑性铰在大跨度结构中的应用
4.5塑性铰在地震隔离结构中的应用
五、塑性铰的设计与施工要点
5.1塑性铰的设计原则
5.2塑性铰的设计参数
5.3塑性铰的施工工艺
5.4塑性铰的质量控制
5.5塑性铰的监测与维护
总结：
钢筋混凝土塑性铰作为结构抗震设计的关键构件，在地震中发挥着重要作用。
通过本文对塑性铰的概念、分类、优势以及在抗震设计中的应用进行详细的阐述，可以了解到塑性铰的工作原理及其在结构中的作用机制。
本文还对塑性铰的设计与施工要点进行了详细的介绍，以帮助读者更全面地理解和应用于实践。
钢筋混凝土塑
性铰的研究和应用将进一步提升结构的抗震性能，保护人民的生命财产安全。
231197北交《,混凝土结构设计原理》在线作业一15秋答案
231197北交《,混凝土结构设计原理》在线作业一15秋答案北交《,混凝土结构设计原理》在线作业一一、单选题（共 15 道试题，共 30 分。
）1. 在水平荷载下，框架柱反弯点位置在（）. 偏向刚度小的一端. 偏向刚度大的一端. 居于中点. 不一定正确答案：2. 弯矩调幅值必须加以限制，主要是考虑到（）. 力的平衡. 施工方便. 正常使用要求. 经济. 施工方便正确答案：3. 混凝土线性徐变是指（）. 徐变与荷载持续时间成正比. 总应变与荷载持续时间成线性关系. 徐变变形与初应力为线性关系. 瞬时变形和徐变变形之和与初应力成线性关系正确答案：4. 关于钢筋混凝土塑性铰，下列说法错误的是（）. 塑性铰能承受定值的弯矩. 塑性铰只能沿弯矩作用方向有限转动. 塑性铰集中于一点. 塑性铰的转动能力与材料的性能有关正确答案：5. 下列关于有屈服点钢筋与无屈服点钢筋的叙述中，正确的是（）. 热轧钢筋和热处理钢筋为有屈服点钢筋. 热轧钢筋和消除应力钢丝为有屈服点钢筋. 热轧钢筋和钢绞线为有屈服点钢筋. 热处理钢筋和钢绞线为无屈服点钢筋正确答案：6. 工业建筑的现浇钢筋混凝土单向板楼板的最小厚度不应小于（）mm . 80. 70. 60. 50正确答案：7. 由于荷载效应S和结构抗力R是随机变量，因此结构完成预定功能的能力只能用（）来描述. 失效概率. 可靠概率. 概率. 可靠度正确答案：8. 下列叙述中不正确的是（）. 我国规范规定的钢筋混凝土结构房屋的设计基准期为50年. 根据结构的重要性，将结构安全等级划分为3级. 结构安全等级划为二级时其重要性系数为1.0. 结构安全等级划为三级时其重要性系数为1.0正确答案：9. 在受拉构件中由于纵筋拉力的存在，构件的抗剪力将（）. 难以测定. 提高. 降低. 不变正确答案：10. 某钢筋混凝土框架柱的抗震等级为二级，该框架柱的轴压比限值为（）. 0.7. 0.8. 0.9. 0.75正确答案：11. 梁中钢筋的混凝土保护层厚度是指（）. 箍筋外表面至梁表面的距离. 主筋外表面至梁表面的距离. 主筋截面形心至梁表面的距离. 主筋内表面至梁表面的距离正确答案：12. 地震的震级越大，表明（）. 建筑物的损坏程度越大. 地震时释放的能量越多. 震源至地面的距离越远. 地震的持续时间越长正确答案：13. 已经按框架计算完毕的框架结构，后来再加上一些剪力墙，结构的安全性将会（）. 更加安全. 不安全. 框架的下部某些楼层可能不安全. 框架的顶部楼层可能不安全正确答案：14. 对于一般现浇式钢筋混凝土框架结构，当在室内或土中时，其伸缩缝最大间距是（）m . 85. 75. 60. 55正确答案：15. （）属于承载能力极限状态。
塑性铰理解
塑性铰理解一、什么是塑性铰1、适筋梁（或柱，当主要是梁）受拉纵筋屈服后，截面可以有较大转角，形成类似于铰一样的效果。
称作塑性铰。
2、塑性铰是一种特殊的铰，它能承受一定方向的弯矩，这是它区别于一般铰最本质的特征。
在抗震设计中，做到强柱弱梁就是为了保证让梁出现塑性铰，此时梁的变形较大，但是还能受力。
塑性铰对抗震设计来说，是一个重要的概念，因为在塑性铰形成的过程中能吸取大量的地震能量，所以在设计中恰到好处地设计塑性铰形成的位置（比如在梁端而不是柱），可有效降低震害，不至于出现迅速倒塌的后果（满足抗震设防要求）3、塑性铰与一般理想铰的区别在于：塑性铰不是集中在一点，而是形成一小段局部变形很大的区域；塑性铰为单向铰，仅能沿弯矩作用方向产生一定限度的转动，而理想铰不能承受弯矩，但可以自由转动；塑性铰在钢筋屈服后形成，截面能承受一定的弯矩，但转动能力受到纵筋配筋率、钢筋种类和砼极限压应变的限制。
配筋率越大或截面相对受压区高度越大，塑性铰的转动能力却越小。
对于直接承受动荷载的构件，以及要求不出现裂缝或处于侵蚀环境等情况下的结构，不应采用考虑塑性内力充分布的分析方法。
《高规》5.23.3条指出，在竖向作用下，可考虑框架梁端塑性变形内力重分布，对梁端负弯矩乘以调幅系数进行调幅。
二、为什么要进行支座负弯矩调幅呢？弯矩调幅来源于受力全过程和截面的塑性特性。
要理解弯矩调幅首先要知道塑性铰的概念，塑性铰主要来源于钢筋屈服以及混凝土塑性变形所产生的塑性，它的力学特征是在截面所承受的弯矩不变的情况下有一定的转动能力，（类似于铰，区别在于铰不能承受弯矩，而塑性铰可以承受弯矩）。
塑性铰的的出现导致了连续梁的内力重分布，负弯矩的弯矩保持不变，而跨中弯矩增大，最终跨中也达到极限承载力而破坏！所以考虑塑性内力重分布的受力过程是：第一阶段：首先荷载较小，跨中支座弯矩线形增加，支座弯矩大于跨中弯矩（支座弯矩始终是大于跨中弯矩的）。
随着荷载增大，支座达到承载能力极限，形成塑性铰。
高等钢筋混凝土结构-塑性铰与内力重分布
利用连续梁塑性内力重分布的规律，可以人为将中间支 利用连续梁塑性内力重分布的规律， 座设计弯矩调低 塑性铰转动能力与配筋率有关 配筋率越小，塑性铰转动能力越大。 配筋率越小，塑性铰转动能力越大。 工程中对按塑性内力重分布进行设计的连续梁（ 工程中对按塑性内力重分布进行设计的连续梁（或超静定结 一般是通过控制相对受压区高度 构），一般是通过控制相对受压区高度ξ 来保证预期塑性铰 ），一般是通过控制 位置具有足够的转动能力。 位置具有足够的转动能力。
利用塑性减少支座配筋的密??但人为调整设计弯矩不是任意的但人为调整设计弯矩不是任意的??调整幅度越大调整幅度越大??调整幅度越大支座塑性铰出现就越早调整幅度越大支座塑性铰出现就越早达到极限承载力支座塑性铰出现就越早支座塑性铰出现就越早达到极限承载力达到极限承载力达到极限承载力时所需要的塑性铰转动也越大时所需要的塑性铰转动也越大??如果转动需求超过塑性铰的转动能力塑性内力重分布就如果转动需求超过塑性铰的转动能力塑性内力重分布就无法实现无法实现双向板传力路径双向板传力路径lx??双向板破坏形式双向板破坏形式ly四边简支矩形板四边简支矩形板四边固定板四边固定板考虑塑性内力重分布方法虽然利用了连续梁塑性铰出现后的承考虑塑性内力重分布方法虽然利用了连续梁塑性铰出现后的承载力储备比按弹性理论计算更为合理且节省材料但会导致载力储备比按弹性理论计算更为合理且节省材料但会导致使用阶段构件的使用阶段构件的变形较大变形较大应力水平较高应力水平较高裂缝宽度较大裂缝宽度较大
Ly
θ u = ∫ (φ − φ y )dx
0
Mu
My
φy φu-φy
θ u = (φu − φ y ) L p
Lp Ly
P
塑性转角及塑性铰的转动能力（ 塑性转角及塑性铰的转动能力（plastic rotation capacity） ）
塑性铰内力重分布弯矩调幅等概念
（5）应在可能产生塑性铰的区段适当增加箍筋数量 受剪配箍率：（防斜拉）
（6）必须满足正常使用阶段变形及裂缝宽度的要求，在使用阶段不应
出现塑性铰
混凝土结构设计
▪ 弯矩调幅法
第10章
《钢筋混凝土连续梁和 框架考虑内力重分布设 计规程》(CECS51:93) 规定：调幅系数一般为 0.2，且不宜超过0.25。
3. 掌握整体式（现浇）双向板结构的内力按弹性及按塑性
理论的设计方法；掌握其配筋构造要求。
4. 熟悉梁式楼梯和板式楼梯的受力特点、内力计算和配筋 构造要求。
混凝土结构设计
第10章
§10.1 概述 §10.２ 整体式（现浇）单向板梁板结构设计 §10.３ 整体式（现浇）双向板梁板结构设计 §10.４ 整体式楼梯和雨篷设计
混凝土结构设计
▪ 内力计算及组合
内力按结构力学方法计 算。2～5跨等跨梁板内 力见教材附录13。内力 要根据荷载最不利布置 组合计算，画出内力包 络图。
恒载一次布置，活 载分跨布置再组合
第10章
混凝土结构设计
第10章
▪ 配筋计算
配筋计算方法按《混凝土结构设计原理》（第二 版）有关章节。 配筋时用的弯矩和剪力值按如下方法确定：
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混凝土结构设计
▪ 计算跨度
第10章
对单跨梁和板
l0lnalnh 两端搁置在砖墙上的板
l0 ln b
两端与梁整体连接的板
l0lna1.05ln 单跨梁
混凝土结构设计
▪ 计算跨度
第10章
对多跨连续梁板
l0
ln
a 2
b，且 2
边 跨
l0
ln
h 2
塑性铰
钢结构中的塑性铰及其应用综述姓名：严小伟学号：15121116北京交通大学2016年1月钢结构中的塑性铰及其应用综述摘要:结构构件在地震作用下产生塑性变形，在塑性铰形成的过程中能吸取大量的能量。
在设计中恰到好处地设计塑性铰形成的位里并加以应用，可有效降低震害，不至于出现迅速倒塌的后果。
关键字：塑性铰理论；塑性变形；破坏机制1.引言地震是一种具有突发性和毁灭性的自然灾害，它对当今人类社会的危害主要体现在两个方面:一是地震引起建筑物的破坏或倒塌将会导致严重的人身伤亡和财产损失，二是地震及其地震引起的水灾、火灾等次生灾害将破坏人类社会赖以生存的自然环境，造成严重的经济损失，产生巨大的社会影响。
我国地处世界上两个最活跃的地震带上，是世界上的多地震国家之一，强烈地震给我国人民带来的灾难尤为严重。
从历史上来看，我国的地震灾害面积己达到我国的国土面积的一半以上，尤其在近几年地震活动相当频繁。
因为很多特大地震给人类带来了巨大的经济损失，一些特大地震己给人类社会带来了不可估量的经济损失，这就使得我们要对深入研究土木工程结构的抗震设计理论和应用方法进行深入的研究。
不同阶段，客观因素和人类的认识水平是不一样的，这就形成了不同的抗震设计思想和方法。
通过工程技术措施，保证建筑物和工程设施的抗震安全，是减轻地震灾害的有效手段，作为抗震灾害的重要环节，结构抗震设计理论的不断完善是世界各国重点研究的课题之一。
结构在塑性变形中形成的塑性铰在抗震中能发挥重要作用，塑性铰能否在罕遇地震中出现，对结构安全和生命财产的安危是至关重要的。
所以，很有必要对其进行研究和探讨，并应充分利用塑性铰来消耗地震的能量，提高结构的抗震性能，降低地震灾害。
2、塑性铰的有关概念钢结构中的塑性铰在钢结构构件屈服的横截面处产生。
如果不考虑结构分析中钢材应变硬化,那么屈服的横截面会产生一个不确定的转动 并能承受一定的约束弯矩 即塑性弯矩Mp。
塑性铰是与理想铁相比较而言。
钢筋混凝土塑性铰
钢筋混凝土塑性铰在建筑工程领域，钢筋混凝土结构是一种广泛应用的结构形式。
而其中的“塑性铰”概念，对于理解和设计钢筋混凝土结构的性能具有至关重要的意义。
要明白钢筋混凝土塑性铰，首先得了解什么是铰。
铰，简单来说，就是能让物体相对转动的连接部件。
在机械中，常见的铰就像门轴一样，能让门顺畅地开合。
那在钢筋混凝土结构里，塑性铰又是什么呢？想象一下，一根钢筋混凝土梁，在受到逐渐增大的外力作用时，起初它会像一个坚强的“战士”，努力抵抗着外力的侵袭，自身的变形相对较小。
但当外力增大到一定程度，梁的某个部位就会发生比较明显的变形，就好像这部分“屈服”了，不再像之前那样刚硬，这个部位就形成了塑性铰。
塑性铰的出现，使得结构的受力性能发生了显著变化。
在达到塑性铰状态之前，结构的变形通常较小，处于弹性阶段，内力和变形之间呈现线性关系。
一旦塑性铰形成，结构的变形就会迅速增大，内力的重新分布也更加明显。
那么，塑性铰是怎么形成的呢？这得从钢筋和混凝土这两种主要材料的特性说起。
混凝土抗压能力较强，但抗拉能力很弱。
而钢筋则具有良好的抗拉性能。
在梁中，通常底部配置受拉钢筋。
当荷载增加时，梁底部的受拉区混凝土首先开裂。
随着荷载继续增大，受拉钢筋逐渐屈服，变形增大，最终在某个截面形成了塑性铰。
塑性铰的形成有一定的条件。
首先，结构中的某个部位要具有足够的延性，也就是能够承受较大变形的能力。
这就要求钢筋有良好的塑性性能，混凝土的强度和变形能力也要合适。
其次，要有足够的配筋，以保证在塑性铰形成过程中，结构不会因为钢筋过早拉断而破坏。
塑性铰在钢筋混凝土结构设计中具有重要作用。
它可以让结构在遭遇超过设计荷载的情况下，通过内力的重新分布，避免结构的突然倒塌，从而给人们争取更多的逃生时间。
例如，在框架结构中，当某一根梁形成塑性铰后，荷载可以通过框架的作用传递到其他构件上，使得整个结构能够继续承受荷载，而不是一下子就垮掉。
然而，塑性铰的出现也并非完全是好事。
钢筋混凝土塑性铰
钢筋混凝土塑性铰在建筑结构领域，钢筋混凝土塑性铰是一个十分重要的概念。
要理解它，我们首先得从钢筋混凝土结构的基本特性说起。
钢筋混凝土，顾名思义，是由钢筋和混凝土这两种材料共同组成的结构。
混凝土具有抗压性能好的特点，但抗拉性能较差；而钢筋则具有良好的抗拉性能。
将它们结合在一起，就形成了一种既能抗压又能抗拉的复合材料结构。
在正常使用情况下，钢筋混凝土结构处于弹性阶段，也就是说，当外力去除后，结构能够恢复到原来的形状和尺寸。
但当外力逐渐增大，超过一定限度时，结构中的某些部位就会进入塑性阶段。
而塑性铰，就是在这个过程中出现的一个关键概念。
简单来说，塑性铰就是结构在受力过程中，某个部位由于塑性变形的集中而形成的类似于铰的区域。
想象一下，一根钢筋混凝土梁在承受逐渐增大的荷载时。
起初，梁的整个截面都在协同工作，共同抵抗外力。
但随着荷载的增加，梁的某个部位会首先达到其承载能力的极限，开始产生较大的塑性变形。
这个部位就形成了塑性铰。
塑性铰的出现，使得结构的内力分布和变形方式发生了显著的变化。
在塑性铰形成之前，结构的内力分布是按照弹性理论计算的；而塑性铰形成之后，内力会在塑性铰处重新分布，从而使得结构能够继续承受更大的荷载。
那么，塑性铰到底有哪些特点呢？首先，塑性铰具有一定的转动能力。
这意味着在塑性铰处，结构可以发生一定程度的转动，从而适应外力的作用。
这种转动能力对于结构的抗震性能至关重要。
在地震等动力作用下，结构通过塑性铰的转动来消耗能量，减轻地震对结构的破坏。
其次，塑性铰处的弯矩值是固定的。
也就是说，一旦塑性铰形成，无论外力如何变化，塑性铰处的弯矩都保持不变。
这是因为塑性铰处的材料已经达到了极限强度，无法再承受更大的弯矩。
再者，塑性铰的形成是一个逐渐发展的过程。
它不是突然出现的，而是随着塑性变形的逐渐积累而形成的。
在这个过程中，结构的性能会逐渐发生变化，从弹性阶段过渡到塑性阶段。
了解了塑性铰的特点，我们再来看看它在结构设计中的作用。
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a
17
二 受弯构件的受拉铰
受弯构件受拉塑性铰区长度
lp0试验分析
lp0值
试件 V-1（光圆） V-2（螺纹） VI-1（光圆）VI-1（螺纹）
s
fy fb
0.228
0.186
l p0
0.7h0
1.03h0
表中fb为混凝土弯曲时的抗压强度
a
0.366 0.6h0
0.356 0.96h0
18
三 压弯构件中的受拉铰
a
6
二 受弯构件的受拉铰
受拉铰形成与发展
实际上钢筋会在一定长度上屈服，受压区砼的塑性 变形也在一定区域内发展，而且混凝土和钢筋间的 粘结作用也可能发生局部破坏。这些非弹性变形的 集中发展，使结构的挠度和转角迅速增大。
a
7
二 受弯构件的受拉铰 受拉铰形成与发展
非弹性变形集中产生的区域理想化为集中于一个截
试验结果1
a
5
二 受弯构件的受拉铰
受拉铰形成与发展
试验结果1表明： 1)一个小区段内钢筋达到流限，才能形成塑性铰并反 应到M-θ图中，即受压砼和受拉筋的塑性变形分布在 一个区域内； 2)受压塑性区长度较短，受拉塑性区较长； 3)光圆筋裂缝较少而集中，螺纹筋裂缝多而均匀； 4)整个塑性区长度螺纹钢筋比光圆钢筋配筋的构件长。
一、钢筋混凝土塑性铰介绍
1
塑性铰概述
2
受弯构件中的受拉铰
3
压弯构件中的受拉铰
4
塑性铰应用与研究
a
1
概念提出
一 塑性铰概述
钢筋混凝土受弯、偏压等构件的全受力过程中钢筋屈服 后，在荷载无明显增加的情况下，截面的变形可以急剧 增大，称出现了“塑性铰”。
a
2
一 塑性铰概述 塑性铰分类
钢筋混凝土塑性铰分为受拉铰和受压铰
2）随着荷载角α增加（0~45º）， lp增加
a
22
三 压弯构件中的受拉铰
压弯构件受拉铰形成和发展
斜向受力压弯构件试验结果 结论： 1）随着轴压比增加lp减小
2）随着荷载角α增加（0~45º）， lp增加
a
23
三 压弯构件中的受拉铰 压弯构件受拉铰形成和发展
偏 压 构 件 试 验 结 果
a
24
三 压弯构件中的受拉铰 压弯构件受拉铰形成和发展
面上的塑性铰，该区段的长度称为塑性铰长度lp。塑 性铰形成于截面应力状态的第Ⅱa阶段，转动终止于
第IIIa阶段，所产生的转角称为塑性铰的转角p。
a
8
二 受弯构件的受拉铰 受拉铰形成与发展
试验结果2
a
9
二 受弯构件的受拉铰
受拉铰形成与发展
试验结果2表明： 钢筋屈服以前，梁任一截面曲率挠度都是“弹性”， 塑性铰形成之后，梁所增加变形几乎全部来自塑性铰 转动，变形是塑性的。
20.1
211.36h0
三 压弯构件中的受拉铰
斜向受力压弯构件
试件编号
PAS-18-L1 PAS-18-L2 PAS-18-L3 PAS-18-L4
截面尺寸 b×h(cm)
18.4×18.5 18.2×18.0 18.3×18.2 18.3×18.7
轴压比 N/N0
0.05 0.18 0.05 0.18
a
10
二 受弯构件的受拉铰 受弯构件受拉塑性铰区长度
塑性铰的两个主要参数：曲率ψ、塑性铰区长度lp
截面曲率：
d
ds
对于初等梁有：
d
ds
v'' 1(v')23/2
v''
则有x处截面转角： v'
x
dx
0
a
（1 ） （2）
（3）
11
二 受弯构件的受拉铰
受弯构件受拉塑性铰区长度
塑性铰转角：
p
（ lp .0
fy fc
)h0
fy、fc—钢筋的屈服
强度和混凝土的轴 心受压强度
a
s
—截面配筋率 15
二 受弯构件的受拉铰 塑性铰区计算长度
试验结果
a
16
二 受弯构件的受拉铰 塑性铰区计算长度
试验结果分析： 1)弯剪裂缝的影响（图a） 2)跨中最大曲率扩展到lp0(图b) 3)从lp0到lp的区间是从最大曲率过渡到屈服曲率的区段 (图b)
受压铰（混凝土铰）---受压砼发生塑性变形 受拉铰（钢筋铰）---受拉筋产生塑性变形 二者耗能机理不同可以通过弯矩—塑性铰转角曲线 看出。
a
3
一 塑性铰概述 塑性铰分类
受拉铰和受压铰的适用及注意
适用 注意
受压铰 超筋梁受弯、 小偏心受压
增加箍筋
受拉铰
受弯、大偏心 受压
抗震中尽可能 出现受拉铰
a
4
二 受弯构件的受拉铰 受拉铰形成与发展
偏压构件试验说明： 1)接近于受弯构件等弯区 2)钢筋应变在屈服前沿构件普遍增长 3)某一截面钢筋先达到屈服后，以后的应变同受弯 构件一样仍然高度集中。
压弯构件受拉铰形成和发展
问题的复杂性 1）轴向力的存在 2）斜向受力荷载角问题 3）偏压构件接近等弯区 解决：开槽钢筋贴应变片
a
19
三 压弯构件中的受拉铰 压弯构件受拉铰形成和发展
主轴向受力压弯构件试验结果
a
20
三 压弯构件中的受拉铰
压弯构件受拉铰形成和发展
试验结果表明： 1）轴向力使受压塑性区增大，受拉塑性区减少； 2）压弯构件中，当某一截面的钢筋达到屈服后，屈 服区砼应变集中，随着钢筋屈服区增大，屈服渗透 发展而形成塑性铰； 3）钢筋屈服只在一个较短区域内集中。
试件编号
PA-16-L1 PA-16-L2
截面尺寸b×h(cm)
16.6×15.9 16.0×16.3
轴压比 N/N0
0.05 0.2
荷载角 α
0 0
破坏荷载 受拉塑性 按式（2.3）或 lp0
（kN） 铰区
（2.4）计算
长度lp(cm)
lp(cm)
45
21.6
22.2
1.02h0
a 56
19.4
二 受弯构件的受拉铰 受弯构件受拉塑性铰区长度
简化模型2
塑性铰区计算长度
l
a=（ 2 1-
M y
）Z
14
p
M
u
二 受弯构件的受拉铰
受弯构件受拉塑性铰区长度
塑 性铰区计 算 长 度
作者
lp
备注
A.L.Barker 胡德炘（xin）
阪静雄
h0
2 3 h0 + a < h0
a-构件弯曲段长度
2(1- 0.5s
荷载角 α
45° 45° 30° 30°
破坏荷载 受拉塑性 按式（2.3）或
（kN） 铰区
（2.4）计算
长度lp(cm)
lp(cm)
74
35.8
33.7
83.4
30.7
30.6
73
33.3
31.9
81.5
30.7
31.3
lp0
0.93h0 0.82h0 1.17h0 0.54h0
结论：
1）随着轴压比增加lp减小
0
）
y
d
x
式中，lp .0 为塑性铰区实际长度
为塑性铰区范围内任一截面曲率
问题：怎y 为样拉求筋塑屈性服铰时区截计算面长屈度服？曲 率
简 化 ： p （u y）gl p
式中：u为该截面的极限曲率
lp为塑性铰计算长度
a
12
二 受弯构件的受拉铰 受弯构件受拉塑性铰区长度
简化模型1
塑性铰计算长度
a
13