延性设计教学课件PPT

左图为延性结构的荷载－位 延性结构的荷载－位移曲线 移曲线，延性结构即是能维
持承载能力而又具有较大塑 性变形能力的结构。
结构延性能力通常用顶点水 平位移延性比来衡量。
延性比定义：
μ＝Δu/Δy
其中：Δy——结构屈服时的 顶点位移；
Δu——能维持承载能 力的最大顶点位移。
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延性结构在结果中等烈度的地震作用后，加以修复任可以重新使用，在罕
样，地震造成结构倒塌的原因，在于它激起的反
复的弹塑性变形，超出了结构的滞回延性。因此，
如果通过设计，使结构具有能够适应大震弹塑性
变形的滞回延性，则结构在遭遇大地震时，尽管 可能严重损坏，但结构抗震设防的最低目标—— 免于倒塌破坏，却始终能得到保证。这种思想即 为延性抗震设计的基本思想。
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+ 从能量的观点看，结构延性抗震设计的基本原理， 是将结构部分构件设计成具有较好的滞回延性， 在预期的地震动作用下，通过延性构件发生的反 复弹塑性变形循环耗散掉大量的地震输入能量， 从而保证结构的抗震安全。
+ 能力保护设计原则的基本思想在于:通过设计，使 结构体系中的延性构件和能力保护构件形成强度 等级差异，确保结构构件不发生脆性的破坏模式。
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能力设计方法进行延性设计的步骤
+ 1)在概念设计阶段，选择合理的结构布局； + 2)确定地震中预期出现的弯曲塑性铰的合理位置，并保证结构能形成
一个适当的塑性耗能机制； + 3)对潜在塑性铰区域，通过计算分析或估算建立截面“弯矩一转角”之
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一般而言，在结构抗震设计中，对结构中重要构件的延性 要求，高于对结构总体的延性要求；对构件中关键杆件或部 位的延性要求，又高于对整个构件的延性要求 。
要使建筑物在遭遇强烈地震时具有很强的抗倒塌能力，最 理想的是使结构中的所有构件及构件中的所有杆件均具有较 高的延性，然而，实际工程中很难完全做到这一点。比较经 济有效的办法是，有选择地重点提高结构中的重要构件以及 某些构件中关键杆件或关键部位的延性。
（ 3 ）对于具有多道抗震防线的抗侧力体系，应着重提高第 一道防线中构件的延性。
（ 4 ）在同一构件中，应着重提高关键杆件的延性。
（ 5 ）在同一杆件中，重点提高延性的部位应该是预期该构 件地震时首先屈服的部位。
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延性框架的概念
在罕遇地震作用下要求结构处于弹性状态是不必要，也是不经济的。通常是 在中等烈度的地震作用下允许结构某些构件屈服，出现塑性铰，使结构刚度 降低，塑性变形加大。当塑性铰达到一定数量后，结构会出现屈服现象，即 承受的地震作用力不增加或增加很少，而结构变形迅速增加。
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其原则是：
（１）在结构的竖向，应该重点提高楼房中可能出现塑性变形 集中的相对柔弱楼层的构件延性。
提高延性的重点楼层
（a）大底盘建筑；（b）框托墙结构体系
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（ 2 ）在平面位置上，应该着重提高房屋周边转角处、平面 突变处以及复杂平面各翼相接处的构件延性。对于偏 心结构，应加大房屋周边特别是刚度较弱一端构件的延 性。
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+ 地震之所以造成结构损坏甚至倒塌，在于 它激起的地震惯性力超过了结构的强度。 如果纯粹依靠强度来抵抗地震作用，无疑 会造成材料的巨大浪费。因此，在工程抗 震中，一般都希望利用结构和构件的延性 抗震，即利用塑性铰减小地震力，并耗散 能量。
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+ 从变形的角度看，地震造成结构损坏的原因，在 于它激起的变形超出了结构的弹性极限变形；同
+ 必须指出的是，延性抗震在经济上的优势是以结 构出现一定程度的损坏为代价的。这也是延性抗 震设计的一个主要缺陷。
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延性抗震设计方法简介
+ 要保证延性结构在大震下以延性的形式反应，能 够充分发挥延性构件的延性能力，就必须确保不 发生脆性的破坏模式(如剪切破坏)，以及防止脆性 构件和不希望发生非弹性变形的构件发生破坏。 要达到这一目的，就要采用能力设计方法进行延 性抗震设计。这一方法，目前正逐渐为世界各国 的规范所接受。
间的对应关系；然后利用这些关系确定结构的位移延性和塑性铰区截 面的预期抗弯强度； + 4)对选定的塑性耗能构件，进行抗弯设计； + 5)估算塑性铰区截面在发生设计预期的最大延性范围内的变形时，其 可能达到的最大抗弯强度； + 6)按塑性铰区截面的弯曲超强强度，进行塑性耗能构件的抗剪设计以 及能力保护构件的强度设计； + 7)对塑性铰区域进行细致的构造设计，以确保潜在塑性铰区截面的延 性能力。 + 8）对于脆性构件或不希望出现塑性变形的构件，确保其强度安全等 级高于包含塑性铰的构件
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钢筋混凝土结构延性分析 延性的基本概念
小震不坏；中震可修；大震不倒
由于地震作用与结构本身的特性密切相关且由于钢 筋混凝土结构的弹塑性性能，单纯提高结构的强度 以保证大震不倒是不经济也是不科学的，应该在保 证结构具有足够强度的同时，使其在超过弹性后具 有足够的变形能力来吸收和耗散地震能
结构（或构件）超过弹性后的变形能力即为结构（或构件）的延性
建筑结构的延性
+ 研143 周华
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延性的基本概念
+ 延性的定义
通常定义为在初始强度没有明显退化情况下的非弹 性变形能力。它包括两个方面的能力，一是承受 较大的非弹性变形，同时强度没有明显下降的能 力；二是利用滞回特性吸收能量的能力。
+ 从延性的本质来看，它反映了一种非弹性变形的 能力，即结构从屈服到破坏的后期变形能力，这 种能力能保证强度不会因为发生非弹性变形而急 剧下降。
遇地震下也不至于倒塌。符合抗震设计的“三水准”要求，因此在地震区都应 该设计延性结构。经过合理设计，钢筋混凝土框架可以达到较大的延性，称为 延性框架结构。
框架顶点水平位移是由各个杆件的变形形成的。当各杆件都处于弹性阶段
时，结构变形是弹性的。当杆件屈服后，结构就出现塑性变形。框架中，塑性 铰可能出现在梁上，也可能出现在柱上，因此，梁、柱构件都应由良好的延性 。构件的延性以构件的变形或塑性铰转动能力来衡量，称为构件位移延性比 μf
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在结构抗震设计中，“结构延性”这个术语实际上有以下４层 含义： ① 结构总体延性：一般用结构的“顶点侧移比”或结构的“平均层间 侧移比”来表达； ② 结构楼层延性：以一个楼层的层间侧移比来表达；
③ 构件延性：指整个结构中某一构件（一榀框架或一片墙体）的 延性；
④ 杆件延性：指一个构件中某一杆件（框架中的梁或柱，墙片中 的连梁或墙肢）的延性。