构件延性
混凝土构件的延性及耐久性
混凝土构件的延性和耐久性是关键的设计要点。本演示将探讨延性和耐久性 的概念、影响因素以及改进方法，帮助您更好地理解和设计混凝土构件。
延性的定义和意义
1 什么是延性？
延性是材料或结构在受力时发生变形而不会 立即破坏的能力。
2 为什么延性重要？
延性可以使结构在遭受外力冲击或地震加载 时具有更好的抗震能力。
延性和耐久性的关系
延性和耐久性是混凝土构件设计中相互关联的要素。合理提高延性可以增强 耐久性，从而延长混凝土构件的使用寿命。
结论和要点
1 重要性
混凝土构件的延性和耐久性是关键设计要点，直接影响结构性能和使用寿命。
2 相互关联
延性和耐久性相互关联，合理提高延性可以增强混凝土构件的耐久性。
3 注意事项
耐久性的定义和意义
1 什么是耐久性？
耐久性是指混凝土构件在特定环境条件下长时间保持结构完整性和性能的能力。
2 为什么耐久性重要？
耐久性能够延长结构的使用寿命，减少维修和更换的成本。
影响混凝土构件耐久性的因素
1 环境因素
如温度、湿度和气候等会对混凝土构件的耐凝土配方和材料，提高混凝土 构件的抗腐蚀和耐久性。
在设计和施工时，需要注意合理调整结构形式和材料，以提高延性和耐久性。
延性对混凝土构件的影响
1 抗震设计
具有良好延性的混凝土构件能够在地震中吸收和分散能量，减轻结构受损风险。
2 变形能力
延性混凝土构件可以承受更大的变形，允许结构适应荷载和环境变化。
提高混凝土构件延性的方法
1 合理设计
采用合适的结构形式和几何尺寸，确保构件在受力时具有足够的延性。
2 加强钢筋
适当布置和增加钢筋，提高混凝土构件的延性和韧性。
钢筋混凝土构件的延性与抗震
机性，结构或构件承受的地震作用实质上是一种反复
施加的荷载。要了解结构的抗震性能，最理想的试验
条件是利用模拟地震振动台进行动力试验，由于振动
台试验设备昂贵、技术复杂，因而大量的结构抗震试
验还是利用低周反复静力加载的方法来模拟地震作用。
低周反复加载试验的目的就是研究结构或构件在地震
作用下的强度、刚度、延性和耗能能力。目前，采用
10.2.5耗能能力评价
基于能量观点，结构的延性抗震设计允许结构部分构件
在预期的地震动下发生反复的弹塑性变形循环，在保证结构
不发生倒塌破坏的情况下，通过部分构件的滞回延性，消耗
地震能量。
(1)等效粘滞阻尼系数
结构构件吸收和消耗能量的能力,可由滞回曲线所包围的
面积和形状来衡量,由下式可求得等效粘滞阻尼系数 35)
滞回曲线充分反映了构件强度、刚度、延性 和耗能能力等方面的力学特征，是分析钢筋混凝 土结构抗震性能的重要依据。滞回环丰满程度及 所围面积表征构件耗能能力，在三种典型的滞回 曲线中，梭形耗能能力最强，弓形次之，反S形最 差。
10.2.2低周反复加载试验的加载制度
地震在发生的时间、空间和强度上都有很大的随
极限变形 Du通常取最大荷载值持续到混凝土达极限压应变开始 卸载时的变形值，此变形对应的荷载值往往小于最大荷载。确定 Du 方法有两种，取最大承载力的0.85倍所对应的点为U点，或者取混凝
土达到极限压应变 cu =0.0033~0.0040所对应的点为U点。
10.1.3截面曲率延性系数
受弯构件适筋梁开始屈服和到达截面最大承载力时的截面应变及应 力分布图如图10-5所示。
D Du Dy
式中，Du 为截面或构件承载力没有明显降低情况下的极限变形；
梁的延性名词解释
梁的延性名词解释梁是建筑工程中常见的横向结构构件，通常用于承载荷载并在建筑物中分散力量。
梁的延性是指该构件在受力时能够发生形变而不断吸收和分散能量的能力。
在这篇文章中，我们将探讨梁的延性概念以及其在建筑工程中的重要性。
1. 延性的定义梁的延性是指该结构构件在遭受外力作用时能够承受大量的形变而不失去稳定性和可靠性的特性。
简单来说，延性可以用来衡量结构在受力时变形程度的大小。
具有较高延性的梁能够在受到较大荷载时产生较大的弯曲变形而不会发生脆性破坏。
2. 延性与脆性的对比与延性梁相对应的是脆性梁，脆性梁在受力时容易发生突然的破坏，而且在破坏发生后无法再承载任何荷载。
这种类型的梁通常是由于材料强度不足或设计缺陷而导致的。
相比之下，延性梁在受力时会产生较大的形变，这在一定程度上减轻了荷载的集中，使梁能够消耗较大量的能量，从而提高结构的稳定性和抗震性能。
3. 延性对结构的重要性梁的延性在结构工程中具有重要的意义。
首先，具有较高延性的梁能够在受力时保持相对稳定，从而延长了结构的使用寿命和安全性。
其次，当结构承受外力时，延性梁能够吸收和分散能量，减小结构其他部分的受力，提高结构的整体承载能力。
最后，延性梁能够在地震等自然灾害中起到减震和消能的作用，降低结构破坏和人员伤亡的风险。
4. 影响延性的因素延性的大小受到多种因素的影响，其中材料的性能是最为重要的因素之一。
强度较高且具有一定延性的材料能够使梁具备更好的延性能力。
此外，梁的几何形状、截面尺寸、截面形状、支撑方式以及连接方式等都会对延性产生影响。
合理的结构设计和施工方法也是确保梁具有良好延性的关键。
5. 延性梁的类型在实际工程中，有多种类型的延性梁可以应用。
其中一种常见的延性梁是钢筋混凝土梁，它具备较好的延性能力，可以在受力时发生较大变形而不会崩溃。
此外，纤维增强复合材料梁和钢结构梁等也具有较好的延性性能，适用于不同类型的建筑工程。
总结：梁的延性是指该构件在受力时能够发生形变而不断吸收和分散能量的能力。
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。
结构延性
钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式。
结构抗震的本质就是延性,提高延性可以增加结构抗震潜力,增强结构抗倒塌能力。
为了利用结构的弹塑性变形能力耗散地震能量,减轻地震作用下结构的反应,应将钢筋混凝土框架结构设计成延性框架结构。
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，避免构件的脆性破坏，从而导致主体结构受力不合理，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。
参考文献：1 前言在现代房屋结构设计中，延性研究越来越显得重要，钢筋混凝土结构延性的研究是塑性设计方法和抗震设计理论发展的基础。
所谓延性是指材料、构件和结构在荷载作用下，进入非线性状态后在承载能力没有显著降低情况下的变形能力。
描写延性常用的变量有：材料的韧性，截面的曲率延性系数，构件或结构的位移延性系数，塑性铰转角能力，滞回曲线，耗能能力等。
试验和非线性计算分析表明：构件的结构的破坏由受拉钢筋引起的，常表现出良好的延性，如适筋梁、大偏心受压柱等；而破坏由混凝土拉断、剪坏和压溃控制的常表现为脆性，如素混凝土板、超尽梁、地震作用下剪切破坏的短柱等。
对于建筑结构系统来说，一方面，钢筋混凝土构件的功能依赖于整体结构系统功能，任何构件一旦离开整体结构，就不再具有它在结构系统中所能发挥的功能；另一方面，构件又影响整体结构系统的功能，任何构件一旦离开整体结构，整体结构丧失的功能不等于该构件在结构系统中所发挥的功能，可能更大，也可能更小。
在地震作用下，有可能由于部分构件的破坏乃至退出工作，整个结构体系会因此破坏，这里的部分构件包括了结构构件以及非结构构件。
在地震作用下，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时非常大的，设计上是一定要避免的，而延性破坏时指构件承载力没有显著降低的情况下，经历很大的非线性变形后所发生的破坏，在破坏前能给人以警示。
构件延性
结构的延性是在外力作用下,结构超过弹性阶段后,其承载能力无显著下降的情况下,结构的后期非弹性变形能力。
结构中某一构件的延性也是如此。
对于受弯构件来说,随着荷载增加,首先受拉区砼出现裂缝,表现出非弹性变形。
然后受拉钢筋屈服,受压区高度减小,压区砼压碎,构件最终破坏。
从受拉钢筋屈服到压区砼压碎,是构件的破坏过程。
在这过程中,构件的承载能力没有多大变化,但其变形的大小却决定了破坏的性质。
如果这种后期非弹性变形能力很大,延性就好,其破坏称为延性破坏(或塑性破坏);相反,延性就差,属于脆性破坏。
讨论延性的必要性我国是世界上多地震国家之一,大部分国土面积属于地震区,因此防震抗震是一项基本国策。
发生地震时,作用于建筑结构上的是一种低周期的交变循环的荷载。
其荷载值接近于结构构件的极限荷载,但反复循环的次数不多。
这种地震作用与静力荷载对结构受力及变形的影响是不同的。
结构的地震作用与结构刚度密切相关,塑性变形可使结构刚度降低,因此有较好延性的结构受到的地震作用比弹性结构小得多。
如果一个结构采用没有延性的构造型式,那么在设计中就必须使结构具有承受极大的地震作用的能力(如加大构件截面尺寸或提高材料的强度等级),这显然是很不经济的。
为此, 抗震设计规范规定,对于抗震结构,允许其在强烈的地震作用下发生一定程度结构性破坏。
延性可以使结构的某些部位进入弹塑性范围内工作,通过某些构件的变化吸收地震能量,产生局部损坏,但整个结构不致倒塌。
因此,抗震设计中强度并不是唯一的安全准则,可以说延性和强度是同等重要的。
此外,延性可以使超静定结构的内力得以充分重分布。
采用塑性内力重分布方法设计时,可以节约钢筋用量,取得较好的经济效果。
提高构件延性的措施1)减小受拉钢筋的配筋率。
μ愈小,ξ愈大,构件延性愈好,因砼是脆性材料,其破坏是突然发生的。
因此几乎所有的实用规范都建议应将受弯构件设计成适筋构件,使其在破坏前具有足够的预兆。
即满足μ<μmax。
混凝土构件延性评价方法的研究
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ｓｏ ｍｅｂ ｉｋ ｃ ｎ ｒｔ ｔ ｃｕ ｅ ｂ ｉ ｉ ｇ ｎ ｌ ｄｎ ｅｂ ｇ ｒｔ ｆ ｅ ｇ ｈ ａ ｄ ｗ ｄｈ，ｔｅ ｗ ａ ｈ ｌ ｎ ｓ ， ｎ ｓｒ ｃ ：Ａ ｍｉ ｇ ａ ｅｆａ ｕ ｅ ｆ ｏ ｒｃ — ｏ ｃ ｅｅ ｓ ｕ ｔ ｒ ｕ ｌ ｎ ，ｉ ｃｕ ｉ ｇｔ ｉ ａｉ ｏ ｎ ｔ ｎ ｉ ｔ ｈ ｅ ｋ ｗ ｏｅ ｅ ｓ ａ ｄ ｔ ｓ ｒ ｄ ｈ ｏ ｌ ｄｆ ｃ ｌ ｅ ｎ ｔ ｅ ｔ ｓ ｔ ｎ ａ ｄ ｒｔ ｔ ｎ，ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｈ ｓｔ ｅ ｄ ｔ ｉ ｄ ｄ ｓ ｎ ｆ ｒｔｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ｉｔ ｎ ｉ ｃ ｔ ｎ，ｔ ｅ ｄｓ ｌｃ ｍｅ ｔｒｕ ｅ ａ ｄ ｗａ ｓ ａ ｄ ｉ ｕｔ ｓ ｉ ｈ ａ ｌ ｉ ｏ ａｉ ｉ ｉ ｒ ｎ ａｏ ｎ ｏ ｈ ａ ｅ ａ ｈ ｅａ ｌ ｅ ｉ ｏ ｏ ｓｎ ｅ ｓｆ ａｉ ｅ ｇ ｈ ｎ ｉ ｏ ｈ ｉｐａ ｅ ｎ ｏ ｔ ｙ ｎ ｎ ｒｌｔｖ ｙ ｔｍ ，ａ ｄ ｕ ｄ ｒ ｋ ｓｔ ｅ ｄ ｔ ｉ ｄ ａ ａｙ ｉ ，Ｓ ｓ ｔ ｃ ｉｖ ｈ ｆ ｃ ｆｔｅ ｓ ｆ ｔ ｓ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｏ ｓ ｒ ａｉｎ ｉ ａｅ ｒｏ ． ｅａｉｅ ｓ ｓ ｅ ｎ ｎ ｅ ｔ ｅ ｅａｌ ｌｓｓ Ｏ ａ ｏ ａ ｈ ｅ ｅ ｔ ｅ ｅ ｅ ｔｏ ａｅｙ ｕ ｅ ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｂ ｅ ｖ ｔ ｎ ｌ ｔｒｐ ｉｄ ａ ｈ ｅ ｎ ｈ ｈ ｏ ｅ Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｅ ａ ｒｎ ｌｔ ｎ ｏ ｕ ｌ ｉ ｇ ｏ ｔ ｎ ｄ ｓｇ ，ｔ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ：ｇ ｎ ｒｌｔａ ｓａｉ ｆｂ ｉ ｎ ，ｒ ｔｉ ｅ ｉ ｏ ｄ ａ ｏ ｎ ｒ ｋ，ｒ ｌ ｒ ａ ｏｌ ｅ
钢筋混凝土框架结构的延性设计分析
钢筋混凝土框架结构的延性设计分析引言钢筋混凝土框架结构广泛应用于建筑工程中，具有较强的抗震性能。
而延性作为结构的一个重要指标之一，对于保证结构在地震荷载下具有较好的性能至关重要。
本文将对钢筋混凝土框架结构的延性设计进行分析，包括延性的概念和重要性、延性设计的方法与原则等内容。
一、延性的概念和重要性延性是指结构在超过弹性阶段后，仍能继续变形并能对震动能量进行吸收和耗散的能力。
具有较好延性的结构可以在地震发生时发生弹塑性变形，将地震能量分散到整个结构中，降低震害程度，保护人员的生命安全。
延性的设计目标是确保结构在剧烈振动中不发生破坏，并能恢复到震前状态。
因此，延性设计在抗震设计中的重要性不言而喻。
二、延性设计的方法与原则1.选用合理的构件形式：合理的构件形式可以提高结构的延性。
例如，在地震力作用下，剪力墙、框架柱等构件具有较好的延性，可以通过适当增加构件尺寸或设置加劲梁、剪力墙等来提高结构的延性。
2.合理选择材料：材料的性能直接影响结构的延性。
需要合理选择混凝土和钢筋的等级和数量，以确保在弯剪承载力下，结构能够实现一定的延性要求。
3.设计适当的屈服形态：结构的变形形态对其延性有重要影响。
通过合理设计构件的屈服形态，如屈服机构或软肢连接等，可以使结构在地震作用下产生一定的塑性变形。
4.合理设计剪力墙开孔或剪力墙梁空挑：通过剪力墙开孔或剪力墙梁空挑的设计，可以提高结构的延性。
剪力墙开孔或剪力墙梁空挑的设置应满足结构刚度和强度的要求，同时考虑到结构延性的需要。
5.增加结构的耗能能力：通过合理设置耗能装置，如阻尼器、剪力墙分段等，可以提高结构的延性。
耗能装置能有效吸收震动能量，减小结构应力和变形。
三、实例分析以一座居住建筑的钢筋混凝土框架结构为例进行延性设计分析。
通过对该建筑的结构形式、构件形态、材料等进行合理设计，提高结构的延性。
1.结构形式：选择合适的框架结构形式，确保结构整体稳定。
2.构件形态：增加主要构件的尺寸，如增加柱截面尺寸和加劲梁的设置，提高结构的抗震性能和延性。
【结构设计】框架结构的延性设计详解
框架结构的延性设计详解1.框架梁的延性影响框架梁延性（Ductility）的因素主要包括：纵筋配筋率（Reinforcement ratio）、剪压比（Shear-compression ratio）、跨高比（Span-depth ratio）、配箍率（Stirrup ratio）.（1）纵筋配筋率（Reinforcement ratio）.梁的延性（Ductility）指标可以用截面的弯矩--曲率曲线来衡量.因为截面曲率(Sectional curvature)和截面受压区高度成反比,因此构件截面的变形能力也可以用截面达到极限状态时的相对受压区高度(Relative height of compression zone)来表示.下图为单筋矩形截面梁的计算简图,由图及上式可知,纵筋配筋率越大,相对受压区高度越大,截面曲率越小,截面变形能力越小.下图为某双筋矩形截面梁受弯时弯矩与曲率的关系,由图可以看出,当纵筋配筋率（Reinforcement ratio）增加时,强度可以提高,但是延性会变差.当受压区高度为0.25至0.35范围时,梁的位移延性系数可达3~4.因此,抗震规范中对于梁的纵筋配置,有如此规定：“梁端计入受压钢筋的混凝土受压区高度和有效高度之比,一级不应大0.25,二、三级不应大于0.35”；“梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5%”.（2）剪压比（Shear-compression ratio）剪压比（Shear-compression ratio）指的是梁载面“名义剪应力V/（bh0）”与混凝土轴心抗压强度（Axial compressive strength）设计值fc的比值.试验表明：梁塑性铰区的截面剪压比对梁的延性、强度、刚度有显著的影响.剪压比越大,梁的强度、刚度越差,当剪压比大于0.15时,增加箍筋（Stirrup）配置量已经不能产生良好的效果了.因此,在结构设计中应该注意梁的剪压比不能过大.如抗震设计规范规定,对于跨高比大于2.5的梁,组合的剪力设计值应该满足如下条件：由上述公式可以看出,对于剪压比的设计条件,其实质是控制梁的截面不能过小.如果剪压比不满足要求时,需要加大梁截面.（3）跨高比（Span-depth ratio）跨高比指的是梁净跨与梁高比.试验表明：梁的跨高比对梁的抗震性能（延性）有明显的影响.当梁的跨高比小于2时,剪切变形的比重加大,极易发生以斜裂缝为主要特征的破坏,梁的延性降低.以下图所示的梁,可以明显的看出,梁的变形主要是弯曲变形.但是,如果跨度不变,随着梁的高度增加,梁的变形特性将会发生改变.如下图所示,对于这样的梁,还能“弯”吗？它的变形主要是剪切变形.因此,抗震规范中规定“梁的跨高比不宜小于4”.这一点,给我们设计的提示是,当梁的设计内力较大时,若截面承载力不满足要求,需要加大截面面积时,宜首先考虑加大梁的宽度,而不是高度.（4）配箍率（Stirrup ratio）在塑性铰（Plastic Hinge）区配置足够的封闭箍筋,对提高塑性铰的转动能力是十分有效的（在满足剪压比的前提下）.配置足够的箍筋（Stirrup）,对防止梁受压纵筋过早压屈、提高塑性铰区内混凝土的极限压应变（ultimate compression strain）以及防止斜裂缝的开展都有很好的作用,因此保证一定的配箍率有利于充分发挥塑性铰的变形和耗能能力.在工程设计中,在框架梁的塑性铰区范围内,箍筋（Stirrup）必须加密.2.框架柱的延性影响框架柱延性的因素主要包括：剪跨比、轴压比、配箍率及纵筋配筋率.（1）剪跨比(Shear-span Ratio)剪跨比是反映柱截面弯矩和剪力比值的一个参数,表示为M/（V·h0）（h0为柱截面高度）,它所表达的是截面上弯矩和剪力的比值.如果截面上弯矩越大,那么构件将会是以受弯为主,破坏形式将是延性,有利于抗震；反之,如是截面剪力过大,截面的破坏形式将是脆性剪切破坏.试验表明,剪跨比大于2的柱,为长柱,柱的破坏形式为压弯型,延性较好；当剪跨比在[1.5,2.0]之间时,为短柱,柱破坏形式以剪切变形为主,有一定的延性；当剪跨比小于1.5时,为极短柱,柱的破坏为剪切破坏,延性极差,一般设计中就避免.那么,这个参数为何叫做“剪跨比”呢？哪能体现出“跨”的概念呢？看下图就可以理解了.图中所示为一根简支梁,在两个集中荷载作用下的弯矩图和剪力图.以左边集中荷载作用处的位置为例,该截面的剪力V=P,弯矩M=P·a.那么,该截面处的剪跨比为M/(V·h0)=(P·a)/(P·h0)=(P·a)/(P·h0)=a/h0,可见,在这种受力情况下,剪跨比可以表达为荷载作用点和支座之间的距离(a)与梁的截面高度（h0）,而荷载作用点和支座之间的距离(a)称之为“剪跨”,这就是剪跨比的来历.抗震设计规范中规定,剪跨比大于2的柱和抗震墙,需满足下式：剪跨比不大于2的柱和抗震墙、部分框支抗震墙结构的框支柱和框支梁、以及落地抗震墙的底部加强部位：（2）轴压比（Axial-compression Ratio）轴压比是结构设计中另一个非常关心的参数.这里的“轴”指的是柱子的轴力,“压”指的是柱子的混凝土的抗压强度,轴压比的计算公式为N/(fc·b·h0),这里N是柱子的轴力,fc·为混凝土的抗压强度,b和h0分别为截面的宽度和高度.下图为位移延性比与轴压比的曲线,可以看出,随着柱子的轴压比增加,柱子的延性变差.关于柱子箍筋的配置要求,请参考抗震设计规范6.3.9条文内容.（4）纵筋配筋率试验研究表明：柱截面在纵筋发生屈服后的转动能力,主要受纵向钢筋配筋率的影响,且大致随纵筋配筋率的增大而线性的提高.因此,为避免柱过早进入屈服阶段,保证柱的延性,柱的全部纵筋的配筋率也不能过小.关于柱子纵筋配筋率的要求,请参考抗震设计规范6.3.7和6.3.8条文内容.。
钢筋混凝土结构构件的延性设计
钢筋混凝土结构构件的延性设计摘要：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，避免构件的脆性破坏，从而导致主体结构受力不合理，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。
关键词：钢筋混凝土结构构件延性设计1 前言在现代房屋结构设计中，延性研究越来越显得重要，钢筋混凝土结构延性的研究是塑性设计方法和抗震设计理论发展的基础。
所谓延性是指材料、构件和结构在荷载作用下，进入非线性状态后在承载能力没有显著降低情况下的变形能力。
描写延性常用的变量有：材料的韧性，截面的曲率延性系数，构件或结构的位移延性系数，塑性铰转角能力，滞回曲线，耗能能力等。
试验和非线性计算分析表明：构件的结构的破坏由受拉钢筋引起的，常表现出良好的延性，如适筋梁、大偏心受压柱等；而破坏由混凝土拉断、剪坏和压溃控制的常表现为脆性，如素混凝土板、超尽梁、地震作用下剪切破坏的短柱等。
对于建筑结构系统来说，一方面，钢筋混凝土构件的功能依赖于整体结构系统功能，任何构件一旦离开整体结构，就不再具有它在结构系统中所能发挥的功能；另一方面，构件又影响整体结构系统的功能，任何构件一旦离开整体结构，整体结构丧失的功能不等于该构件在结构系统中所发挥的功能，可能更大，也可能更小。
在地震作用下，有可能由于部分构件的破坏乃至退出工作，整个结构体系会因此破坏，这里的部分构件包括了结构构件以及非结构构件。
在地震作用下，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时非常大的，设计上是一定要避免的，而延性破坏时指构件承载力没有显著降低的情况下，经历很大的非线性变形后所发生的破坏，在破坏前能给人以警示。
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，避免构件的脆性破坏，从而导致主体结构受力不合理，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。
建筑结构延性最全面解读
建筑结构延性最全面解读结构设计中中,重要构件往往通过限制配筋率来确保其性能发挥,超限审查中也经常伴随着提高某一批次构件的配筋率,然配筋率与延性之间到底有着怎样的千丝万缕？先给延性戴个帽,延性指结构或构件屈服后,强度或承载力没有显著降低时的塑性/非弹性变形能力.分为材料、截面、构件及结构延性,常用延性系数来表达,即.材料延性是应变延性,通过应力-应变曲线来反映,表观的是材料屈服后的塑（脆）性变形能力；截面延性是曲率延性,通过受压区高度来反映,表观的是截面屈服后的塑性转动能力；构件延性是位移延性,通过塑性铰来反映,表观的是塑性铰的转动能力；结构延性也是位移延性,通过基底剪力-顶点位移曲线或层剪力-层位移曲线来反映,表观的是整体塑性变形能力.四种延性之间存在着相互牵制与影响,尤其是材料延性与截面延性、构件延性与结构延性,材料延性与截面延性是负相关的,构件延性与结构延性的关系取决于塑性铰形成后结构的破坏机制（仍是现阶段结构工程领域研究热点与难点）.材料延性是根本,是本构关系的层次（本构关系仅针对材料而言,然设计中不乏构件本构,更有甚者,出现结构本构）,影响着其他三种延性,一般采用应变延性指标来衡量,即极限应变/屈服应变.结构中存在两大材料：钢与砼,钢应力-应变曲线设计者应很熟悉,弹性段、屈服段（屈服点）、强化段与颈缩段,具体来讲,钢延性指标=峰值应力应变/屈服点应变；砼本构研究最透彻的当属非约束混凝土的单轴受压本构,应变延性与砼强度存在很大关系,随强度提高,应力-应变曲线的弹性工作段拉长,峰值应变值提高,下降段陡峭（意味着脆性强化）.砼延性指标=极限应变/峰值应变,砼极限应变可取0.003~0.004,普通砼峰值应变为0.0015~0.002,高强砼峰值应变为0.002；实际结构砼基本都属于约束砼,由于箍筋的环箍效应,应力-应变关系也发生了变化,约束越好延性越好,约束的好与不好通过配箍特征值来衡量.规范中对材料使用的限定一般是从材料延性考虑,如“对于框支梁、框支柱及一级框架梁、柱,砼强度等级不应低于C30…钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25…钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85…”.截面延性衡量着截面的塑性转动能力,即塑性铰的转动能力,对应于弯矩-曲率关系曲线,表达式为极限曲率/屈服曲率.在适当配筋率下,由于受拉钢筋屈服时截面并没有屈服,因此需对屈服曲率进行放大调整,调整系数约为1.1~1.2,即,极限曲率通常取受压区边缘混凝土达到其极限压应变时的曲率,即.截面曲率延性一般可从相对受压区高度的角度理解,影响截面延性的因素主要有：1）砼强度,两面性：强度提高脆性增强,材料延性降低；强度提高受压区高度减少,截面延性提高；2）轴压比,减小轴压比,受压区高度减小,延性提高；3）箍筋,约束砼的极限压应变增大,变相提高砼强度,受压区高度减小,延性提高（规范中轴压比在特别箍筋条件下适当放松,即是此方面的考虑）；4）纵向钢筋,高强度钢筋à屈服强度高à屈服应变大à屈服曲率提高à截面延性降低,配置受压钢筋à受压区高度降低à截面延性提高,提高配筋率à变相降低轴压比（提高轴压承载力）；5）截面形状,规则截面（圆形、方形及矩形）破坏流动性低,方向性明确,较不规则截面（异形柱）延性好.对于压弯构件（墙、柱与斜撑等）,如上述配筋率的描述,配筋率左右着轴压承载力,随着轴压承载力的提高,构件的塑性变形长度变大,因此截面延性提高.但是,结构工程师需要充分认识到,配筋率不是提高竖向构件延性的首要因素,即配筋率的功效比较低.对于受弯构件（梁等）,延性随配筋率的提高而降低,但当配置适当充分的受压钢筋,有利于改善高配筋率带来的延性不足,这也是规范弱化受拉钢筋配筋率的缘由.构件延性表征的是塑性铰的转动能力,由于曲率与位移存在比值关系,因此位移延性与截面曲率延性存在关系式,k为与构件长度、塑性铰长度相关系数.构件的塑性变形集中于两端的塑性铰区,曲率延性系数应比位移延性系数大（截面延性要求高于构件延性要求）,才能保证抗震要求（关系式也传达此信息）.避免倒塌思路：位移延性系数限值（倒塌临界值）à曲率延性系数à砼极限压应变à采取措施满足.结构延性通常用顶点位移或层间位移来表达,由于结构延性与构件延性存在藕断丝连的联系,因此结构延性（系数）难直观得出,常借助于静力弹塑性分析近似判断,也就是经常见到的基底剪力-顶点位移曲线.但上述方法存在很多人为因素：施加水平力的形状（基于第一振型的加载函数往往低估中间层的地震反应）、极限/屈服位移的定义（一般极限位移可取峰值承载力90%对应的位移,个别或若干构件屈服,不等同于整体或某层屈服,尤其是层概念明确的钢结构）,所以,在静力弹塑性分析中,工程师对于结构整体性能的把握更为重要.规范中关于构件/结构构造的不同规定侧重于不同的延性要求,如材料延性：砼强度最低要求、钢筋强屈比、钢材的屈强比、焊接性及冲击韧性等；截面延性：梁最小/大配筋率要求（决定着梁的破坏形态：弯曲破坏or剪切破坏）、截面相对受压区高度限值、柱墙轴压比及纵向钢筋配筋率；构件延性：柱梁塑性铰区砼的约束程度（箍筋加密要求）、梁柱墙剪跨比（决定着构件破坏模式）、连梁、转换构件；结构延性：框剪、框筒的（类）0.2V0调整、剪力墙底部加强区、转换层、加强层、错层及嵌固端构造要求（构件延性的提高有利于结构延性的发展,构件延性的要求高于结构延性,如非底部加强部位设置YBZ、芯筒角部增设型钢、大跨度框架中框架柱采用型钢柱或钢管柱、高跨比较大连梁增设型钢、核心筒钢板剪力墙等,上述措施也往往是超限结构的构造加强措施）.另外,延性与承载力之间还有个比较有趣的现象：二者具有反向性.结构或构件的延性随着承载力的提高有降低的趋势,可以来个极端比较,分别对某结构进行小/S、中/M及大/L震弹性设计,承载力,位移延性系数.因此结构工程师要把握好强度与延性的含量比,把握结构的真实内涵,设计出和力而有韧的合理结构.。
钢结构抗震性能有哪几类延性指标？它们之间相互关系如何？延性和塑性的异..
钢结构抗震性能有哪几类延性指标？它们之间相互关系如何？延性和塑性的异同点？原题号：2在抗震设计中，结构的延性非常重要，即表现为在塑性阶段保持并发展塑性抵抗能力，钢结构的延性指标可分为三个层次，即材料层次、构件层次和结构层次，这三种不同的延性指标在数值上差异很大，但在抗震设计中均占有重要的地位。
对于钢结构抗震性能评价，分别在这三个层次定义了衡量延性的指标延性系数。
①材料延性材料的延性指标用μe 来表示，μe=(εh -εy )/εy 。
反映了材料在发生屈服后，在承载力不降低的情况下继续变形的能力。
延性系数大的材料为延性材料，小的则为脆性材料。
图6.1 材料延性示意图②构件或连接延性构件的延性指标用θµ来表示，()y y u θθθµθ/−=。
描述了一个构件或者连接节点在弹塑性阶段，承载力不降低的情况下传递内力的能力（如图6.2(a)所示）。
也可以从变形与能量的角度来对其进行定义。
如图 6.2(b)所示，按变形来定义，延性指标的简单定义为y x x /max =µ，在往复荷载作用下，延性还可以定义为历史最大变形与屈服变形之比：{}1/max i p,+=y c x x µ；当从能量角度来定义延性指标时，描述构件单方向延性的计算方法为：11)/(c y y *(1)h +=+=ηµx F E ，其中，},max{h h *−+=E E E ，而总的延性指标为：1)/(y y h h +=x F E µ。
除了从上述单方面描述构件（连接）延性的指标计算方法外，还有同时考虑两方面影响的指标，如Park and Ang 计算方法：)1(h P.A −+=µβµµ。
类似于材料的延性指标，构件的延性指标同样反映了构件或连接在不丧失承载能力下，塑性变形的能力，同时在往复作用下，一些延性指标还能描述构件在进入弹塑性阶段后耗能能力的大小。
如何提高结构或构件延性
答：根据震害以及近年来国内外试验研究资料，延性框架设计时应注意以下几点：（1）“强柱弱梁”设计原则—控制塑性铰的位置在地震作用下，框架中塑性铰可能出现在梁上，也可能出现在柱上，但是不允许在梁的跨中出铰。
梁的跨中出铰将导致局部破坏（图3）。
在梁端和柱端的塑性铰，都必须具有延性，才能使结构在形成机构之前，结构可以抵抗外荷载并具有延性。
说明：图3为书上p153 10-3 图4 为书上p153 10-4由图4可以看出，在框架结构中，塑性铰出现的位置或顺序不同，将使框架结构产生不同的破坏形式。
图4(b)所示是一个强梁弱柱型结构，所以塑性铰首先出现在柱中，当某薄弱层柱的上下端均出现塑性铰时，该层就成为几何可变体系，而引起上部结构的倒塌。
这种结构破坏时只跟最薄弱层柱的强度和延性性能有关，而与其它各层梁柱的承载能力和耗能能力均没有发挥作用。
图4(a)是一个强柱弱梁型结构，塑性铰首先出现在梁中，当部分梁端甚至全部梁端均出现塑性铰时，结构仍能继续承受外荷载，而只有当柱子底部也出现塑性铰时，结构才达到破坏。
由此可知，柱中出现塑性铰，不易修复而且容易引起结构倒塌；而塑性铰出现在梁端，却可以使结构在破坏前有较大的变形，吸收和耗散较多的地震能量，因而具有较好的抗震性能。
震害调查发现：凡是具有现浇楼板的框架，由于现浇楼板大大加强了梁的强度和刚度，地震破坏都发生在柱中，破坏较严重；而没有楼板的构架式框架，裂缝出在梁中，破坏较轻,从而也证实强梁弱柱引起的结构震害比较严重。
此外，梁的延性远大于柱的延性。
这是因为柱是压弯构件，较大的轴压比将使柱的延性下降，而梁是受弯构件，比较容易实现高延性比要求。
因此，较合理的框架破坏机制应是梁比柱的塑性屈服尽可能早发生和多发生，底层柱柱根的塑性铰较晚形成，各层柱子的屈服顺序应错开，不要集中在某一层。
这种破坏机制的框架，就是强柱弱梁型框架。
（2）梁柱的延性设计要使结构具有延性，就必需保证框架梁柱有足够的延性，而梁柱的延性是以其截面塑性铰的转动能力来度量的。
弹性塑性韧性延性的区别
弹性塑性韧性延性的区别集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-弹性，塑性，韧性，延性的区别1．延性的定义延性(ductility)是指结构毁坏之前，在其承裁能力无显着降低的条件下经受非弹性变形的能力。
结构的延性也就是结构在外荷载(或基础下降)作用下，苏变形超过屈服，结构进入塑性阶段后，在外荷载继续作用下，变形继续增长，而结构不致破坏的性能。
延性反映了结构在地震作用下耐变形的能力和消耗地震能量的能力。
所谓结构或构件的延性好，就是在外荷载作用下有较大的塑性交形能力，从而消耗更大的能量。
如果结构或构件破坏的话，其破坏处有预告而非穴发性的。
2.脆性的定义与延性相反的概念是脆性。
脆性结构没有塑性变形能力，其破坏是在结构成构件超过弹性极限时突然发生。
3.弹塑性的定义：弹塑性弯曲是既有弹性变彤又有塑性变形的弯曲。
当弯曲变形达到屈服极限之前，各条纵向纤维的变形可以看作简单的拉(压)变形，并遵守虎克定律，应力与应变之间有线性关系。
4.塑性（范性）（plasticity)金属的塑性是金属在外力作用下能够发生塑性交形而其完继性又不破坏的一种性质或能力。
金属的塑性一般用塑性指数来量度和表示。
塑性指数是用金属破坏时的最大变形程度表示的。
如拉伸金属断裂时的延伸率，断面收缩率等部属于塑性指数。
金属的塑性表征着金属的变形能力和限度。
5.韧性：金属的韧性是指金属受到外力发生变形到破坏(断裂)时单位体积吸收的变形功。
静拉伸曲线下的面积代表静力作用下的总变形能u，表示单位体积吸收购变形功，即是静力韧性(韧度)。
韧性实质上仍是塑性，不过是特指，使用变形功来表示塑性。
变形功越大，金属的塑性、韧性愈好。
韧性是强度和塑性的综合表现，是材料塑性变形到断裂整个工程耗散的功，只有强度和塑性都高的材料才具有最好的韧性。
6脆性（再次）：脆性是和塑性、韧性相反的概念。
它表示金属只发生少量变形后即断裂的性能。
【结构设计】剖析塑性、弹性、延性和韧性之间的区别
剖析塑性、弹性、延性和韧性之间的区别1．延性的定义延性是指结构毁坏之前,在其承裁能力无显著降低的条件下经受非弹性变形的能力.结构的延性也就是结构在外荷载(或基础下降)作用下,苏变形超过屈服,结构进入塑性阶段后,在外荷载继续作用下,变形继续增长,而结构不致破坏的性能.延性反映了结构在地震作用下耐变形的能力和消耗地震能量的能力.所谓结构或构件的延性好,就是在外荷载作用下有较大的塑性交形能力,从而消耗更大的能量.如果结构或构件破坏的话,其破坏处有预告而非穴发性的.2.脆性的定义与延性相反的概念是脆性.脆性结构没有塑性变形能力,其破坏是在结构成构件超过弹性极限时突然发生.3.弹塑性的定义：弹塑性弯曲是既有弹性变彤又有塑性变形的弯曲.当弯曲变形达到屈服极限之前,各条纵向纤维的变形可以看作简单的拉(压)变形,并遵守虎克定律,应力与应变之间有线性关系.4.塑性（范性）金属的塑性是金属在外力作用下能够发生塑性交形而其完继性又不破坏的一种性质或能力.金属的塑性一般用塑性指数来量度和表示.塑性指数是用金属破坏时的最大变形程度表示的.如拉伸金属断裂时的延伸率,断面收缩率等部属于塑性指数.金属的塑性表征着金属的变形能力和限度.5.韧性：金属的韧性是指金属受到外力发生变形到破坏(断裂)时单位体积吸收的变形功.静拉伸曲线下的面积代表静力作用下的总变形能u,表示单位体积吸收购变形功,即是静力韧性(韧度).韧性实质上仍是塑性,不过是特指,使用变形功来表示塑性.变形功越大,金属的塑性、韧性愈好.韧性是强度和塑性的综合表现,是材料塑性变形到断裂整个工程耗散的功,只有强度和塑性都高的材料才具有最好的韧性.6.脆性（再次）：脆性是和塑性、韧性相反的概念.它表示金属只发生少量变形后即断裂的性能.延伸率、断面收缩率和冲击值这些塑性指数愈小,金属的脆性愈大.塑性：承受静力荷载时,材料吸收变形能的能力.塑性好,会使结构一般情况下不会由于偶然超载而突然断裂,给人以安全保证.韧性：承受动力荷载时,材料吸收能量的多少.韧性好,说明材料具有良好的动力工作性能.解释材料（强度塑性延性韧性弹性）非常透彻材料抵抗外力不断裂的能力叫强度,强度越高抗力越大；例如钢,陶瓷材料在外力作用下到断裂的过程中会发生变形,先发生弹性变形后发生塑性变形,弹性变形就是去掉外力后,还能恢复到原来形态,塑性变形就是去掉外力后,不能恢复到原来状态,如果是受拉力作用,尺寸会增大,受压,尺寸会变小,整个塑性变形阶段增大的尺寸与原来尺寸的比值就是延展性,而塑性变形阶段消耗的能就是塑性.塑性好,延展性也好,他们表达的是一个意思,表示材料塑性变形能力的,但是单位不同.塑性好就能承受很大的变形而不断裂,如铜,橡皮泥,但强度不一定高.弹性好就是弹性变形能力强,例如橡胶,橡皮筋等,同样是描述材料变形能力的,强度也不一定高,即承受的外力不一定很大.材料从抵抗外力到断裂过程中消耗掉的能（或叫做功）就是韧性,包括了弹性变形阶段和塑性变形阶段的共同消耗的能,韧性越好从外力作用到断裂过程消耗的能量越多.从力-位移曲线上说,纵坐标和横坐标都大的情况下,韧性最好,纵坐标要想增大就是要强度高,横坐标增大就是塑性好,因此,可以说如果一个材料的强度和塑性都好,那么它的韧性肯定非常好.但是从材料微结构上来讲,同时则增加材料的强度和塑性是一个矛盾体,要想提高强度,希望原子间的结合力越大越好,但是要想增加塑性反而不希望原子力太大,因此,如何同时提高材料的强度和韧性是材料届始终面临的最大挑战.。
高层建筑主要构件的延性设计及探讨
高 比过小 ； 二是 构 件 的 抗 剪 能 力 远 小 于 抗 弯 能 力 。
在 罕遇地 震下 ， 连 梁 作 为第 一 道 防 线 希 望首 先 受 弯
根据 概念设 计 理念对 近 １ ０ ０ １ １ １ 的高层重 要 构 件 进 行延性 分析 ， 期望 在 中震 与 大震作 用 下形成 合理 、
高层 建筑抗 震 设 计 理想 屈 服 过 程 是 ： 小 震全 部 构件 处 于弹性 状态 ， 随着 地 震 力 加 大连 梁 受 弯 开 裂
出现塑性 铰 ， 耗 散 地 震 能量 ； 底 部 墙 体 出铰 ； 墙 体 开 裂， 刚度 退化 ， 水平 内力 重分 布 ； 部 分框 架梁 出铰 ， 其 他 部分墙 出铰 、 底层 框架 柱 出铰 ； 全 部剪 力墙 底层 根
ｆ ｏ ｒ Ｈｉ ｇ ｈ ・ ・ Ｒｉ ｓ ｅ Ｂｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ
李 宇 进
Ｌ Ｉ Ｙ ｕ ｊ ｉ ｎ
（ 雅 克 设 计有 限 公 司杭 州分 公 司 ， 浙江 杭州 ３ １ ０ ０ ０ ４ ）
摘
要： 根 据 抗 震 设计 基 本思 想 ， 结 合 工 程 实 例 对 高 层 建 筑 重 要 构 件 的延 性 进 行 了 深 入 研 究 ， 以抵 抗 较 大 地 震 作 用 下 的 非 弹
作者简介 ： 李字进（ １ ９ ６ Ｏ 一） ． 女， 浙江杭州人 ， 高级工程师， 从 事建 筑 结 构 设 计 工 作 。
图 １ 标 准 层 平 面 图
２ 延 性 设 计
２ ． １ 连 粱
从汶 川 地 震 的资 料 来看 ， 在 大震 作 用下 连梁 的 破坏 一般 出现 局部 混凝 土压碎 。其主要 原 因一 是跨
高强混凝土构件的延性研究的开题报告
高强混凝土构件的延性研究的开题报告一、选题背景高强混凝土广泛应用于大型建筑工程中，这种材料具有优异的承载能力和耐久性。
在高层建筑中，高强混凝土构件的抗震性能是十分重要的。
然而，由于高强混凝土的刚性较大，其在受到震动时很容易发生破坏。
因此，提高高强混凝土构件的延性是研究的重点之一。
目前，针对高强混凝土构件的延性研究还比较薄弱，需要深入探索其力学特性和破坏机理，以提高其延性和抗震性能。
二、研究目的本文旨在探讨高强混凝土构件的延性问题，研究其特性和破坏机理，分析其影响因素。
通过对高强混凝土构件进行试验研究，得出影响其延性的因素和改善措施，并为提高其抗震性能提供理论依据和实际应用指导。
三、研究内容和方法1. 研究高强混凝土构件的延性特性，通过试验方法得出构件的抗拉和抗压强度、刚度等力学参数，并对其进行分析和比较，得出影响延性的因素。
2. 对影响高强混凝土构件延性的因素，如配合比、纤维类型、含量等进行实验研究，并进行分析比较。
3. 通过建立数学模型，研究高强混凝土构件破坏过程中的变形规律，探讨研究对象的延性问题。
4. 比较分析高强混凝土结构与普通混凝土结构的抗震能力，并探讨高强混凝土构件的抗震设计.四、预期成果通过以上研究，本文预计能得出以下成果：1.研究高强混凝土构件的延性特性，为其抗震设计提供理论支撑。
2.发现影响高强混凝土构件延性的主要因素，提出改善措施。
3.对高强混凝土结构与普通混凝土结构的抗震能力进行比较分析，为高层建筑的抗震设计提供参考。
五、论文框架第一章绪论1.1 研究背景和目的1.2 国内外研究现状1.3 研究内容和方法1.4 预期成果第二章高强混凝土构件及其延性特性2.1 高强混凝土的组成和特性2.2 高强混凝土构件的延性特性2.3 影响高强混凝土构件延性的因素分析第三章高强混凝土构件延性实验研究3.1 实验介绍3.2 实验结果分析3.3 影响高强混凝土构件延性的因素对比分析第四章数学模型建立及分析4.1 模型建立4.2 模型分析第五章高强混凝土结构与普通混凝土结构的抗震分析5.1 抗震分析概述5.2 高强混凝土与普通混凝土结构的抗震能力分析第六章结论与展望6.1 研究结论6.2 研究不足与展望参考文献。
建筑抗震设计中的延性设计
建筑抗震设计中的延性设计结构、构件或截面的延性是指从屈服开始至达到最大承载力或达到以后而承载力还没有显著下降期间的变形能力，也就是说，延性是反映结构、构件或截面的后期非弹性变形能力，变形能力是指结构、构件或截面达到最大破坏状态时的最大变形，而变形能力是结构吸能和耗能能力的外在表现，所以延性的本质是吸能和耗能。
结构所吸收的地震能量，等于结构承载力与变形能力的乘积，也就是说结构抗震能力是由承载力和变形能力两者共同决定的。
在中等地震作用下，允许结构某些部位进入屈服状态，形成塑性铰，这时结构进入弹塑性状态。
在这个阶段结构刚度降低，地震惯性力不会很大，但结构变形加大，结构是通过塑性变形来耗散地震能量的。
具有上述性能的结构，称为延性结构。
地震中结构进入弹塑性状态后，只能依靠变形吸收能量以维持结构“安全”，所以，结构抗震设计的根本验算应是强震作用下结构的变形验算，因此从某种意义上说，结构抗震的本质就是延性。
以我们当前对地震的认识水平，要准确预测结构物与地基在未来地震作用下的抗震能力，尚难以做到。
因此，结构的抗震能力应着眼于结构物与地基整体抗震能力的概念设计，再辅以必要的计算分析和构造措施，从根本上消除结构物与地基中的抗震薄弱环节，才有可能使设计出的结构具有足够的抗震可靠度。
结构体系的抗震能力综合表现在强度、刚度、和延性三者的统一，即抗震结构体系应具有必要的强度和良好的变形能力，如果抗震结构体系有较高的抗侧强度，但同时缺乏足够的延性，这样的结构在大震作用下很容易破坏。
例如不配筋又无钢筋混凝土构造柱的的砌体结构，其抗震性能较差。
另一方面，如果结构有较大的延性，但抗侧力的能力不足，这样的结构在大震作用下，必然产生较大的变形，如纯框架结构，其抗震性能依然较差，震害调查表明，在历次地震中，钢筋混凝土纯框架破坏严重，甚至倒塌者屡见不鲜。
结构体系是由各类构件连接而成的，各个构件的抗震能力是结构体系抗震能力的前提，抗震结构的构件应具备必要的强度、适当的刚度、良好的延性和可靠的连接，并应重视强度、刚度和延性的合理均衡。
混凝土构件的截面延性分析
< =εcm kd
=
εs (1 - k)
d
= εcm +εs d
( 1)
式中 : d ———截面有效高度 ; εcm ———受压区边缘混凝土应变 ;
k ———受压区高度系数 ; εs ———钢筋应变 。
取图 2 所示截面计算简图 。沿整个 截面划分 为 m 条平行于
中性轴的条带 。对截面中性轴取力矩 (以受 压为正) ,根据 平衡条
·78 ·
山 西 建 筑 第 33
200
卷 第7 7年3
期 月
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A RC
H I T E CT U R
E
VMoalr..33 2N0o0.77
·结构·抗震·
文章编号 : 100926825 (2007) 0720078202
混凝土构件的截面延性分析
件可得下列平衡方程 :
1) 平截面 假定截面 应变线 性分布 ,变形 后截面 仍保持 平面 。
不考虑钢筋与混凝土 的相对 滑移 。2) 已 知钢筋 与混 凝土的 单向
受力应力 —应变 关系 。3) 不考 虑剪切 变形 的影响 。4) 不 考虑 混
凝土收缩及徐变的影响 。
1. 2 基本原理
从构件中取一带裂缝的单元 ,如图 1 所示 。单元曲率可表示为 :
1. 3 计算步骤
1) 设定构件截面及所受轴力 N 、几何参数 、配筋参数 、材料应
力 —应变曲线 ;2) 每次取混凝土压应变 εcm =εcm +Δεcm ;3) 假设混 凝土受压区高度系数为 k 。根据 εcm和 k , 利用平截面假 定求出各
I
m
∑ ∑ f ciΔAi +
f ctiΔAi + f s′As′+ f sAs = N
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结构的延性是在外力作用下,结构超过弹性阶段后,其承载能力无显著下降的情况下,结构的后期非弹性变形能力。
结构中某一构件的延性也是如此。
对于受弯构件来说,随着荷载增加,首先受拉区砼出现裂缝,表现出非弹性变形。
然后受拉钢筋屈服,受压区高度减小,压区砼压碎,构件最终破坏。
从受拉钢筋屈服到压区砼压碎,是构件的破坏过程。
在这过程中,构件的承载能力没有多大变化,但其变形的大小却决定了破坏的性质。
如果这种后期非弹性变形能力很大,延性就好,其破坏称为延性破坏(或塑性破坏);相反,延性就差,属于脆性破坏。
讨论延性的必要性
我国是世界上多地震国家之一,大部分国土面积属于地震区,因此防震抗震是一项基本国策。
发生地震时,作用于建筑结构上的是一种低周期的交变循环的荷载。
其荷载值接近于结构构件的极限荷载,但反复循环的次数不多。
这种地震作用与静力荷载对结构受力及变形的影响是不同的。
结构的地震作用与结构刚度密切相关,塑性变形可使结构刚度降低,因此有较好延性的结构受到的地震作用比弹性结构小得多。
如果一个结构采用没有延性的构造型式,那么在设计中就必须使结构具有承受极大的地震作用的能力(如加大构件截面尺寸或提高材料的强度等级),这显然是很不经济的。
为此, 抗震设计规范规定,对于抗震结构,允许其在强烈的地震作用下发生一定程度结构性破坏。
延性可以使结构的某些部位进入弹塑性范围内工作,通过某些构件的变化吸收地震能量,产生局部损坏,但整个结构不致倒塌。
因此,抗震设计中强度并不是唯一的安全准则,可以说延性和强度是同等重要的。
此外,延性可以使超静定结构的内力得以充分重分布。
采用塑性内力重分布方法设计时,可以节约钢筋用量,取得较好的经济效果。
提高构件延性的措施
1)减小受拉钢筋的配筋率。
μ愈小,ξ愈大,构件延性愈好,因砼是脆性材料,
其破坏是突然发生的。
因此几乎所有的实用规范都建议应将受弯构件
设计成适筋构件,使其在破坏前具有足够的预兆。
即满足μ<μmax。
为
了承受温度应力并保证受拉区的延性破坏,受拉筋配筋率还须大于最小
配筋率, 即μ≥μmin。
2)增大受压钢筋配筋率。
在受压区配钢筋,可以减小受压区高度ξ和增加
砼的极限压应变εcu,因而构件延性提高,双筋梁的延性通常较单筋梁
好。
3)增大箍筋数量。
箍筋可以约束受压区砼的横向变形,使截面和构件的延
性增大。
这一特点,在轴心受压构件中表现的也相当明显。
配置密排螺
旋箍筋的柱较普通箍筋柱的延性好得多。
4)选择强度等级适中的材料。
钢筋强度高低对构件延性亦有影响,随钢筋
屈服强度的增高,构件延性降低。
砼的组成、配合比等质量指标要严格
把关,因为砼的收缩对构件延性也有一定程度的降低。