什么是塑性铰
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。
塑性铰的定义及概念
、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,形成类似于铰一样地效果.称作塑性铰.、塑性铰是一种特殊地铰,它能承受一定方向地弯矩,这是它区别于一般铰最本质地特征.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,此时梁地变形较大,但是还能受力.塑性铰对抗震设计来说,是一个重要地概念,因为在塑性铰形成地过程中能吸取大量地地震能量,所以在设计中恰到好处地设计塑性铰形成地位置(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地后果(满足抗震设防要求)资料个人收集整理,勿做商业用途、塑性铰与一般理想铰地区别在于:塑性铰不是集中在一点,而是形成一小段局部变形很大地区域;塑性铰为单向铰,仅能沿弯矩作用方向产生一定限度地转动,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,截面能承受一定地弯矩,但转动能力受到纵筋配筋率、钢筋种类和砼极限压应变地限制. 配筋率越大或截面相对受压区高度越大,塑性铰地转动能力却越小.资料个人收集整理,勿做商业用途对于直接承受动荷载地构件,以及要求不出现裂缝或处于侵蚀环境等情况下地结构,不应采用考虑塑性内力充分布地分析方法.资料个人收集整理,勿做商业用途《高规》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.资料个人收集整理,勿做商业用途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地塑性特性.要理解弯矩调幅首先要知道塑性铰地概念,塑性铰主要来源于钢筋屈服以及混凝土塑性变形所产生地塑性,它地力学特征是在截面所承受地弯矩不变地情况下有一定地转动能力,(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).塑性铰地地出现导致了连续梁地内力重分布,负弯矩地弯矩保持不变,而跨中弯矩增大,最终跨中也达到极限承载力而破坏!资料个人收集整理,勿做商业用途所以考虑塑性内力重分布地受力过程是: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地).随着荷载增大,支座达到承载能力极限,形成塑性铰.进入第二阶段:此时支座弯矩不变(事实上还有小许增加),跨中弯矩继续增加,最后跨中也出现塑性铰,结构成为机动体系,结构破坏.资料个人收集整理,勿做商业用途在工程设计中,每次按两阶段来设计不仅繁琐,而且增加难度;因此引入了弯矩调幅这个方法,弯矩调幅,通过调低支座弯矩,来实现内力重分布地目地,但是调幅地目地不是简单地调低弯矩,而是调整跨中和支座地负弯矩!因此可以不变支座配筋通过增加跨中配筋来提高构件地极限承载力,也可以通过减少支座配筋(同时可能要增加跨中配筋)来保持按弹性计算所需地承载力.资料个人收集整理,勿做商业用途总结:弯矩调幅法是考虑塑性内力重分布地分析方法,是与弹性设计相对地.其目地是增加构件地承载能力,充分发挥材料(混凝土)地能力.所以用了弯矩调幅法,不一定要减少支座配筋.这里地关键是塑性铰和内力重分布.这跟抗震里地“强柱弱梁”没有本质地联系,千万不要再说强柱弱梁,事实上对负弯矩调幅后是有利于抗震地.对于弯矩调幅法也不是到处能用地,对于承受动力荷载,使用上要求不出现裂缝地以及处于腐蚀性环境地都不能用该方法.资料个人收集整理,勿做商业用途支座负弯矩调幅地优点:、求得结构地经济.充分挖掘混凝土结构地潜力和利用其优点.增加支座地配筋不如增加跨中地配筋来地经济,因为跨中还可以利用形截面地优势,而支座不能.资料个人收集整理,勿做商业用途、增加结构地抗震性能及可靠度.、使得内力均匀.框架结构地边框架柱子顶层,这里如果不调幅地话,柱子地配筋是比较大地.。
塑性铰
墙顶与梁没有结构拉结, 仅有框架柱承担地震剪力?
抗震概念设计的主要理念是“强柱弱梁” ,在地震发生时, 梁形成塑性铰,消耗一定的能量,最后梁破坏。
然而在四川地震倒塌建筑的残骸中 ,可以明显观察到框 架结构的塑性铰集中出现在框架柱顶,而框架梁受损较轻,柱 倒塌后梁板重叠下落,造成了人员巨大伤亡。既典型的“强梁 ? Why 弱柱”现象 。
填充墙刚度的影响?
钢结构的塑性铰连接
钢结构的塑性铰连接钢结构是一种广泛应用于建筑工程和桥梁工程中的结构形式,它采用钢材作为主要构件,具有高强度、大跨度、轻质化等优势。
塑性铰连接作为钢结构中常用的连接形式之一,具有良好的抗震性能和延性,被广泛应用于抗震设计中。
一、塑性铰连接的定义和特点塑性铰是指在结构受到外力作用时,在连接节点形成的可变形区域。
与刚性连接相比,塑性铰连接具有以下特点:1. 可变形:塑性铰连接允许在连接节点处发生变形,从而吸收和缓解结构受力过程中的能量。
2. 良好的抗震性能:塑性铰连接能够在地震等外力作用下,通过变形来消耗和抵抗地震荷载,从而提高结构的抗震性能。
3. 高延性:塑性铰连接能够提供较大的位移既有性能,从而在抗震设计中为结构提供一定的延性。
4. 方便的维修与更换:塑性铰连接在发生损伤时,可以通过更换连接件来实现维修和恢复功能。
二、塑性铰连接的构造形式塑性铰连接的构造形式多种多样,主要包括剪力铰连接、转动铰连接、拧转铰连接和小角旋转铰连接等。
1. 剪力铰连接:剪力铰连接是通过在柱与梁的连接处设置开槽,并将螺栓穿过槽孔的方式实现。
当结构受力时,剪力铰连接会剪切槽孔,形成铰。
2. 转动铰连接:转动铰连接是通过柱与梁的挡块或螺栓垫片之间的差异实现。
当结构受力时,挡块或垫片会发生塑性变形,形成铰。
3. 拧转铰连接:拧转铰连接是通过在柱与梁的连接处设置特殊形状的连接件,使其在受力时发生拧转变形,形成铰。
4. 小角旋转铰连接:小角旋转铰连接是通过在柱与梁的连接处设置可旋转连接件,使其在受力时发生小角度旋转变形,形成铰。
三、塑性铰连接的优势和应用塑性铰连接作为一种具有良好抗震性能的连接形式,具有以下优势:1. 提高结构抗震性能:塑性铰连接具有较好的抗震性能,可以有效提高结构的抗震能力,保护建筑物和桥梁工程的安全。
2. 提高结构延性:塑性铰连接能够提供较大的位移既有性能,从而在结构受到外力作用时提供一定的延性,避免结构发生突然破坏。
塑性铰
塑性铰与强梁弱柱
塑性铰: 当截面达到塑性流动阶段时,极限弯矩保持 不变,C截面的纵向纤维塑性流动(伸长或缩短), 于是相邻截面可产生有限的相对转动。称该截面形成 了塑性铰。
抗震概念设计的主要理念是“强柱弱梁” ,在地震发生时, 梁形成塑性铰,消耗一定的能量,最后梁破坏。
然而在四川地震倒塌建筑的残骸中 ,可以明显观察到框 架结构的塑性铰集中出现在框架柱顶,而框架梁受损较轻,柱 倒塌后梁板重叠下落,造成了人员巨大伤亡。既典型的“强梁 ? Why 弱柱”现象 。
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)。
塑性铰
塑性铰
目录
基本介绍
塑性铰理论在实际工程中的应用
基本介绍
在钢筋屈服截面,从钢筋屈服到达到极限承载力,截面在外弯矩增加很小的情况下产生很大转动,表现得犹如一个能够转动的铰,称为“塑性铰”。
结构铰:用来连接两个固体,并允许两者之间做转动的连接,传递剪力和轴力,不传递弯矩。
铰链可能由可移动的组件构成,或者由可折叠的材料构成。
最常见的是门窗上安装的铰链.
1)塑性铰的存在条件是因截面上的弯矩达到塑性极限弯矩,并由此产生转动;当该截面上的弯矩小于塑性极限弯矩时,则不允许转动。
因此,塑性铰可以传递一定的弯矩,而在结构铰中弯矩为零,不能传递弯矩。
2)结构铰为双向铰,即可以在两个方向上产生相对转动,而塑性铰的转动方向必须与塑性弯矩的方向一致,不允许与塑性铰极限弯矩相反的方向转动,否则出现卸载使塑性铰消失。
所以塑性铰为单向铰。
塑性铰理论在实际工程中的应用
塑性铰是与理想铰相比较而言,理想铰不能承受弯矩,而塑性铰能够承受弯矩,其值即为塑性铰截面的极限弯矩。
对于超静定结构,由于存在多余联系,某一截面的纵向钢筋屈服,即某一截面出现塑性铰并不能使结构立即成为破坏结构,还能承受继续增加的荷载.当继续加荷时,先出现塑性铰的截面所承受的弯矩维持不变,产生转动,没有出现塑性铰的截面所承受的弯矩继续增加,直到结构形成几何可变机构。
这就是塑性变形引起的结构内力重分布,塑性铰转动的过程就是内力重分布的过程。
根据超静定结构塑性铰的以上特性,可以解决工程中遇到的一些具体问题。
简述钢筋混凝土塑性铰的特点和分类。
简述钢筋混凝土塑性铰的特点和分类。
1:正文:钢筋混凝土塑性铰是指在结构发生剪力超过一定程度时,不会发生失稳破坏,而是通过塑性变形来吸收和分散能量的一种构造形式。
它具有以下特点和分类。
一:特点:1.1 塑性铰具有良好的延性和能量吸收能力,能够在地震等极限荷载的作用下发挥出较好的抗震性能。
1.2 塑性铰的构造简单、安装方便,施工比较容易实施。
1.3 塑性铰可实现结构的互换性,使得结构的设计更加灵活多变。
1.4 塑性铰有很好的耗能性能,能够有效减小结构的动力响应,提高其耐震性。
二:分类:2.1 基于刚度和塑性铰的呈现方式,塑性铰可分为硬铰和软铰。
2.2 基于塑性铰的相对位置,塑性铰可分为相对固定式铰和相对移动式铰。
2.3 基于塑性铰的排列形式和布局,塑性铰可分为集中式铰和分布式铰。
2.4 基于不同的抗震设计要求和性能需求,塑性铰可选择合适的设计参数和材料。
结尾:附件:本文档无附件。
法律名词及注释:无。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2:正文:钢筋混凝土塑性铰是指在钢筋混凝土结构中采用一定的构造形式,通过塑性变形来消耗能量,并且不会发生失稳破坏的铰连接。
钢筋混凝土塑性铰具有以下特点和分类。
一:特点:1.1 高度延性:钢筋混凝土塑性铰能够在地震等荷载作用下发生大变形,具有良好的延性,能够吸收和耗散地震能量。
1.2 碎裂能力:钢筋混凝土材料在进一步变形前,能够发挥较好的碎裂能力,有助于控制结构的裂缝扩展。
1.3 修复能力:塑性铰破坏后,可以通过修复或更换来恢复原有的抗震性能。
1.4 抗震性能可控:通过调节和设计塑性铰的参数和布置方式,可以根据具体的抗震性能要求来实现设计控制。
二:分类:2.1 基于刚度和塑性铰的呈现方式,塑性铰可分为硬铰和软铰。
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。
对于塑性铰如何理解
对于塑性铰如何理解,塑性转角又该何解,中性轴是横截面与中性层的交线,中和轴又该何解,形心轴与中性轴,中和轴的关系如何?经常被这几个概念弄混,还望大家不赐吝教!塑性铰粗俗的说就是构件受力的过程中最先受不了的那部分,受不了了,变形就大了,变形由弹性变形转为了塑性变形,那部分就变成了塑性铰。
中性轴,构件受力中,有的部分受拉,有的部分受压,两者之间总有过度的,即不受压也不受拉的截面就是中性截面。
形心,什么形状对应什么样的形心,与受力无关。
1.塑性铰是由于截面材料屈服,产生转角形成的铰。
它与普通的铰的区别是,普通的铰不承受弯矩,塑性铰承受弯矩。
而且在施加反向弯矩后,塑性铰可以恢复。
2。
中和轴是截面受压和受拉的分界面3。
形心轴和中和轴是完全不相同的概念。
形心轴是通过形心与x,y轴平行的轴。
个人愚见1.中和轴是和弯曲主轴平行的截面面积平分线,中和轴两边的面积相等,对双轴对称截面积为形心主轴,是截面受压和受拉的分界面。
2.形心轴是通过形心与x,y轴平行的轴。
3.中性轴,构件受力中,有的部分受拉,有的部分受压,两者之间总有过度的,即不受压也不受拉的截面就是中性截面,是截面受压和受拉的分界面。
区别:弹性阶段,中性轴就是形心轴。
进入部分塑性时中性轴位置将偏离形心轴,当弯矩达极限弯矩,截面进入塑性流动阶段时,中性轴将平分截面面积,此时中性轴为截面的等分面积轴,即中和轴。
也就是说中性轴是在弹性阶段说的,而中和轴是在塑性阶段说的。
关于塑性铰我想说几句。
当梁的最大受力点(弯矩最大)的截面的最外边纤维达到极限应力,此时梁所承受的外力为弹性极限荷载Fel。
(图a)如果荷载继续增大,则截面出现塑化,塑化的范围将向截面深度以及杆件纵向发展。
当这个截面完全塑化时,那么这个截面也就达到它的最大弯矩Mpl。
此时外荷载大小为(Fpl,I)(图b,c)如果梁还继续加载(Fpl,I + delta F),那么刚才完全塑化的截面则被视为塑性铰,它只承担它最大能承受的塑性弯矩Mpl。
对框架结构塑性铰的理解
对框架结构塑性铰的理解1、对框架结构塑性铰的理解框架结构塑性铰是一种结构构件,常用于抗震设计中。
它的主要作用是在地震发生时,通过塑性铰的变形,将地震能量吸收并分散到结构的其他部份。
这种结构具有较好的塑性变形能力和承载能力,在地震中能够保持相对稳定的结构性能。
1.1 塑性铰的定义与作用塑性铰是指由于材料的塑性变形而产生的可逆变形区域。
在地震作用下,塑性铰会发生塑性变形,从而消耗地震能量,减小结构的震动响应。
1.2 塑性铰的分类根据承载能力和塑性变形能力的不同,塑性铰可以分为弯曲铰、剪切铰和剪力铰。
1.2.1 弯曲铰弯曲铰主要通过梁柱连接构件的弯曲变形来吸收地震能量。
它时常用于单层和多层框架结构的连接处。
1.2.2 剪切铰剪切铰主要通过剪切变形来吸收地震能量。
它通常用于框架结构中的梁柱连接处,具有较好的延性和耗能能力。
1.2.3 剪力铰剪力铰主要通过剪切变形来吸收地震能量。
它常用于框架结构的梁柱连接处,能够提供较大的塑性变形能力。
1.3 塑性铰的设计原则在设计框架结构塑性铰时,需要考虑以下原则:1.3.1 耗能能力塑性铰应具有足够的耗能能力,能够吸收地震能量,减小结构的震动响应。
1.3.2 自复位能力塑性铰在地震作用后应能够自行恢复到正常位置,以继续承受结构的荷载。
1.3.3 明确破坏形态塑性铰的破坏形态应明确,能够控制结构破坏发生的位置和方式。
1.3.4 合理的布局塑性铰的布局应合理,能够均匀分布在结构的各个关键位置,以达到整体承载能力的提高。
2、对框架结构塑性铰的理解框架结构塑性铰是一种用于抗震设计的结构构件,具有较好的塑性变形能力和承载能力。
它能够通过塑性铰的变形吸收地震能量,并有效降低结构的震动响应。
塑性铰的定义和作用塑性铰是指在地震作用下发生可逆变形的区域。
它通过塑性变形来消耗地震能量,减小结构的震动响应,保证结构的稳定性。
塑性铰的分类塑性铰可以分为弯曲铰、剪切铰和剪力铰。
弯曲铰主要依靠梁柱连接构件的弯曲变形来吸收地震能量,常用于单层和多层框架结构的连接处。
塑性铰的定义及概念
塑性铰的定义及概念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。
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。
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。
塑性铰的定义及概念
塑性铰的定义及观念之阳早格格创做1、适筋梁(或者柱,当主假如梁)受推纵筋伸服后,截里不妨有较大转角,产死类似于铰一般的效验.称做塑性铰.2、塑性铰是一种特殊的铰,它能启受一定目标的直矩,那是它辨别于普遍铰最真量的个性.正在抗震安排中,干到强柱强梁便是为了包管让梁出现塑性铰,此时梁的变形较大,然而是还能受力.塑性铰对付抗震安排去道,是一个要害的观念,果为正在塑性铰产死的历程中能吸与洪量的天震能量,所以正在安排中恰到佳处天安排塑性铰产死的位子(比圆正在梁端而不是柱),可灵验落矮震害,不至于出现赶快倒塌的成果(谦脚抗震设防央供)3、塑性铰与普遍理念铰的辨别正在于:塑性铰不是集结正在一面,而是产死一小段局部变形很大的天区;塑性铰为单背铰,仅能沿直矩效率目标爆收一定极限的转化,而理念铰不克不迭启受直矩,然而不妨自由转化;塑性铰正在钢筋伸服后产死,截里能启受一定的直矩,然而转化本领受到纵筋配筋率、钢筋种类战砼极限压应变的节造. 配筋率越大或者截里相对付受压区下度越大,塑性铰的转化本领却越小.对付于曲交启受动荷载的构件,以及央供不出现缝隙或者处于侵害环境等情况下的结构,不该采与思量塑性内力充分散的分解要领.《下规》5.23.3条指出,正在横背效率下,可思量框架梁端塑性变形内力沉分散,对付梁端背直矩乘以调幅系数举止调幅.为什么要举止收座背直矩调幅呢?直矩调幅根源于受力齐历程战截里的塑性个性.要明白直矩调幅最先要知讲塑性铰的观念,塑性铰主要根源于钢筋伸服以及混凝土塑性变形所爆收的塑性,它的力教个性是正在截里所启受的直矩稳定的情况下有一定的转化本领,(类似于铰,辨别正在于铰不克不迭启受直矩,而塑性铰不妨启受直矩).塑性铰的的出现引导了连绝梁的内力沉分散,背直矩的直矩脆持稳定,而跨中直矩删大,最后跨中也达到极限装载力而损害!所以思量塑性内力沉分散的受力历程是:第一阶段:最先荷载较小,跨中收座直矩线形减少,收座直矩大于跨中直矩(收座直矩末究是大于跨中直矩的).随着荷载删大,收座达到装载本领极限,产死塑性铰.加进第二阶段:此时收座直矩稳定(究竟上另有小许减少),跨中直矩继启减少,末尾跨中也出现塑性铰,结形成为机动体系,结构损害.正在工程安排中,屡屡按二阶段去安排不然而烦琐,而且减少易度;果此引进了直矩调幅那个要领,直矩调幅,通过调矮收座直矩,去真止内力沉分散的手段,然而是调幅的手段不是简朴的调矮直矩,而是安排跨中战收座的背直矩!果此不妨稳定收座配筋通过减少跨中配筋去普及构件的极限装载力,也不妨通过缩小收座配筋(共时大概要减少跨中配筋)去脆持按弹性估计所需的装载力.归纳:直矩调幅法是思量塑性内力沉分散的分解要领,是与弹性安排相对付的.其手段是减少构件的装载本领,充散收挥资料(混凝土)的本领.所以用了直矩调幅法,纷歧定要缩小收座配筋.那里的闭键是塑性铰战内力沉分散.那跟抗震里的“强柱强梁”不真量的通联,千万不要再道强柱强梁,究竟上对付背直矩调幅后是有用处抗震的.对付于直矩调幅法也不是到处能用的,对付于启受能源荷载,使用上央供不出现缝隙的以及处于腐蚀性环境的皆不克不迭用该要领.收座背直矩调幅的便宜:1、供得结构的经济.充分掘掘混凝土结构的后劲战利用其便宜.减少收座的配筋不如减少跨中的配筋去的经济,果为跨中还不妨利用T形截里的劣势,而收座不克不迭.2、减少结构的抗震本能及稳当度.3、使得内力匀称.框架结构的边框架柱子顶层,那里如果不调幅的话,柱子的配筋是比较大的.。
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。
高钢第三章-塑性分析
3.2综述有关塑性铰的概念、假设、适用情形、研究和应用进展。
1.塑性铰的概念对于钢筋混凝土结构:在钢筋屈服截面,从钢筋屈服到达到极限承载力,截面在外弯矩增加很小的情况下产生很大转动,表现得犹如一个能够转动的铰,称为“塑性铰”。
对于钢结构:在钢结构屈服的截面处产生,若不考虑几个分析中钢材的应变硬化,屈服的截面会产生一个不确定的转动,但可以承受一定的约束弯矩,像一个可以转动的较,称为“塑性铰”。
2.有关塑性铰的假设大多数的塑形分析中,我们假设塑性铰集中于一个点,但是实际上塑性去时发展到了一定的长度,这个区域我们称为塑性区。
塑形铰的长度取决于结构的荷载,边界条件,截面的几何形状。
为了简化计算,认为塑性区仅集中在塑性铰截面,杆件的其它部分都保持弹性。
如下图(a)所示。
当在外荷载作用下,杆件的某一截面达到塑性弯矩Mp以后,该截面除可以传递该弯矩外,在力矩作用方向上允许有任意大小的转动,但不能传递大于Mp的弯矩。
当荷载反向作用(或卸载)时,塑性铰恢复弹性,可以传递反方向弯矩,但不能任意转动,只有当反方向弯矩达到塑性弯矩时,才会形成反向的塑性铰。
如下图(b)所示。
3.塑性铰的适用情况塑性铰适用于塑性设计时,在《GB50017-2003 钢结构设计规范》中第9章塑性设计的适用范围是超静定梁、单层框架和两层框架。
对两层以上的框架,目前我国的理论研究和实践经验较少,故未包括在内。
两层以上的无支撑框架,必须按二阶理论进行分析或考虑P—△效应。
两层以上的钉支撑框架,则在支撑构件的设计中。
必须考虑:阶(轴力)效应。
如果设计者掌握了二阶理论的分析和设计力法,并有足够的依据时。
也不排除在两层以上框架设计中采用塑性设计。
塑性设计要求某些截面形成塑性铰并能产生所需的转动使结构形成机构,故对构件中的板件宽厚比应严加控制,以避免由于板件局部失稳而降低构件的承载能力。
4.关于塑性铰的研究和应用进展对于超静定的梁,在所受荷载较大而产生应力重分布时,只要各梁的塑性截面强度满足要求,则整个梁系不会形成几何可变机构,整个梁系为安全。
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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* 什么是塑性铰 *
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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臵(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。
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。
进入第二阶段:此时支座弯矩不变(事实上还有小许增加),跨中弯矩继续增加,最后跨中也出现塑性铰,结构成为机动体系,结构破坏。
在工程设计中,每次按两阶段来设计不仅繁琐,而且增加难度;因此引入了弯矩调幅这个方法,弯矩调幅,通过调低支座弯矩,来实现内力重分布的目的,但是调幅的目的不是简单的调低弯矩,而是调整跨中和支座的负弯矩!因此可以不变支座配筋通过增加跨中配筋来提高构件的极限承载力,也可以通过减少支座配筋(同时可能要增加跨中配筋)来保持按弹性计算所需的承载力。
总结:弯矩调幅法是考虑塑性内力重分布的分析方法,是与弹性设计相对的。
其目的是增加构件的承载能力,充分发挥材料(混凝土)的能力。
所以用了弯矩调幅法,不一定要减少支座配筋。
这里的关键是塑性铰和内力重分布。
这跟抗震里的“强柱弱梁”没有本质的联系,千万不要再说强柱弱梁,事实上对负弯矩调幅后是有利于抗震的。
对于弯矩调幅法也不是到处能用的,对于承受动力荷载,使用上要求不出现裂缝的以及处于腐蚀性环境的都不能用该方法。
支座负弯矩调幅的优点:
1、求得结构的经济。
充分挖掘混凝土结构的潜力和利用其优点。
增加支座的配筋不如增加跨中的配筋来的经济,因为跨中还可以利用T 形截面的优势,而支座不能。
2、增加结构的抗震性能及可靠度。
3、使得内力均匀。
框架结构的边框架柱子顶层,这里如果不调幅的话,柱子的配筋是比较大的。
塑性铰
基本介绍
塑性铰理论在实际工程中的应用
在钢筋屈服截面,从钢筋屈服到达到极限承载力,截面在外弯矩增加很小的情况下产生很大转动,表现得犹如一个能够转动的铰,称为“塑性铰”。
结构铰:用来连接两个固体,并允许两者之间做转动的连接,传递剪力和轴力,不传递弯矩。
铰链可能由可移动的组件构成,或者由可折叠的材料构成。
最常见的是门窗上安装的铰链.
1)塑性铰的存在条件是因截面上的弯矩达到塑性极限弯矩,并由此产生转动;当该截面上的弯矩小于塑性极限弯矩时,则不允许转动。
因此,塑性铰可以传递一定的弯矩,而在结构铰中弯矩为零,不能传递弯矩。
2)结构铰为双向铰,即可以在两个方向上产生相对转动,而塑性铰的转动方向必须与塑性弯矩的方向一致,不允许与塑性铰极限弯矩相反的方向转动,否则出现卸载使塑性铰消失。
所以塑性铰为单向铰。
塑性铰理论在实际工程中的应用
塑性铰是与理想铰相比较而言,理想铰不能承受弯矩,而塑性铰能够承受弯矩,其值即为塑性铰截面的极限弯矩。
对于超静定结构,由于存在多余联系,某一截面的纵向钢筋屈服,即某一截面出现塑性铰并不能使结构立即成为破坏结构,还能承受继续增加的荷载.当继续加荷时,先出现塑性铰的截面所承受的弯矩维持不变,产生转动,没有出现塑性铰的截面所承受的弯矩继续增加,直到结构形成几何可
变机构。
这就是塑性变形引起的结构内力重分布,塑性铰转动的过程就是内力重分布的过程。
根据超静定结构塑性铰的以上特性,可以解决工程中遇到的一些具体问题。
什么是塑性铰?
什么是塑性铰?
答:塑性铰就是认为一个结构构件在受力时出现某一点相对面的纤维屈服但未破坏,则认为此点为一塑性铰,这样一个构件就变成了两个构件加一个塑性铰,塑性铰两边的构件都能做微转动。
就减少了一个约束。
计算时内力也发生了变化,当截面达到塑性流动阶段时,在极限弯矩值保持不变的情况下,两个无限靠近的相邻截面可以产生有限的相对转角,这种情况与带铰的截面相似。
因此,当截面弯矩达到极限弯矩时,这种截面称为塑性铰。
塑性铰与普通铰的相同之处是铰两边的截面可以产生有限的相对转角。
塑性铰与普通铰的两个重要区别为:1)普通铰不能承受弯矩,而塑性铰能承受极限弯矩;2)普通铰是双向铰,即可以围绕普通铰的两个方向产生自由转动,而塑性铰是单向的。