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。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。