结构延性与抗震设计

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结构延性与抗震设计

结构延性与抗震设计

结构延性与抗震设计地震是人类面临的严重自然灾害之一,常常会造成人身和财产的巨大损失,如:我国的汶川大地震造成直接经济损失人民币8451亿元,间接损失超过2500亿元。

我国属地震多发国家,需要考虑抗震设防的地域辽阔,因此研究结构的抗震性能在我国具有充分的必要性。

要想更好的执行规范就必须明确抗震规范制定的基本思想,明确抗震设计的基本原则。

下面着重从以下几个方面做以阐述。

1 在抗震中结构延性的作用我国抗震设计的基本原则是“小震不坏,中震可修,大震不倒”。

“小震不坏”是指要求结构不受损伤或不需修理仍可继续使用。

“中震可修”是指结构可以有一定程度的损坏,经修复或不经修复仍可继续使用。

“大震不倒”是指结构遭遇“大震”作用时,不应倒塌或发生危及生命的严重破坏。

因为地震的发生太偶然,倘使我们一味地追求结构的强度以保证中震甚至是大震作用下结构不坏,这将会使极大量的材料在绝大部分时间里,甚至在整个寿命期内都处于不能充分发挥作用的状态,这样做是不明智的。

所以我国的抗震设计原则是非常经济和合理的。

在上述设计原则指导下,这就要求结构应具有一定的延性:(1)当小震来临时,应确保所有的结构构件在抵抗地震作用力时,具有足够的强度,使其基本上处于弹性状态。

并通过验算小震作用下的弹性位移共同来保证结构不坏。

处于这个阶段的结构构件不会发生明显的非线性变形,也不必需要采取特殊的构造措施。

(2)当中震来临时,因为结构具有非弹性特征,某些关键部位超过其弹性强度,进入塑性状态。

由于它有一定的延性,延性指当地震迫使结构发生较大的非线性变形时,结构仍能维持其初始强度的能力,是结构超过弹性阶段的变形能力,它是结构抗震能力强弱的标志。

它能够承担塑性变形,使它在变形中能够耗费和吸收地震能量,代价是可能导致较宽的裂缝,砼表皮起壳、脱落,可能有一定的残余变形,但不至于导致安全失效,以达到中震可修的设防目标。

处于这个阶段的结构,对延性就会提出相应的要求,而延性就要靠精心设计的细部构造措施来保证。

浅谈延性设计在高烈度区抗震设计中的重要性

浅谈延性设计在高烈度区抗震设计中的重要性

浅谈延性设计在高烈度区抗震设计中的重要性摘要:地震烈度是指遭受地震后房屋建筑被破坏的严重程度,总共分为十二个等级。

地震对人民生命及财产安全造成的损失是不可估量的,尤其是高烈度区。

因此,加强抗震设计对保障国家及人民的安全至关重要。

延性设计在抗震设计中起着重要作用。

本文将对延性设计在高烈度区抗震设计中的重要性作出简单介绍。

关键词:延性设计;高烈度区;抗震设计;重要性延性设计通过塑性铰区域的变形有效地吸收、耗散地震能量。

同时,这种变形降低了结构的刚度,致使结构在地震作用下的反应减小,即减小了地震对结构的作用力,延性设计在高烈度区抗震设计中具有重要意义。

1.抗震设防目标我国地处世界两大地震带环太平洋地震带与地中海地震带的交汇处,受到太平洋板块与印度板块的挤压,地震断裂带十分活跃,加上我国大陆多山脉,山脉附近有很多断裂带,地壳活动频繁,地震频发。

地震活动不是人力可避免的,因此抗震工作尤为重要。

我国《抗震规范》中指出:抗震设防的目标是:第一目标:小震不坏;第二目标:中震可修;第三目标:大震不倒。

在高烈度区,希冀房屋不倒的愿望渺小且困难。

优秀的抗震设计能够增加我们希冀实现的概率,拯救人民脆弱的生命。

虽然房屋结构的强度设计是我们实现抗震目标的基础,但是却不能为我们实现目标提供助力,延性设计才是我们最应该关注的部分。

2.延性设计的定义延性是指构件、结构在受到挤压后,承载力降低不明显或基本不降低,并且有足够塑性变形能力的一种性能。

延性具有两种能力:承受较大的非弹性变形时强度不明显下降;利用滞回特性吸收、耗散地震能量。

延性设计的塑性变形能力强弱通常用延性比来表示,即允许的最大变形与屈服变形的比例。

在抗震设计中,对房屋结构中重要构件的延性设计的重视程度要高于整个结构体系的延性设计,对构件中关键杆件或者部位的延性设计的重视程度又要高于对构件的重视程度。

另外,优秀的延性材料能够建造出优秀的延性杆件,优秀的延性杆件又能建造出优秀的延性结构体系。

建筑结构延性抗震设计分析

建筑结构延性抗震设计分析
文章编 号 : 7 —0 8 2 1 ) 1c一0 3 -0 1 4 9 x( 0 o () 0 9 1 6 o
关 键 词 : 筑 结 构 延 性 设 计 建 中图分类 号 : 5 Tu3 文 献标 识 码 :A

建筑 物 的 抗震 能 力 和 安 全性 不 仅 仅 取 决 于 构 件 的 承 载 力 , 且 也 取 决 于 其 变 形 而 性 能 和 动 力 响应 以 及 结 构 吸 收 和 耗 散 能 量 的多少。 当地 震 烈 度 超 过 设 防 烈度 时 , 构 结 进 入 屈 服 阶 段靠 发 展 塑 性 变 形 来 吸 收 和 消 耗 地 震 能 量 , 时 承 载 力较 低 但 延 性 较 大 此 的 结 构 所 能 够 吸 收 的 能 量 较 多 , 虽 然 较 其 早 出 现 损坏 但 能 经 受 住 较 大 变 形 而 避 免 倒 塌, 若仅 有 较 高 强 度 确没 有 塑 性 变 形 能 力 , 其一旦遇 到超过设计 抗震烈度地 震时 , 则 容 易 由 于 脆 性 破 坏 而 倒 塌 , 此 今 后 的 结 因 构 设 计 尤其 是 地 震 区的 结 构 设 计 应 设 计 为 抗 震 性 能 良好 的 延 性 结 构 。

Q:
Sci enc e an Techn ogY n d oI lnovaton I Her d al
建 筑 科 学
建筑 结构 延性 抗 震 设 计 分 析
李 宏 ( 张家 口市建 筑勘察 设计院 河北 张家 口
0 50) 7 0 0

要: 分析 了建筑 结构延性 的重要性 及作 用 , 多角度 论述 了结构延性 的设 计要点 。 从
构 件 在 塑 性 铰 出 现 后 不 过 早 剪 坏 , 即 强 此 剪弱弯。 其本 质为 控 制 构 件 的 破坏 形 态 , 即 为 防 止 钢 筋 混 凝 土 梁 、 及 抗 震 墙 底 部 在 柱 弯 曲 屈 服 前 出现 剪切 破 坏 , 件 的受 剪 承 构 载 力应 大 于 构 件 在 弯 曲屈 服 时 实 际 达 到 的 剪 力 值 。 2 2柱 轴 压 比 限 制 . 柱 的轴 压 比大 小直 接影 响 着 柱 的 破 坏 形 态 和 变 形 能 力 , 压 比 不 同 可 产 生 不 同 轴 的 破 坏 形 态 , 受 拉 钢 筋 首 先 屈 服 的 大 偏 即 心 受 压 破 坏 和 受拉 钢 筋 不 屈 服 的 小 偏 心 受 压破坏 , 同时 轴 压 比可 很 大 程 度 的 影 响 柱 的 延 性 , 变 形 能 力 随 轴 压 比 增 大 而 急 剧 其 降 低 , 此 在 抗 震 设 计 中应 限 制 柱 的 轴 压 因 比 而 实 现 大 偏 心 受 压 下产 生 弯 曲破 坏 。 2 3梁 柱 剪跨 比 、 压 比 . 剪 梁 柱 剪跨 比能 够 反 映 构 件 截 面承 受 的 弯 矩 与 剪 力 的 相 对 大 小 , 是 影 响 梁 柱 极 其 限 变 形 能 力 的 主 要 因素 , 且 对 构 件 破 坏 并 形 态 有 很重 要 的 影 响 , 因此 一 般 柱 的 剪跨 比 应控 制在 1 5 上 ; 构 件 截 面 尺 寸过 小 .以 若 或 混凝 土 强 度过 低 则 按 抗 剪 承 载 力 公 式计 算 箍 筋 数 量 会 很 多 , 易导 致 箍 筋 在 充分 容 发 挥 作 用 前 构 件 已呈 现 脆 性 斜 压 破 坏 , 因 此 设 计 中应 限 制 剪 压 比 , 通 过 控 制 梁 截 即 面 的平 均 剪应 力 来 限 制 箍 筋 数 量 并有 效 防 止斜裂缝出现以减轻混凝土碎 裂程度。 2 4钢筋 设 置 . 钢 筋 混 凝 土 单 筋 梁 的 变 形 能 力随 截 面 混 凝土受压 区相对高度 的减小而增大 , 而 混 凝 土 受 压 区相 对 高 度 随 配 筋率 的增 大 以

结构抗震性能设计

结构抗震性能设计

结构抗震性能设计结构抗震性能设计是指在建筑物或其他结构设计的过程中,考虑地震力对结构产生的影响,进行合理的结构设计,使其在地震荷载作用下能够保持稳定性、完整性和可靠性。

以下将从结构抗震设计的原则、方法和应用实例等方面进行探讨。

结构抗震设计的原则主要包括均勻分布的纵向和横向刚度、良好的延性、适当的耗能和持久性、合理的抗侧移能力、均匀分布的竖向刚度能力等。

其中,均匀分布的纵向和横向刚度能够提高结构的整体性能,使其在地震作用下能够均匀吸收和分散地震能量,减小结构的震害程度。

良好的延性是指结构能够在地震作用下产生一定的变形能力,从而减小地震力对结构的影响。

适当的耗能和持久性是指结构能够通过能量耗散的方式吸收地震能量,并在地震作用下保持一定的强度和刚度,保证结构的损伤控制能力。

合理的抗侧移能力是指结构能够在地震作用下对侧移产生一定的抵抗能力,保证结构的整体稳定性。

均匀分布的竖向刚度能力是指结构的各个部位均能够承受地震荷载,避免集中作用和局部破坏。

结构抗震设计的方法主要包括基本设计方法、实用经验法、地震动分析法和工程试验法等。

基本设计方法是根据结构的受力性质和力学原理,采用静力分析方法进行结构设计。

实用经验法是根据历史数据和经验总结出的结构设计法则,结合实际情况进行设计。

地震动分析法是基于地震动力学理论,通过对地震动力学参数的分析和计算,确定结构的抗震性能。

工程试验法是通过对已建成的结构进行地震模拟试验,获取结构的动态响应数据,从而评估和验证结构的抗震性能。

在实际应用中,结构抗震设计需要根据具体的地震区域、建筑物类型和设计要求等因素进行合理的设计。

例如,在地震频繁的地区,结构抗震设计需要更加注重结构的稳定性和整体性能;对于高层建筑或大跨度结构,需要采用更加精细的地震动力学分析方法,并考虑结构的变形控制和抗震性能的提升;对于历史建筑或古迹保护工程,需要遵循保护原则并结合地震加固技术进行设计。

总之,结构抗震性能设计是建筑工程设计中非常重要的一环,其目标是通过合理的设计手段和方法,针对地震荷载的作用,保证结构在地震作用下能够保持稳定性、完整性和可靠性。

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。

钢筋混凝土结构延性与抗震设计分析

钢筋混凝土结构延性与抗震设计分析

1 前 言
弯构件 , 轴向压 力会减少柱 的延性 。 当塑性铰 出现在梁端 , 结构延
对地震能具有 吸收和耗散作用 , 具有较好 的抗震性能。 在 近年来 , 地壳活 动频 繁, 世 界各 地包括我 国都发生 了多 次强 性较好 , 进行钢筋混凝土结构延性和抗 震设计 时采用“ 强柱弱梁 ” 措施, 可 地震 , 给人 民生命财产造成 了巨大损失 。为了增加建筑物 的抗震
强、 弱” 的相对性 , 就难 以 更加 符合实际的计算模型来估算地 震作用效应 、预 设相应构件 忽视框架柱和框 架梁 的弹塑性线 刚比“ 强柱弱梁 ” 。根据 5 . 1 2 汶 川地震 的灾害调查情况, 在不 同作用下的抗力水平 、 并采取相应 的构造措 施, 才 能促使规 从根本上实现“
力大于框架梁的受弯承载力 。框架柱截面应适当地“ 强” , 传递荷
汶 川地震后 又发生 了玉树 、 芦县 , 防震 抗震 已经 成为焦 点 问题 。
根据地 震发生原理: 地 震发生时, 作用于 建筑 结构上 的是一 种低 周期 、 不断进行互变循环 的力 , 结构 的延 性可 以允许结构 部分发
析, 使其具有足够的强度和 良好的延性 , 在抗震效果上发挥重要作用。
关键词 : 钢筋混凝土 ; 结构延性 ; 抗 震 设 计
中图分类号 : T U 9 7 3  ̄ . 3 1
文献标识码 : B
文章编号 : 1 6 7 2 — 1 6 7 5 ( 2 0 1 3 ) 1 1 - 0 0 2 1 — 0 3
钢筋 混凝土梁和柱在受到 比 塑性铰会使结构延性破坏 出现 不同的形式, 从 而引起结构坍塌 。 端和柱端塑性铰区。出于材质原 因, 易发生脆性破坏 。所 以在进行 结构梁 、 柱设计 时, 应 通常情况 下, 柱相对于梁具有相对较弱 的延 性, 这 是因为柱是压 较大剪力时 ,

房屋建筑框架结构抗震设计要点

房屋建筑框架结构抗震设计要点

房屋建筑框架结构抗震设计要点摘要:钢筋混凝土框架结构具有良好抗震性能,结构抗震的本质就是延性,提高延性可增加结构抗震潜力,增强结构抗倒塌能力。

结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下非弹性变形。

本文分析了结构延性在抗震设计中的重要性及其作用,影响结构延性的主要因素以及结构延性的抗震设计。

关键词:房屋建筑;框架结构;抗震设计前言地震是一种能对人类的生产和生活带来极大破坏的自然灾害,为了预防地震灾害,减轻地震损失,我国加强了地震预报、工程抗震和地震控制方面研究工作,其中工程抗震是一项有效的措施,其目的是寻求最合理的抗震设计,保证建筑物的安全。

工程中结构抗震的设计是依据抗震设防烈度通过地震作用的取值和抗震措施的采取来实现结构抗震设防目标。

一、框架结构延性的作用对于受弯构件来说,随着荷载增加,首先受拉区混凝土出现裂缝,表现出非弹性变形。

然后受拉钢筋屈服,受压区高度减小,受压区混凝土压碎,构件最终破坏。

从受拉钢筋屈服到压区混凝土压碎,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。

当结构设计成为延性结构时,由于塑性变形可以耗散地震能量,结构变形虽然会加大,但结构承受的地震作用不会很快上升,内力也不会再加大,因此具有延性的结构可降低对结构的承载力要求,也可以说,延性结构是用它的变形能力来抵抗罕遇地震作用;反之,如果结构的延性不好,则必须有足够大的承载力来抵抗地震作用。

结构或构件的延性具有以下作用:1、防止脆性破坏脆性破坏是突然的、无明显征兆的破坏,因此破坏的后果较严重。

工程设计中应避免脆性破坏,应按塑性破坏的原则进行设计,使结构或构件具有一定的延性,保证结构或构件在破坏之前有足够的变形能力,防止突然的脆性破坏发生。

2、对脆性构件起稳定作用在实际建筑结构中,延性构件与非延性构件(脆性构件)往往是并存的。

例如框架结构的长柱与短柱。

实验研究说明,在保证延性构件与非延性构件一定比例的条件下,延性构件对脆性构件起稳定作用,使结构有较好的变形能力而不致失效。

论框架结构抗震的延性设计

论框架结构抗震的延性设计

够 的强度 、 良好 的延 性和较强 的整体 性, 目前广 泛用于地 震设 性的结构可 降低对 结构的承载 力要 求 , 可 以说 , 也 延性结构是
防地 区, 具有 良好 的抗 震性 能, 然而未经合 理设计的框架 结构 用 它的变形 能力来抵抗罕遇地震作用。反之, 如果结构 的延性 会在地震作用下产生较严重的震害 。
s ac . 1 9 , 9 7 : 8 7 1 0 e rh 9 5 2 () l 0 ~ 8 9
好氧组合工艺对呈强碱性的印染废水 的适性和处理性均好。
五 、 论 结
在印染废水处理 技术中 , 生物法具有运行 成本低 , 处理效
果较 为稳定等优点 ,但生物法存在度和 C D脱 除效 率不 高的 【】 O 6曾国驱 , 任随周 , 许玫英 等.A R结 合 S R处理 印染废 水的研 究 B B 缺 点, 且反应时间长, 因而一般不单独应用。实践证 明, 根据 印 [ .微生物学通报.2 0 ,2() 6 ~7 J ] 0 5 3 6 :8 3
J ] 0 4 2 1) 3 ~3 O 5 / 去除率为 5 %~9 %。对 比水解酸化、 . mg 9 L, O 8 接触氧化及水 [ .中国给水排水.2 0 ,0(2 :3 6
3黄瑞敏 , 德贤 , 林 谢春生等 .混凝 脱色——悬浮 曝气生物滤池 处理 解酸化一接触氧化相结合三种工艺 。处理的印染废水 , 明水 【】 表
解 酸化 . 接触氧化 工艺组合 工艺不但 具有 对 C D更好的处理 O
效果, 而且对原水水质 的 p H有强的适应能力 。据报道 , 厌氧 .
印染废水【 ,工业用水 与废水 .2 0 , 7 1 : 1 3 J ] 0 6 3 () 8 ~8
[ 刘建 荣, 国庆, 4 ] 吴 牛志卿等 .磁态厌氧 流化床处理 印染废水【 .中 J 】 国环境科学.19 ,6 1: 4 7 9 6 1 () 6 ~6

房屋修缮过程中的结构加固与抗震设计探讨

房屋修缮过程中的结构加固与抗震设计探讨

房屋修缮过程中的结构加固与抗震设计探讨摘要:房屋修缮不仅是对旧有结构的更新,更涉及到结构安全性的提升,特别是结构加固与抗震设计的应用。

结构加固旨在提升建筑物的承载力与耐久性,而抗震设计则致力于提高建筑抵抗地震能力,减轻地震灾害。

常见的加固技术包括碳纤维加固、粘钢加固、增大截面及预应力加固技术。

在抗震设计方面,重要措施包括增强结构侧向力的抵抗能力、提升结构延性以防脆性破坏,以及应用消能减震装置和隔震减震技术。

通过这些方法,不仅延长了建筑物的使用寿命,也为居住者的生命财产安全提供了保障。

关键词:房屋修缮;结构加固;抗震设计引言随着城市化进程的加快,建筑物的安全性及耐久性成为社会关注的焦点。

特别是在地震多发地区,房屋修缮和加固工作显得尤为重要。

结构加固与抗震设计在提升旧有房屋结构性能、确保人民生命财产安全方面发挥着关键作用。

现代加固技术如碳纤维、粘钢、增大截面及预应力技术等,有效提高了建筑物的承载力和延性,同时抗震设计通过结构措施增强了建筑物的耐震性能,这些措施包括提高结构对侧向力的抵抗能力、增加结构延性、采用消能与减震装置等。

本文将探讨房屋修缮过程中的结构加固和抗震设计的重要性、方法与技术,并提出相应的结构措施,以期为房屋修缮工程提供参考。

1.房屋修缮过程中的结构加固与抗震设计的重要性在房屋修缮过程中,结构加固与抗震设计的重要性不容忽视。

自然灾害是人为无法控制和干预的,而且具有较大的破坏力,对于地震这种自然灾害而言,在地震发生以后,不仅会破坏房屋的结构,造成房屋的晃动甚至是倒塌,而且还会对于居住在其中的人们的生命,带来严重的威胁。

因此,房屋修缮不仅仅是对外观的翻新,更重要的是内在结构的加固和提升。

结构加固的目的在于增强建筑物的承载能力,延长其使用寿命,同时也为抗震设计提供更有力的基础。

加固后的建筑能更好地抵抗自然和人为的负载,如地震、风压、雪载等。

而抗震设计旨在应对地震这一极端负载的影响,通过提升建筑物的延性和能量吸收能力,以降低地震带来的损害。

加强延性设计提高结构抗震性能

加强延性设计提高结构抗震性能

文章编号:1009-6825(2013)06-0012-03加强延性设计提高结构抗震性能收稿日期:2012-12-08作者简介:杨淑红(1969-),女,工程硕士,副教授杨淑红(呼伦贝尔学院,内蒙古呼伦贝尔021008)摘要:介绍了延性的概念及结构抗震设计中延性的含义,阐述了延性设计的原则,总结了延性设计时提高结构抗震性能的具体措施,包括材料的延性设计、强柱弱梁设计、梁柱的延性设计、强节点弱构件设计等,为结构抗震设计提供了借鉴。

关键词:延性设计,结构,抗震性能中图分类号:TU313文献标识码:A0引言地震是能量以波的形式向各个方向传播、释放并引起振动的过程。

由于地震的难以预知和随机发生,导致现有的“中国地震区划图”及相应的地震基本烈度表具有很大的不确定性,多次强烈地震及特大地震均发生在抗震设防低烈度地区。

因此当大震来临出现弹塑性变形时,结构需通过延性设计来保证有良好的抗变形和耗能能力。

“变形、能量吸收与耗散”的能力是结构抗震性能的标志。

1延性的涵义1.1物理术语物理术语是指材料的结构、构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。

即:1)承受较大的非弹性变形同时强度没有明显下降的能力。

2)利用滞回特性吸收能量的能力。

延性概念最早出现在1961年美国波特兰水泥协会(PCA )制定的《多层钢筋混凝土建筑抗震设计》手册中。

延性是抗震设计中的重要特性,用延性系数来度量。

结构动力学和地震工程领域学者乔普拉(Anil K.Chopra )在其《结构动力学理论及其在地震工程中的应用》(第2版)7.2节中给出延性系数的表达式:由于地面运动引起的弹塑性体系的位移峰值(最大位移)与屈服位移之比,即:μ=μmμy是无量纲的量。

1.2四个层次在结构抗震设计中延性有四层含义:材料的延性、杆件的延性、构件的延性、结构的延性。

材料的延性:櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅发生较大的非弹性变形或反复弹塑性变形时强状态、提高透波性、减少制造工作量、节省工时和生产费用,适当选择夹芯面板还可以获得良好的抗震、隔热、隔音等性能。

9-第四章-钢结构的延性设计

9-第四章-钢结构的延性设计
三、结构的延性
4 延性设计方法
框架结构的整体位移延性系数
控 制
构件截面的曲率延性系数
必须强迫结构按预定次序和位置出现塑 性铰以使结构按预定的模式破坏
钢结构延性设计的基本概念
钢结构延性设计的基础
截面、构件、结构(包括节点)的塑性分析
Ductile Design of Steel Structures
如何防止较脆的且只能承受有 限变形的非结构构件产生破坏
必须限制结构的弹性位移, 如层间位移等
钢结构延性设计的基本概念
一、结构抗震设计的三准则
2 中震可修
强度准则
对于不常发生的中等地震,允 许有一些非结构构件受到损坏。
但必须避免结构的某些不为由于大的非弹性 变形而损坏,以免昂贵而又困难的修复工作
在地震动荷载下总的结 构反应必须是弹性的
当抗震成为人们关注的热点后,研究方向主要朝两个方向发展:
一、建立更加完善的构件模型,把精力主要放在 构件与结构的稳定性上,当支撑设置适当,失稳 与塑性可能同时发生。
二、发展设计方法和构造措施,以使结构在地震荷载
下要构发造生措循施环保非证弹在性延此变性之形前和十不能分发保生持重失稳要稳定破的坏塑。性行为。需
钢结构延性设计的基本概念
三、结构的延性
* 延性概念的发展
根据上述概念,过去的观点一直认为:
钢材是目前建筑材料延性最好的,因此,在钢结构设
计中,想当然地利用了钢材的塑性变形能力;
但是,事实材表料明:的仅延仅材性料的良结好构延的性并延不性能保证结
构获得应具备的延性。
Material ductility alone is not a guarantee of ductile structural when steel components and connections can fail in brittle manner

《建筑结构抗震设计》第二次作业答案

《建筑结构抗震设计》第二次作业答案

《建筑结构抗震设计》第二次作业答案简答题(每题10分,共100分)1.震级和烈度有什么区别和联系?答:1、性质不同(1)、震级,震级是指地震大小,是根据地震波记录测定的一个没有量纲的数值,用来在一定范围内表示各个地震的相对大小(强度)。

(2)、烈度,指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。

一般而言,震级越大,烈度就越大。

同一次地震,震中距小烈度就高,反之烈度就低。

2.试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。

答:抗震设计时,规范给出了小震下的弹性位移角限值以及扭转位移比、周期比之类的限制条件,这个限值实际上就是规定了结构的最小刚度,包括平动刚度和抗扭刚度,载力设计实际上就是验算结构及构件在给定地震作用下的承受能力,规范给出了拉、压、剪、弯、扭的计算公式,延性则反映的是非弹性变形能力延性越好,抗震越好现在的房屋设计都要求延性设计延性,设计就是要保证房屋在地震来时尽可能的多支撑一段时间不会突然的断裂、坍塌与延性相对的是脆性。

3.场地土的固有周期和地震动的卓越周期有何区别与联系?答:联系:场地土的固有周期是确定地震动的卓越周期的一个指标。

两者区别如下:一、主体不同(1)、固有周期:按某一振型完成一次无阻尼绕性自由振动所需的时间。

(2)、卓越周期:引起建筑场地振动最显著的某条或某类地震波的一个谐波分量的周期。

二、计算不同(1)、固有周期:只与结构本身的固有性质(刚质和质量分布)有关,而与初始干扰(初始条件)无关。

它是体系固有频率f的倒数。

(2)、卓越周期:与场地覆土厚度及土的剪切波速有关。

三、特点不同(1)、固有周期:是建筑抗震设计中重要设计内容。

(2)、卓越周期:对同一个场地而言,不同类型的地震波会得出不同的卓越周期。

4.怎样判断结构薄弱层和部位?答:不规则的建筑结构,应按下列要求进行水平地震作用的计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施:(1)、平面规则而竖向不规则的建筑结构,应采用空间结构计算模型,其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数,应按规范有关规定进行弹塑性变形分析,应符合下列要求:1)竖向抗侧力构件不连续时,该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以1.25~1.5的增大系数;2) 楼层承载力突变时,薄弱层抗侧力结构的受震剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%;3)平面不规则且竖向不规则的建筑结构,应同时符合1)、2)款的规定。

框架结构的延性抗震设计

框架结构的延性抗震设计

浅析框架结构的延性抗震设计摘要:随着国民经济的发展,高层建筑得到了大力发展,本文主要是对结合工程实际,对影响框架结构延性的主要因素,具体设计内容进行了分析,以供同仁参考!关键词:框架柱;抗震;延性;有限元1 工程简介河南郑州一高层建筑的主体结构为钢筋混凝土框架-剪力墙结构,地上25层,地下1层,结构总高度88.1m,设防列度8度,丙类建筑,地下室内部剪力墙很少(可忽略其作用),底层柱子计算长度4.60m,柱子净高3.50m,框架抗震等级为一级,剪力墙抗震等级为一级。

下面将对该工程底层框架柱延性抗震设计思路进行详细的分析。

2影响结构延性的主要因素框架结构是由梁、板、柱以及节点四个部分组成,其中梁、柱以及节点的延性决定了整个框架结构的延性。

因此,只要保证柱、梁和节点的延性就可以保证框架结构的延性,从而确保了框架结构的抗震能力[1]。

梁是框架结构中的主要受力构件之一,在抗震设计中要求塑性铰首出现在梁端且又不能发生剪切破坏,同时还要防止由于梁筋屈服渗入节点而影响节点核心区的性能。

试验和理论分析表明,影响梁截面延性的主要因素如下所示:(1)梁截面要求:梁宽不宜小于柱宽的1/2,且不≥200,梁的高宽比不宜>4,梁的跨高比不宜<4。

(2)梁纵筋配筋率:通过限制受拉配筋率可以避免剪跨比较大的梁在未达到延性要求之前梁端下部受压区混凝土过早达到极限压应变而破坏。

(3)梁纵筋配置:梁端截面上纵向受压钢筋与纵向受拉钢筋保持一定比例。

(4)梁端箍筋加密:抗震规范对此出了详细规定。

柱是框架结构中主要的受力构件,要想提高框架结构的抗震性能,就必须确保构件有足够的延性,构件延性好的框架结构能吸收较多的地震能量,抗震性能就好。

因此,在进行框架结构设计时,应遵循强柱弱梁的设计原则,使塑性铰出现在梁端,以增强构件的延性。

节点是框架梁柱构件的公共部分,节点的失效就意味着与之相连的梁与柱同时失效,所以对节点也应予以足够的重视[2]。

建筑结构抗震设计课后习题答案

建筑结构抗震设计课后习题答案

建筑结构抗震设计课后习题答案《建筑结构抗震设计》课后习题解答第1章绪论1、震级和烈度有什么区别和联系?震级是表示地震大小的一种度量,只跟地震释放能量的多少有关,而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。

烈度不仅跟震级有关,同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。

一次地震只有一个震级,但不同的地点有不同的烈度。

2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防?规范将建筑物按其用途分为四类:甲类(特殊设防类)、乙类(重点设防类)、丙类(标准设防类)、丁类(适度设防类)。

1 )标准设防类,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用,达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。

2 )重点设防类,应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。

同时,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。

3 )特殊设防类,应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。

同时,应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。

4 )适度设防类,允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施,但抗震设防烈度为6度时不应降低。

一般情况下,仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。

3.怎样理解小震、中震与大震?小震就是发生机会较多的地震,50年年限,被超越概率为63.2%;中震,10%;大震是罕遇的地震,2%。

4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系?建筑抗震设计包括三个层次:概念设计、抗震计算、构造措施。

概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则;抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段;构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。

结构延性与抗震设计

结构延性与抗震设计

结构延性与抗震设计一、结构在地震下的主要特点地震以波的形式从震源(地面上的相对位置称震中)向周围快速传播,通过岩土和地基,使建筑物的基础和上部结构产生不规则的往复振动和激烈的变形。

结构在地震时发生的相应运动称为地震反应,包括位移、速度、加速度。

同时,结构内部发生很大的内力(应力)和变形,当它们超过了材料和构件的各项极限值后,结构将出现各种不同程度的破坏现象,例如混凝土裂缝,钢筋屈服,显著的残余变形,局部的破损,碎块或构件坠落,整体结构倾斜,甚至倒塌等等。

在震中区附近,地面运动的垂直方向振动激烈,且频率高,水平方向振动较弱;距震中较远处,垂直方向的振动衰减快,其加速度峰值约为水平方向加速度峰值的1/2~1/3.因此,对地震区的大部分建筑而言,水平方向的振动是引起结构强烈反应和破坏的主要因素。

钢筋混凝土结构在地震作用下受力性能的主要特点有:1、结构的抗震能力和安全性,不仅取决于构件的(静)承载力,还在很大程度上取决于其变形性能和动力响应。

地震时结构上作用的“荷载”是结构反应加速度和质量引起的惯性力,它不像静荷载那样具有确定的数值。

变形较大,延性好的结构,能够耗散更多的地震能量,地震的反应就减小,“荷载”小,町能损伤轻而更为安全。

相反,静承载力大的结构,可能因为刚度大、重量大、延性差而招致更严重的破坏。

2、屈服后的工作阶段——当发生的地震达到或超出设防烈度时,按照我国现行规范的设计原则和方法,钢筋混凝土结构一般都将出现不同程度的损伤。

构件和节点受力较大处普遍出现裂缝,有些宽度较大;部分受拉钢筋屈服,有残余变形;构件表面局部破损剥落等。

但结构不致倒塌。

3、“荷载”低周的反复作用——地震时结构在水平方向的往复振动,使结构的内力(主要是弯矩和剪力,有时也有轴力)发生正负交变。

由于地震的时间不长且结构具有阻尼,荷载交变的反复次数不多(即低周)。

所以,必须研究钢筋混凝土构件在低周交变荷载作用下的滞回特征。

4、变形大——地震时结构有很大变形。

结构延性与抗震设计

结构延性与抗震设计

增强结构延性是提高建筑抗震性能的重要措施,所以地震区的建筑结构应设计成延性结构。

为了合理提高抗震结构的延性性能,应对抗震概念设计和构造措施予以重视,合适的概念设计和构造措施对结构的延性起着至关重要的作用,探讨了延性结构在地震作用下的反应机理,同时提出了一些概念设计的方法和相关的构造措施,以保证整个建筑物实现抗震设防,达到三水准”的设计要求。

结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下的非弹性变形,因此,地震作用下,结构的延性与结构的强度具有同等重要的意义。

地震力降低系数对设防烈度地震作用的整体降低实际上决定了结构的屈服水准和对结构延性需求的大小。

目前,能力设计法已为各国普遍接受,通过能力设计法,形成合理的耗能机制,使塑性铰出现在延性易于保证的部位;确保结构在未达到所需要的延性前不至于发生剪切失效;并通过细部构造措施来保证延性的充分发挥。

结构的延性与抗震一、结构在地震下的主要特点地震以波的形式从震源(地面上的相对位置称震中)向周围快速传播,通过岩土和地基,使建筑物的基础和上部结构产生不规则的往复振动和激烈的变形。

结构在地震时发生的相应运动称为地震反应,包括位移、速度、加速度。

同时,结构内部发生很大的内力(应力)和变形,当它们超过了材料和构件的各项极限值后,结构将出现各种不同程度的破坏现象,例如混凝土裂缝,钢筋屈服,显著的残余变形,局部的破损,碎块或构件坠落,整体结构倾斜,甚至倒塌等等。

在震中区附近,地面运动的垂直方向振动激烈,且频率高,水平方向振动较弱;距震中较远处,垂直方向的振动衰减快,其加速度峰值约为水平方向加速度峰值的 1 / 2〜1/3。

因此,对地震区的大部分建筑而言,水平方向的振动是引起结构强烈反应和破坏的主要因素。

钢筋混凝土结构在地震作用下受力性能的主要特点有:1、结构的抗震能力和安全性,不仅取决于构件的(静)承载力,还在很大程度上取决于其变形性能和动力响应。

地震时结构上作用的荷载”是结构反应加速度和质量引起的惯性力,它不像静荷载那样具有确定的数值。

抗震设计中结构延性与地震作用关系分析

抗震设计中结构延性与地震作用关系分析
筋混凝 结 构 中对 延性 的影 响 》 中分析 了从 钢筋 级别 、
框架结 构 中应遵 循 : 柱 弱 梁 、 节 点弱 构 件 、 剪 强 强 强
屈强 比对 结构延 性 的影 响 , 及 如何 才 能 发挥 钢 材 以
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Te h o o y & Ec n my i e s o Co c n lg o o n Ar a f mm u i a i n n c to s
交 通 科 技 与 经 济
2 1 年第 5 f 第 6 期1 01 期 总 7
抗 震 设 计 中 结 构 延 性 与 地 震 作 用 关 系分 析
备足够 大 的延性 和耗 能能力 。考 虑多 大 的延性 和耗
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考 。1 9 年 , 庆 在《 证 钢 筋 混 凝 土 框 架 结 构 抗 99 吴 保
震设计 有 足够 的延性 》 文 中 , 一 重点 分析 了要保 证结 构要 有足 够延性 , 应该 采取 构造 措施 , 对延 性进 行 了 构造 上分 析 。2 0 0 0年 , 升 才在 《 层 建 筑 混 凝 土 李 高
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建筑结构延性设计

建筑结构延性设计

钢筋砼框架结构的延性设计分析黄健伟摘要:随着房屋建筑层数的增高,在地震设防地区的结构延性设计至关重要。

本文分析了影响抗震结构延性设计的主要因素及其实现延性设计的机理与方法。

关键词:房屋建筑结构抗震延性设计实现方法一、结构的延性在抗震设计中的重要性及概念在我国的高层建筑中,钢筋混凝土结构应用最为普遍,其中钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式。

因为其具有足够的强度、良好的延性和较强的整体性,目前广泛应用于地震设防地区。

钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能,然而未经合理设计的框架结构会在地震作用下产生较严重的震害。

结构抗震的本质就是延性,延性是指结构或构件在承载能力没有显著下降的情况下承受变形的能力。

破坏前无明显预兆,力-变形曲线达到最大承载力后突然下跌形成明显尖峰的构件(结构)称为脆性构件(结构)。

破坏前有明显预兆,力-变形曲线在最大承载力附近存在明显的平台,能承受较大变形而承载力无显著降低的构件(结构)称为延性构件(结构).1、结构抗震的延性设计大量的实验研究和地震实例表明,在地震(尤其是罕遇地震)作用下,建筑结构大都会进入弹塑性状态,出现弹塑性变形。

延性设计,即使结构在构件屈服之后仍具有足够的变形能力,依靠结构的弹塑性变形来消耗地震能量, 保证屈服部分发生延性破坏,避免结构发生脆性破坏和整个结构的倒塌。

这种设防思想在新的建筑抗震设计规范中具体化为“小震”(在房屋服役期内最可能遭遇的强烈地震或常遇地震)不坏,“中震”(基本烈度地震)可修和“大震”(罕遇地震)不倒。

世界上其他多地震国家的抗震设计规范,也都采用了类似的设计思想。

2、影响抗震结构延性设计的主要因素1)钢筋的配筋率。

增加纵向钢筋配筋率,不仅可以提高结构构件的抵抗弯矩;同时也可以提高塑性铰的转动能力,进而增加结构的延性。

2)箍筋配筋率。

由实验研究可知,位移延性随着配箍率的增加而提高。

箍筋间距越小,配箍率越大,延性的增长也越显著。

增加配箍率,就是增加对混凝土横向变形的约束,提高混凝土的抗压强度。

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抗震延性设计要求导言框架结构在地震时进入屈服阶段来应对超过地震烈度的抗震设防烈度,当屈服还不能抵消时就会发生塑性变形来吸收和消耗地震能量。

钢筋混凝土框架结构延性的重要性混凝土框架结构抗震实质上就是结构的延性设计。

所谓延性,指的是指构件与结构屈服之后,在其承载能力不下降的前提下,所具备的塑性变形能力,这种能力被称为“延性比”。

提高结构的延性比有助于提升框架的抗震潜能,加强其抗倒塌能力。

设计在延性结构的混凝土框架通过其塑性铰区域发生变形,可以有效吸收和分散地震传对于框架作用力;该区域变形也可以使整体框架刚度得以降低,减弱地震对于结构的作用力。

具有延性结构能够使框架对于承载力要求降低,事实上延性结构对抗突发地震的武器就是它所具有的变形能力。

也就是说,如果钢筋混凝土框架的结构延性不够好,那么就要求框架对于地震具备足够大的承载力。

钢筋混凝土框架结构抗震延性设计延性设计是针对延性结构在钢筋混凝土建筑结构中所起到的与结构本身的承载能力一样不可忽视的作用,而进行的研究尤其对是震区的钢筋混凝土建筑显得更加重要。

倡导延性设计,以加强其抗震能力。

由于钢筋混凝土材料还具脆性,在突遇地震时会发生断裂对居住者的人身安全是一个极大隐患,所以为了最大限度减少这一特点的损害,在设计中更应当重视发挥钢筋的塑性特征,增强其吸收消耗能量的能力,实行延性设计。

根据我国目前对于钢筋混凝土结构设计的要求,在实施混凝土框架延性设计过程中需得遵循以下要求:1.控制塑性铰的位置,“强柱弱梁”框架结构若形成梁铰机构,则塑性铰分布比较均匀,而且梁铰机构的延性要求也比较容易实现。

若形成柱铰机构,则易使整个结构形成机动结构,从而导致整个结构的倒塌。

框架结构设计时应遵循的设计原则是“强柱弱梁”这是为了确保结构的延性,这样就可以确保设计荷载下同一节点上柱端截面抗弯承载力之和大于梁端截面抗弯承载力之和,而且可以使框架结构中柱的抗弯承载力储备足够。

建筑抗震设计中的延性设计

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。

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结构延性与抗震设计
一、结构在地震下的主要特点地震以波的形式从震源(地面上的相对位置称震中)向周围快速传播,通过岩土和地基,使建筑物的基础和上部结构产生不规则的往复振动和激烈的变形。

结构在地震时发生的相应运动称为地震反应,包括位移、速度、加速度。

同时,结构内部发生很大的内力(应力)和变形,当它们超过了材料和构件的各项极限值后,结构将出现各种不同程度的破坏现象,例如混凝土裂缝,钢筋屈服,显著的残余变形,局部的破损,碎块或构件坠落,整体结构倾斜,甚至倒塌等等。

在震中区附近,地面运动的垂直方向振动激烈,且频率高,水平方向振动较弱;距震中较远处,垂直方向的振动衰减快,其加速度峰值约为水平方向加速度峰值的1/2~1/3.因此,对地震区的大部分建筑而言,水平方向的振动是引起结构强烈反应和破坏的主要因素。

钢筋混凝土结构在地震作用下受力性能的主要特点有:1、结构的抗震能力和安全性,不仅取决于构件的(静)承载力,还在很大程度上取决于其变形性能和动力响应。

地震时结构上作用的“荷载”是结构反应加速度和质量引起的惯性力,它不像静荷载那样具有确定的数值。

变形较大,延性好的结构,能够耗散更多的地震能量,地震的反应就减小,“荷载”小,
町能损伤轻而更为安全。

相反,静承载力大的结构,可能因为刚度大、重量大、延性差而招致更严重的破坏。

2、屈服后的工作阶段——当发生的地震达到或超出设防烈度时,按照我国现行规范的设计原则和方法,钢筋混凝土结构一般都将出现不同程度的损伤。

构件和节点受力较大处普遍出现裂缝,有些宽度较大;部分受拉钢筋屈服,有残余变形;构件表面局部破损剥落等。

但结构不致倒塌。

3、“荷载”低周的反复作用——地震时结构在水平方向的往复振动,使结构的内力(主要是弯矩和剪力,有时也有轴力)发生正负交变。

由于地震的时间不长且结构具有阻尼,荷载交变的反复次数不多(即低周)。

所以,必须研究钢筋混凝土构件在低周交变荷载作用下的滞回特征。

4、变形大——地震时结构有很大变形。

例如桥墩的侧向位移等。

一方面对结构本身产生不利影响,如柱的二阶(P—A)效应,增大附加弯矩,甚至引起失稳或倾覆,构造缝相邻结构的碰撞等;另一方面造成非结构部件的破损,桥梁上部结构的脱落等破坏。

故抗震结构设计时要控制其总变形。

二、单调荷载下的延性1、材料、构件或结构的延性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的能力。

它包括两个方面的能力:(1)承受较大的非弹性变形,同时强度没有明显下降的能力。

(2)利用滞回特性吸收能量的能力。

图10-1的广义力一变形(9—D)曲线可以概括地说明延性的概念。

其中一条曲线在经过弹性变形、塑
性应变之后在硬化充分发展后软化;而另一条在达到其承载能力之后没有或几乎没有硬化过程而直接软化,有明显的尖峰。

前者称为延性而后者称为脆性。

在实际工程中判断结构的脆性或延性有重大的意义,可从延性结构的优越性加以说明:(1)破坏前有明显预兆,破坏过程缓慢,因而可采用偏小的计算安全可靠度。

(2)出现非预计荷载,例如偶然超载,荷载反向,温度升高或基础沉降引起附加内力等情况下,有较强的承受和抗衡能力。

(3)有利于实现超静定结构的内力充分重分布。

(4)在承受动力作用(如振动、地震、爆炸等)情况下,能减小惯性力,吸收更大动能,减轻破坏程度,有利于修复。

(5)延性结构的后期变形能力,可以作为各种意外情况时的安全储备。

2.延性指标在利用延性特性设计抗震结构时,首先必须确定度量延性的量化指标。

衡量结构和材料的延性一般用延性系数,其定义为:在保持结构或材料的基本承载能力的情况下,极限变形0u和初始屈服变形D,的比值,即:当广义变形D定义为具体物理量时,就有相应的延性系数,如截面曲率延性系数^/P\构件或结构的位移延性系数B、转角延性系数B等,则:最常用的是曲率延性系数(也称曲率延性比)和位移延性系数(也称位移延性比)。

曲率延性系数通常用于反映构件临界截面的相对延性,位移延性系数则用于反映构件局部或结构整体的相对延性。

一般认为钢筋混凝土抗震结构要求的延性系数为B=3-4.三、延性在
抗震设计中的重要性及其作用在我国现在的多高层建筑中,钢筋混凝土结构应用最为普遍,其中钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式。

因为其具有足够的强度、良好的延性和较强的整体性,目前广泛用于地震设防地区。

钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能,然而未经合理设计的框架结构会在地震作用下产生较严重的震害。

结构抗震的本质就是延性,延性是指构件和结构屈服后,在承载能力不降低或基本不降低的情况下,具有足够塑性变形能力的一种性能,一般用延性比来表示。

对于受弯构件来说,随着荷载增加,首先受拉区混凝土出现裂缝,表现出非弹性变形。

然后受拉钢筋屈服,受压区高度减小,受压区混凝土压碎,构件最终破坏。

从受拉钢筋屈服到压区混凝土压碎,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。

是钢筋砼受弯构件的M—Δ(Φ)曲线,Δy是屈服变形,Δu是极限变形。

提高延性可以增加结构抗震潜力,增强结构抗倒塌能力。

延性结构通过塑性铰区域的变形,能够有效地吸收和耗散地震能量;同时,这种变形降低了结构的刚度,致使结构在地震作用下的反应减小,也就是使地震对结构的作用力减小。

当结构设计成为延性结构时,由于塑性变形可以耗散地震能量,结构变形虽然会加大,但结构承受的地震作用不会很快上升,内力也不会再加大,因此具有延性的结构可降低对结构的承载力要求,也可以说,
延性结构是用它的变形能力来抵抗罕遇地震作用;反之,如果结构的延性不好,则必须有足够大的承载力抵抗地震。

后者会多用材料,对于地震发生概率极少的抗震结构,延性结构是一种经济的设计对策。

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,同样也可以节约钢筋用量,取得较好的经济效果。

因此可以说结构的延性和结构的强度是同等重要的。

延性好的结构的破坏我们称之为塑性破坏,延性差的结构的破坏我们称之为脆性破坏,塑性破坏能提前给人以预兆,是符合结构设计理论的。

结构延性在抗震中之所以如此重要,是因为结构延性具有如下作用.①、防止脆性破坏由于钢筋混凝土结构或构件的脆性破坏是突发性的,没有预兆,所以为了保障人们生命财产安全,除了对构件发生脆性破坏时的可靠指标有较高要求以外,还要保证结构或构件在破坏前有足够的变形能力。

②、承受某些偶然因素的作用结构在使用过程中可能会承受设计中未考虑到的偶然因素的作用,比如说,偶然的超载、基础的不均匀沉降、温度变化和收缩作用引起的体积变化等。

这些偶然因素会在结构中产生内力和变形,而延性结构的变形能力,则可作为发生意外情况时内力和变形的安全储备。

③、实现塑性内力重分布延性结构容许构件的某些临界截面有一定的转动能力,形成塑性铰区域,产生内力重分布,从而使钢筋混凝土超静定结构能够按塑性方法进行设计,得到有利
的弯矩分布,使配筋合理,节约材料,而且便于施工。

④、有利于结构抗震在地震作用下,延性结构通过塑性铰区域的变形,能够有效地吸收和耗散地震能量,同时,这种变形降低了结构的刚度,致使结构在地震作用下的反应减小,也就是使地震对结构的作用力减小,因此,延性结构具有较强的抗震能力。

四、影响结构延性的主要因素框架结构是由梁、板、柱以及节点这四部分组成,其中梁、柱以及节点的延性决定了整个框架结构的延性。

因此,只要保证柱、梁和节点的延性也就保证的框架结构的延性,从而也就确保了框架结构的抗震能力。

1、影响梁延性的主要因素:梁是框架结构中的主要受力构件之一,在抗震设计中要求塑性铰首出现在梁端且其又不能发生剪切破坏,同时还要防止由于梁筋屈服渗入节点而影响节点核心区的性能。

试验和理论分析表明,影响梁截面延性的主要因素有:①、梁截面尺寸。

在地震作用下,梁端塑性铰区混凝土保护层容易剥落,故梁截面宽度过小则截面损失比例较大,所以一般框架梁宽度不宜小于200mm.同时为了提高节点剪力、避免梁侧向失稳及确定梁塑性铰区发展范围,分别要求梁宽不宜小于柱宽的1/2、梁的高宽比不宜大于4、梁的跨高比不宜小于4.②、梁纵筋配筋率。

试验表明,当梁纵向受拉钢筋配筋率很高时,在弯矩达到最大值时,弯矩——曲率曲线很快出现下降;当配筋率较低时,弯矩达到最大值后能保持相当长的水平段,因而大大提高了梁
的延性和耗散能量的能力。

国外一般有如下三种设计方案:(1)较高地震力——较低延性方案;(2)中等地震力——中等延性方案;(3)较低地震力——较高延性方案。

高地震力方案主要保证结构的承载力,低地震力方案主要保证结构的延性。

实际震害表明,这三种方案,从抗震效果和经济性来看,都能达到设防目标。

我国的抗震设计采用的是方案(3)即较低地震力——较高延性方案,即采用明显小于设防烈度的小震地面运动加速度来确定结构的设计地震作用,并将它与其他荷载内力进行组合,进行截面设计,通过钢筋混凝土结构在屈服后的地震反应过程中形成较为有利的耗能机构,使结构主要的耗能部位具有良好的屈服后变形能力来实现“大震不倒”的目标。

当然,我们还要看到一点,虽然这三个方案都能保证“大震不倒”,但是在改善结构在中小地震下的性态方面,方案(3)仅仅提高结构的延性水平而结构的屈服水准并没有明显提高是明显不如方案(1)和(2)的。

也就是说,在保证“小震不坏,中震可修”方面,方案(1)和(2)是优于方案(3)的。

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