接上篇,一篇文理解抗震的延性---抗震扫盲篇

接上篇,一篇文理解抗震的延性----抗震扫盲篇
实现结构延性设计的目标、要点及措施
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,延性概述:
混凝土结构或构件破坏可分为脆性破坏和延性破坏两类,脆性破坏是指结构或构件达到最大承载力后突然丧失承载能力,在没有预兆的情况下发生的破坏。延性破坏是指结构或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。
结构或构件超过弹性极限后,在没有明显强度和刚度退化的情况下的变形能力称为延性。它
2010年央视中秋晚会
包括两个方面的能力第一,受较大的非弹性变形,同时强度没有明显下降的能力第二,利用滞回特性吸收能量的能力。对于结构的延性称为整体延性,对结构构件的延性称为局部延性。整体延性与局部延性密切相关但并不意味着结构中一些延性很高的构件,其整体延性就一定高。若设计不合理,个别构件延性很高,但结构的整体延性却可能相当低。结构与构件延性之间的这种关系,即为整体延性与局部延性之间的关系。根据结构所承受外部作用的性质,延性可分为静力延性和滞回延性。静力延性概念对应结构在静载下的延性滞回延性则对应结构在反复荷载作用下的延性含义。对位于强震区的抗震结构而言,后者更有特别重要的意义。
2,延性在抗震设计中的作用:
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。
①、防止脆性破坏
②、承受某些偶然因素的作用
③、实现塑性内力重分布肉鸭网
gemini表面活性剂
④、有利于结构抗震
3,影响结构延性的主要因素
影响延性的因素很多,归纳起来,主要有以下几个方面:
(1)轴压比的影响:轴压比n是指柱的轴向压力设计值N与柱的混凝土强度设计值fc和柱截面面积A的成积的比值。轴压比对压弯构件延性的影响主要表现在如下两个方面一是轴压比和混凝土极限压应变的关系压弯构件随着轴压比的不同,截面的应变分布明显不同,低轴压比时截面的应变分布如同受弯构件,应变梯度较大。随着轴压比的增大,截面的应变梯度逐渐减小,当轴压比很高时,截面的应变分布近似于轴心受压构件。约束混凝土的极限变形能力除与轴压比有关还与配箍率有关,混凝土的约束程度越高,极限变形能力越大。因此必须严格控制轴压比,使其取一个合理的数值,不能定得过高或过低。因为影响构件延性的主要因素是轴压比,尤其是在高轴压比情况下,在水平荷载施加之前,柱子己经产生了较大的预压应变,预压应变降低截面的塑性转动能力,使构件的延性变差,所以轴压比限值不能定的过高。
(2) 约束箍筋的影响:它包括含箍率、箍筋形式、箍筋间距等。其中,含箍率越高,即塑性铰区截面核心混凝土的受约束程度越高。
(3) 混凝土强度的影响:提高混凝土强度等级可以在不加大截面尺寸的情况下提高轴压比,并且随着混凝土强度等级提高,混凝土的极限压应变变小,变形能力变差,对构件的延性将产生不利的影响。
(4)纵筋的影响:主要包括纵筋的强度和纵筋配筋率的影响。纵筋强度提高,使得构件的屈服曲率和屈服位移增大,而对其极限曲率几乎没有影响。
4,提高结构延性的措施:
加雷沙星主要按以下几个方面:
(1)“强柱弱梁”设计原则——控制塑性铰的位置
爱心预支在地震作用下,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岀铰。梁的跨中岀铰导致局部破坏。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。
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。所以塑性铰首先出现在柱中,当某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。塑性铰首先出现在梁中,当部分梁端甚至全部梁端出现塑性铰时,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。由此可见,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,却可以结构在破坏前有较大的变形,吸收和耗能较多的地震能量,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,破坏教严重;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,就是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。因此框架结构抗震设计的关键是梁柱塑性铰设计。为此,应遵循:
1)“强剪弱弯”设计原则——控制构件的破坏形态
适筋梁或大偏压柱,在截面破坏时可以达到较好的延性,可以吸收和耗散地震能量,使内力重分布得以充分发展;而钢筋混凝土梁柱在受到较大剪力时,往往呈现脆性破坏。所以在进行框架梁、柱设计时,应使构件的受剪承载力大于其受弯承载力,使构件发生延性较好的弯曲破坏,这就是“强剪弱弯”的设计原则,它实际上是控制厚茧的破坏形态。
2)梁、柱剪跨比限制
剪跨比反映了构件截面承受的弯矩与剪力的相对大小。它是影响梁、柱极限变形能力的主要因素之一,对构件的破坏形态有很重要的影响。
为保证柱子发生延性破坏,抗震设计时要求柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4,若不满足,应在柱全高范围内加密箍筋。
类此地,对框架梁而言,则要求其净跨与截面高度之比不宜小于4.当梁的跨度较小而梁的设计内力较大时,宜首先考虑加大梁宽,这样虽然会增加梁的纵筋用量,但对提高梁的延性却是十分有利的。
3)梁、柱剪压比限制
当构件的截面尺寸太小或混凝土强度太低时,按抗剪承载力公式计算的箍筋数量会很多,则箍筋在充分发挥作用之前,构件将过早呈现脆性斜压破坏,这时再增加箍筋用量已没有意义。
4)柱轴压比限制及其它措施
轴压比指柱有地震作用组合的柱轴压力设计值N与柱的全截面面积Ac和混凝土轴心抗压强度设计值f乘积的比值。在高层建筑中,低层柱往往承受很大的轴力,很难将轴压比限制在较低水平。为此,近年来,国内外对改进柱的延性性能做了大量实验研究。实验表明,在
矩形柱或圆形柱内设置矩形核心柱,不但可以提高柱的受压承载力,还可以提高柱的变形能力。在压、弯、剪作用下,当柱出现弯、剪裂缝,在大变形情况下芯柱可以有效地减小柱的压缩,保持柱的外形和截面承载力,特别对承受高轴压的短柱,更有利于提高变形能力,延缓倒塌。
5)箍筋
震害表明,梁端、柱端震害严重,是框架梁、柱的薄弱部位。所以按照强剪弱弯原则设计的箍筋主要配置在梁端、柱端塑性铰区,称为箍筋加密区。
在塑性铰区配置足够的箍筋,可约束核心混凝土,显著提高塑性铰区混凝土的极限应变值,提高抗压强度,防止斜裂缝的开展,从而可充分发挥塑性铰的变形和耗能能力,提高梁、柱的延性;而且钢箍作为纵向钢筋的侧向支承,阻止纵筋压屈,使纵筋充分发挥抗压轻度。所以规范规定,在框架梁端、柱端塑性铰区,箍筋必须加密。
6)纵箍配筋率
我要去延安实验表明: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x/hn的减小

本文发布于:2024-09-20 15:40:06,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/xueshu/680467.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:延性   结构   破坏   构件   塑性   混凝土   抗震
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议