延性
钢筋混凝土结构延性的分析
张一
（山东科技大学，山东青岛 266590）
摘要：结构的延性反映了其塑性变形和消耗地震能的能力，在地震作用下，结构的延性和强度具有同等重要的意义。
确保结构有足够的延性是提高建筑抗震性能的重要举措。
从定义、计算、影响因素、保证措施等几个方面论述了钢筋混凝土结构的延性，以期在钢筋混凝土结构的抗震设计中提供理论依据。
关键词：延性；钢筋混凝土结构；变形；抗震
引言
建筑物的抗震能力和安全性，不仅取决与构件的静承载力，还在很大程度上取决于其变形性能和动力响应，以及结构吸收和耗散能量的多少，也就是说结构的抗震能力是由承载能力和变形能力两者共同决定的，承载能力较低但具有很大延性的结构，所能吸收的能量多，虽然较早出现损坏，但能经受住较大变形，避免倒塌，而仅有较高强度，却无塑性变形能力的脆性结构，吸收的能量少，一旦遇到超过设计水平的地震作用时，很容易因为脆性破坏而突然倒塌，带来巨大的生命财产损失。
因此，地震多发区的建筑物应优先考虑设计成抗震性能好的延性结构。
1 定义
结构的延性是指结构的承载能力无明显降低，发生非弹性变形的能力[2]。
结构的延性反映了结构的变形能力，是防止结构在地震作用下倒塌的关键因素之一。
对于受弯构件来说，随着荷载增加，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，受压区混凝土压碎，构件宣告破坏。
从受拉钢筋屈服到构件破坏这一过程中，构件的承载力没有发生多大的变化，但其变形能力决定了破坏的性质。
如果这种后期非弹性变形能力很大，延性就越好，其破坏成为延性破坏；反之，延性就差，成为脆性破坏[3]。
图1显示了钢筋混凝土受弯构件在两种破坏形式下的荷载-挠度曲线。
图1 受弯构件的荷载-挠度曲线
Fig.1 Load-deflection curve of flexural member
对于钢筋混凝土结构而言，延性概念的理解可分为三个层次：首先为截面的延性，其大小取决于破坏的形式（剪切破坏还是弯曲破坏），弯曲破坏时截面的延性取决于受压区高度的大小，受压区高度越小截面的转动就越大、截面的延性就越好；其次为构件的延性，其大小取决于构件的约束条件、塑性铰的出现次序和截面的延性；最后是结构的延性，其大小取决于构件的延性和构件的强度对比。
延性的大小一般通过延性系数来度量。
延性系数分为曲率延性系数、位移延性系数和转角延性系数。
截面的延性通常用曲率延性系数μφ=φu/φy来表示，φu为极限状态下的曲率，φy为屈服状态下的曲率；结构或构件的延性系数通常用位移延性系数μΔ=Δu/Δy和转角延性系数μθ=θu/θy来表示，Δu为极限状态下的位移，Δy为屈服状态下的位移，θu为极限状态下的转角，θy为屈服状态下的转角。
一般认为，钢筋混凝土结构要满足抗震要求，其延性系数要在3到4之间。
2 影响因素
（a）屈服时（b）极限破坏时
图2 受弯的双筋梁截面
Fig.2 Doubly reinforced beam section with flexure
根据曲率的计算公式φy =εs/(d-kd)和φu =εc/c，分析可知：
(1)受拉钢筋含量的增加降低了延性。
因为此时受拉钢筋屈服时的受压区高度kd和构件破坏时的受压区高度c都增大了，所以φy增大，φu减小，从而，μφ=φu/φy减小，延性降低。
(2)受压钢筋含量的增加提高了延性。
因为此时受拉钢筋屈服时的受压区高度kd和构件破坏时的受压区高度c都减小了，所以φy减小，φu增大，从而，μφ=φu/φy减小，延性提高。
(3)提高受拉钢筋的屈服强度降低了延性。
因为此时受拉钢筋屈服时的受压区高度kd和构件破坏时的受压区高度c都增大了，所以φy增大，φu减小，从而，μφ=φu/φy减小，延性降低。
(4)提高混凝土的抗压强度提高了延性。
因为此时受拉钢筋屈服时的受压区高度kd和构件破坏时的受压区高度c都减小了，所以φy减小，φu增大，从而，μφ=φu/φy减小，延性提高。
(5)预应力的存在降低了构件的延性。
对构件施加预应力的目的是为了控制其变形（挠度和裂缝），就受弯构件而言，预应力对承载力影响不大，却延长了未裂阶段，缩短了带裂缝工作阶段，大大地降低了构件破坏时的非弹性变形能力，即延性。
(6)轴压比越大，延性越差。
对构件施加轴力与受到预应力的作用一样，轴力的存在降低了其变形能力。
因此，对于有轴力的受弯构件和柱，降低轴压比，可以提高其延性。
(7)采用约束箍筋或钢管混凝土，可以大大地提高结构的延性。
箍筋或钢管对混凝土产生侧向约束，增大了结构的变形能力，提高了延性。
3 保证措施
前面简要地说明了延性的定义，分析了影响延性的因素，便于进一步提出保证延性的措施。
实际上，地震作用是一种低周期的交变循环荷载，它作用于结构上反应的变形特性（恢
复力特性曲线）与单调一次加载时的曲线是不同的，因此抗震结构的延性计算十分复杂。
实际工程设计时，通常对结构（或构件）的延性不作具体计算，只通过构造措施保证结构（或构件）有足够的延性。
（1）对于砌体结构房屋，通过设置构造柱与圈梁，对墙体起到约束作用。
受到较大的地震作用时，有较好的变形能力，即增强了整个结构的延性。
这是一种十分有效的抗倒塌措施。
为了充分发挥构造柱和圈梁的这种作用，应该严格按照规范要求设置构造柱与圈梁。
（2）对于框架结构，首先应该明确，抗震设计并不要求任何截面的受弯承载力越高越好，应该是允许框架梁端先出现塑性铰，推迟或避免在柱中出现塑性铰，满足“强柱弱梁”的要求。
同时，在梁端塑性铰转动过程中，梁和柱的受剪承载力要求大于受弯承载力，满足“强剪弱弯”的要求。
满足这些条件后，由此形成的梁铰型延性框架，在强烈的地震作用下，将具有较大的变形能力，并且能通过结构变形来吸收和耗散地震能量。
为了避免框架底层柱根部过早出现塑性铰，影响整体框架延性及耗能能力，规范规定，应当加强梁底层柱的抗弯能力，限制轴压比，柱端加密钢筋，规定纵向钢筋的最大配筋率，都是为了保证框架柱具有足够的延性。
为了保证框架梁有足够的延性，规范规定，梁的截面宽度不宜太小，限制了纵向受拉钢筋的配筋量。
规定了受压钢筋面积和受拉钢筋面积的比值，梁端加密箍筋的要求，纵筋的锚固等。
框架节点的延性也至关重要,要满足“强节点，弱构件”的要求。
框架节点受力复杂，规范规定了节点核心区箍筋的最大间距和最小直径及体积配箍率，并规定了梁柱纵向钢筋均不在节点中切断或搭接。
只要满足规范规定的上述构造措施，就能保证结构具有足够的延性，具有抵抗地震作用的能力。
4 结语
延性设计在结构的抗震设计中是十分重要的，采取合理的构造措施，就可以保证结构的整体性，增强抗震结构的延性性能，从而提高结构的变形能力，保证整个建筑物实现抗震设防。
参考文献：
[1]丁晓玲,祝英杰,尤为.钢筋混凝土结构的延性[J].青岛理工大学学报,2009
[2]GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2010
[3]GB 50010-2010 混凝土结构设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2010
[4]罗瑞琦.结构延性与抗震设计[J].山西煤炭管理学院学报,2002。
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；
延性设计教学课件PPT
持承载能力而又具有较大塑 性变形能力的结构。
结构延性能力通常用顶点水 平位移延性比来衡量。
延性比定义：
μ＝Δu/Δy
其中：Δy——结构屈服时的 顶点位移；
Δu——能维持承载能 力的最大顶点位移。
h
13
延性结构在结果中等烈度的地震作用后，加以修复任可以重新使１）在结构的竖向，应该重点提高楼房中可能出现塑性变形 集中的相对柔弱楼层的构件延性。
提高延性的重点楼层
（a）大底盘建筑；（b）框托墙结构体系
h
11
（ 2 ）在平面位置上，应该着重提高房屋周边转角处、平面 突变处以及复杂平面各翼相接处的构件延性。对于偏 心结构，应加大房屋周边特别是刚度较弱一端构件的延 性。
+ 必须指出的是，延性抗震在经济上的优势是以结 构出现一定程度的损坏为代价的。这也是延性抗 震设计的一个主要缺陷。
h
5
延性抗震设计方法简介
+ 要保证延性结构在大震下以延性的形式反应，能 够充分发挥延性构件的延性能力，就必须确保不 发生脆性的破坏模式(如剪切破坏)，以及防止脆性 构件和不希望发生非弹性变形的构件发生破坏。 要达到这一目的，就要采用能力设计方法进行延 性抗震设计。这一方法，目前正逐渐为世界各国 的规范所接受。
样，地震造成结构倒塌的原因，在于它激起的反
复的弹塑性变形，超出了结构的滞回延性。因此，
如果通过设计，使结构具有能够适应大震弹塑性
变形的滞回延性，则结构在遭遇大地震时，尽管 可能严重损坏，但结构抗震设防的最低目标—— 免于倒塌破坏，却始终能得到保证。这种思想即 为延性抗震设计的基本思想。
h
4
第六讲 延性和挠度
挠度
{ 挠度的类型
3/8
1.054/1.541 混凝土结构力学与设计 Oral Buyukozturk 教授 1．即刻挠度（短期） － 施加荷载后立即产生的挠度 － 与时间无关 － 弹－塑性 2．长期挠度 － 由与时间相关的材料性质，主要是徐变和收缩，所产生的挠度 － 徐变（持续荷载） － 收缩（与加载无关）
f s As = f c Ac （平衡）
a ⇒ ε sh =
fs f A f c = ε sh − c c c = ε sh − c c Ec ,effective Es As 1 + Ct Es As
曲率延性系数可表示为：
ϕu 0.85β1 Esε c f c′ ρ ′d ′ 2 2 = 1 + ( ρ − ρ ′)n − ( ρ − ρ ′) n + 2 ρ + n 2 f y ( ρ − ρ ′) d ϕy
{ 轴向荷载对弯曲延性的影响 无约束混凝土截面：
其中， Ac = 混凝土的面积；
ε sh = 混凝土的自由收缩；
a ε sh = 混凝土的实际收缩；
As = 钢筋的面积； Es = 钢筋的杨氏模量； Ec = 混凝土的杨氏模量。
这一拉应力 f c 可能超过混凝土的抗拉强度，从而导致开裂。
6/8
1.054/1.541 混凝土结构力学与设计 Oral Buyukozturk 教授
2004 春季 内容提要6
Æ 注意：对称配筋时因收缩引起的曲率为零。而对于非对称配筋，
φsh =
ε cb − ε ct
h
计算长期挠度的简化方法：
Æ 考虑到问题的复杂性，对于一些常规的应用情况，可采用简化的方法。 Æ 基于计算程序的分析，可采用有效弹模并考虑加载历程来预测长期挠度。 挠度控制
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。
钢筋混凝土构件的延性与抗震
(3)控制作用力和控制位移的混合加载
混合加载法是先控制作用力分级加载至构架屈服，构件屈 服后再采用位移控制，常取屈服位移的倍数逐级加载，直至构 件破坏。如图10-18所示。
10.2.4钢筋混凝土构件恢复力特征曲线模型
钢筋混凝土构件恢复力特征曲线随着材料性能、加载方式等因素
而变化，因而比较复杂，要想寻找一个能完整地反应这些特点的 恢复力模型是极其困难的。因此，只能将骨架曲线理想化，以试 验为依据用分段线性方式加以简化，即采用分段折线作为恢复力 模型。对于钢筋混凝土结构及构件，最基本的恢复力模型是双线 型和三线退化型(如图10-33所示)。
(1)控制作用力加载
控制作用力的加载方法是通过控制施加 于构件上的作用力的大小来实现低周反复加 载的要求，控制作用力的加载制度如图10-16 所示。可用来研究构件承载力特征，实践中 很少用于研究构件恢复力特征。
(2)控制位移加载
控制位移加载是目前结构抗震性能试验研究中使用较多的一种 加载方案。该方案在加载过程中以位移为加载控制值，当试件有明 确的屈服点时，可用屈服位移的倍数加以控制，当试件不具有明确 屈服点时，可根据需要制定一个位移标准控制试验加载。 在控制位移情况下，又可分为变幅加载和等幅加载两种类型,分 别如图10-17所示。当对某种试件性能缺乏了解，需要通过试验来探 讨其强度变形和耗能能力时，可采用变幅加载方案。等幅加载方案 常用于构件承载力的降低，刚度退化规律，耗能能力和延性特征。
钢筋混凝土剪切构件滞回曲线如图10-8c所示。 滞回曲线表现出明显“捏缩”现象，呈现反S形。 这是因为剪切构件延性差，一旦出现斜裂缝，随 加载循环次数增加，刚度急剧退化，表明构件受 到较大的剪切变形影响。另外，受弯构件或弯剪 构件，加载后期钢筋出现粘结滑移时滞回曲线也 会呈反S形。 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。
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。
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。
结构延性系数
结构延性：结构依靠自身的塑性变形耗散地震能量，从而减轻震害的性能。
结构延性有三个层面的含义：（1）、结构总体延性。
一般用结构的弹性层间位移角与弹塑性层间位移角表达。
（2）、截面延性（3）构件延性。
一般来说，对截面延性的要求高于对构件延性的要求，对构件延性的要求高于对结构延性的要求。
截面延性系数分为曲率延性系数、位移延性系数和转角延性系数。
位移延性系数=结构的极限位移/结构的屈服位移；曲率延性系数=截面的极限曲率/截面的曲阜曲率；转角延性系数=截面达到极限状态时的转角θu与截面开始屈服时的转角θy的比值。
曲率延性系数只表示某一截面的延性，而位移延性系数和转角延性系数则反应的是构件的宏观延性反应，与构件的长度有密切关系。
一般认为钢筋混凝土抗震结构要求的延性系数为3-4。
结构或构件的延性要求不是通过计算确定的，而是通过一系列的构造措施实现的。
结构要保证足够的延性，必须按照规范、规程所规定的不同抗震等级采取相应构造措施。
不同的构件延性有不同的构造要求，规范各有规定，不再列举规范条文：1、延性框架梁梁是钢筋混凝土框架的主要延性耗能构件。
影响梁的延性和耗能的主要因素有：破坏形态，截面混凝土相对压区高度等。
我们设计时，首先要实现弯曲破坏，避免剪切破坏，限制最大剪力设计值，实现强剪弱弯。
剪压比限值也是确定梁最小截面尺寸的条件之一。
在满足截面高度要求的基础上，设计时应限制受拉钢筋，不出现可能引起脆性破坏的少筋梁和超筋梁；同时，配置受压钢筋，减小混凝土受压区高度，以增大其延性。
对梁端，在地震往复作用下，不仅有竖向裂缝，还有斜裂缝。
为使塑性铰区具有良好的塑性转动能力，同时为了防止混凝土压溃前受压钢筋过早压屈，在梁的两端必须设置箍筋加密区。
另外设计中可以采取措施使塑性铰外移，将塑性铰从柱面移开一定距离，避免梁端钢筋屈服后向核心区发展，引起粘结破坏。
具体措施可采用增加梁端的纵向钢筋，或增加梁端高度，提高梁端受弯及受剪承载力。
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.。
弹性,塑性,韧性,延性的区别
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）（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。
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。