钢筋混凝土塑性铰PPT课件
简化模型1
塑性铰计算长度
精品ppt
13
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
精l品=pp（ 2t 1- M y ）Z
14
p
M
u
二 受弯构件的受拉铰
受弯构件受拉塑性铰区长度
塑 性铰区计 算 长 度
作者
lp
备注
A.L.Barker 胡德炘（xin）
阪静雄
h0
2 3 h0 + a < h0
一、钢筋混凝土塑性铰介绍
1
塑性铰概述
2
受弯构件中的受拉铰
3
压弯构件中的受拉铰
4
塑性铰应用与研究
精品ppt
1
概念提出
一 塑性铰概述
钢筋混凝土受弯、偏压等构件的全受力过程中钢筋屈服 后，在荷载无明显增加的情况下，截面的变形可以急剧 增大，称出现了“塑性铰”。
精品ppt
2
一 塑性铰概述 塑性铰分类
钢筋混凝土塑性铰分为受拉铰和受压铰
p
（ lp .0
0
）
y
dx
式 中 ， l p .0 为 塑 性 铰 区 实 际 长 度
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计截算面长屈度服？曲 率
简 化 ： p （ u y）l p
式中：u为该截面的极限曲率
lp为塑性铰计算长度
精品ppt
12
二 受弯构件的受拉铰 受弯构件受拉塑性铰区长度
截面尺寸 b×h(cm)
18.4×18.5 18.2×18.0 18.3×18.2 18.3×18.7
轴压比 N/N0
0.05 0.18 0.05 0.18
荷载角 α
45° 45° 30° 30°
破坏荷载 受拉塑性 按式（2.3）或
（kN） 铰区
（2.4）计算
长度lp(cm)
lp(cm)
74
35.8
试验结果表明： 1）轴向力使受压塑性区增大，受拉塑性区减少； 2）压弯构件中，当某一截面的钢筋达到屈服后，屈 服区砼应变集中，随着钢筋屈服区增大，屈服渗透 发展而形成塑性铰； 3）钢筋屈服只在一个较短区域内集中。
试件编号
PA-16-L1 PA-16-L2
截面尺寸 b×h(cm)
16.6×15.9 16.0×16.3
轴压比 N/N0
0.05 0.2
荷载角 破坏荷载 受拉塑性 按式（2.3）或 lp0
α
（kN） 铰区
（2.4）计算
长度lp(cm)
lp(cm)
0
45
21.6
22.2
1.02h0
0 精品ppt56
19.4
20.1
211.36h0
三 压弯构件中的受拉铰
斜向受力压弯构件
试件编号
PAS-18-L1 PAS-18-L2 PAS-18-L3 PAS-18-L4
2）随着荷载角α增加（0~45º）， lp增加
精品ppt
17
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
试件 V-1（光圆） V-2（螺纹） VI-1（光圆）VI-1（螺纹）
s
fy fb
0.228
0.186
l p0
0.7h0
1.03h0
表中fb为混凝土弯曲时的抗压强度
精品ppt
0.366 0.6h0
0.356 0.96h0
受压铰（混凝土铰）---受压砼发生塑性变形 受拉铰（钢筋铰）---受拉筋产生塑性变形 二者耗能机理不同可以通过弯矩—塑性铰转角曲线 看出。
精品ppt
3
一 塑性铰概述 塑性铰分类
受拉铰和受压铰的适用及注意
适用 注意
受压铰
超筋梁受弯、 小偏心受压
增加箍筋
受拉铰
受弯、大偏心 受压
抗震中尽可能 出现受拉铰
面上的塑性铰，该区段的长度称为塑性铰长度lp。塑 性铰形成于截面应力状态的第Ⅱa阶段，转动终止于
第IIIa阶段，所产生的转角称为塑性铰的转角p。
精品ppt
8
二 受弯构件的受拉铰 受拉铰形成与发展
试验结果2
精品ppt
9
二 受弯构件的受拉铰
受拉铰形成与发展
试验结果2表明： 钢筋屈服以前，梁任一截面曲率挠度都是“弹性”， 塑性铰形成之后，梁所增加变形几乎全部来自塑性铰 转动，变形是塑性的。
精品ppt
4
二 受弯构件的受拉铰 受拉铰形成与发展
试验结果1
精品ppt
5
二 受弯构件的受拉铰
受拉铰形成与发展
试验结果1表明： 1)一个小区段内钢筋达到流限，才能形成塑性铰并反 应到M-θ图中，即受压砼和受拉筋的塑性变形分布在 一个区域内； 2)受压塑性区长度较短，受拉塑性区较长； 3)光圆筋裂缝较少而集中，螺纹筋裂缝多而均匀； 4)整个塑性区长度螺纹钢筋比光圆钢筋配筋的构件长。
精品ppt
10
二 受弯构件的受拉铰 受弯构件受拉塑性铰区长度
塑性铰的两个主要参数：曲率ψ、塑性铰区长度lp
截面曲率：
d
ds
对于初等梁有：
d
ds
v'' 1(v')23/2
v''
则有x处截面转角： v'
x
dx
0
精品ppt
（1 ） （2）
（3）
11
二 受弯构件的受拉铰
受弯构件受拉塑性铰区长度
塑性铰转角：
2(1- 0.5s
fy fc
)h0
精品ppt
a-构件弯曲段长度
fy、fc—钢筋的屈服
强度和混凝土的轴
心受压强度
s
—截面配筋率 15
二 受弯构件的受拉铰 塑性铰区计算长度
试验结果
精品ppt
16
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)
精品ppt
6
二 受弯构件的受拉铰
受拉铰形成与发展
实际上钢筋会在一定长度上屈服，受压区砼的塑性 变形也在一定区域内发展，而且混凝土和钢筋间的 粘结作用也可能发生局部破坏。这些非弹性变形的 集中发展，使结构的挠度和转角迅速增大。
精品ppt
7
二 受弯构件的受拉铰 受拉铰形成与发展
非弹性变形集中产生的区域理想化为集中于一个截
18
三 压弯构件中的受拉铰
压弯构件受拉铰形成和发展
问题的复杂性 1）轴向力的存在 2）斜向受力荷载角问题 3）偏压构件接近等弯区 解决：开槽钢筋贴应变片
精品ppt
19
三 压弯构件中的受拉铰 压弯构件受拉铰形成和发展
主轴向受力压弯构件试验结果
精品ppt
20
三 压弯构件中的受拉铰
压弯构件受拉铰形成和发展
33.7
83.4
30.7
30.6
73
33.3
31.9
Байду номын сангаас81.5
30.7
31.3
lp0
0.93h0 0.82h0 1.17h0 0.54h0
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
精品ppt
22
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
塑性铰计算长度
精品ppt
13
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
精l品=pp（ 2t 1- M y ）Z
14
p
M
u
二 受弯构件的受拉铰
受弯构件受拉塑性铰区长度
塑 性铰区计 算 长 度
作者
lp
备注
A.L.Barker 胡德炘（xin）
阪静雄
h0
2 3 h0 + a < h0
一、钢筋混凝土塑性铰介绍
1
塑性铰概述
2
受弯构件中的受拉铰
3
压弯构件中的受拉铰
4
塑性铰应用与研究
精品ppt
1
概念提出
一 塑性铰概述
钢筋混凝土受弯、偏压等构件的全受力过程中钢筋屈服 后，在荷载无明显增加的情况下，截面的变形可以急剧 增大，称出现了“塑性铰”。
精品ppt
2
一 塑性铰概述 塑性铰分类
钢筋混凝土塑性铰分为受拉铰和受压铰
p
（ lp .0
0
）
y
dx
式 中 ， l p .0 为 塑 性 铰 区 实 际 长 度
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计截算面长屈度服？曲 率
简 化 ： p （ u y）l p
式中：u为该截面的极限曲率
lp为塑性铰计算长度
精品ppt
12
二 受弯构件的受拉铰 受弯构件受拉塑性铰区长度
截面尺寸 b×h(cm)
18.4×18.5 18.2×18.0 18.3×18.2 18.3×18.7
轴压比 N/N0
0.05 0.18 0.05 0.18
荷载角 α
45° 45° 30° 30°
破坏荷载 受拉塑性 按式（2.3）或
（kN） 铰区
（2.4）计算
长度lp(cm)
lp(cm)
74
35.8
试验结果表明： 1）轴向力使受压塑性区增大，受拉塑性区减少； 2）压弯构件中，当某一截面的钢筋达到屈服后，屈 服区砼应变集中，随着钢筋屈服区增大，屈服渗透 发展而形成塑性铰； 3）钢筋屈服只在一个较短区域内集中。
试件编号
PA-16-L1 PA-16-L2
截面尺寸 b×h(cm)
16.6×15.9 16.0×16.3
轴压比 N/N0
0.05 0.2
荷载角 破坏荷载 受拉塑性 按式（2.3）或 lp0
α
（kN） 铰区
（2.4）计算
长度lp(cm)
lp(cm)
0
45
21.6
22.2
1.02h0
0 精品ppt56
19.4
20.1
211.36h0
三 压弯构件中的受拉铰
斜向受力压弯构件
试件编号
PAS-18-L1 PAS-18-L2 PAS-18-L3 PAS-18-L4
2）随着荷载角α增加（0~45º）， lp增加
精品ppt
17
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
试件 V-1（光圆） V-2（螺纹） VI-1（光圆）VI-1（螺纹）
s
fy fb
0.228
0.186
l p0
0.7h0
1.03h0
表中fb为混凝土弯曲时的抗压强度
精品ppt
0.366 0.6h0
0.356 0.96h0
受压铰（混凝土铰）---受压砼发生塑性变形 受拉铰（钢筋铰）---受拉筋产生塑性变形 二者耗能机理不同可以通过弯矩—塑性铰转角曲线 看出。
精品ppt
3
一 塑性铰概述 塑性铰分类
受拉铰和受压铰的适用及注意
适用 注意
受压铰
超筋梁受弯、 小偏心受压
增加箍筋
受拉铰
受弯、大偏心 受压
抗震中尽可能 出现受拉铰
面上的塑性铰，该区段的长度称为塑性铰长度lp。塑 性铰形成于截面应力状态的第Ⅱa阶段，转动终止于
第IIIa阶段，所产生的转角称为塑性铰的转角p。
精品ppt
8
二 受弯构件的受拉铰 受拉铰形成与发展
试验结果2
精品ppt
9
二 受弯构件的受拉铰
受拉铰形成与发展
试验结果2表明： 钢筋屈服以前，梁任一截面曲率挠度都是“弹性”， 塑性铰形成之后，梁所增加变形几乎全部来自塑性铰 转动，变形是塑性的。
精品ppt
4
二 受弯构件的受拉铰 受拉铰形成与发展
试验结果1
精品ppt
5
二 受弯构件的受拉铰
受拉铰形成与发展
试验结果1表明： 1)一个小区段内钢筋达到流限，才能形成塑性铰并反 应到M-θ图中，即受压砼和受拉筋的塑性变形分布在 一个区域内； 2)受压塑性区长度较短，受拉塑性区较长； 3)光圆筋裂缝较少而集中，螺纹筋裂缝多而均匀； 4)整个塑性区长度螺纹钢筋比光圆钢筋配筋的构件长。
精品ppt
10
二 受弯构件的受拉铰 受弯构件受拉塑性铰区长度
塑性铰的两个主要参数：曲率ψ、塑性铰区长度lp
截面曲率：
d
ds
对于初等梁有：
d
ds
v'' 1(v')23/2
v''
则有x处截面转角： v'
x
dx
0
精品ppt
（1 ） （2）
（3）
11
二 受弯构件的受拉铰
受弯构件受拉塑性铰区长度
塑性铰转角：
2(1- 0.5s
fy fc
)h0
精品ppt
a-构件弯曲段长度
fy、fc—钢筋的屈服
强度和混凝土的轴
心受压强度
s
—截面配筋率 15
二 受弯构件的受拉铰 塑性铰区计算长度
试验结果
精品ppt
16
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)
精品ppt
6
二 受弯构件的受拉铰
受拉铰形成与发展
实际上钢筋会在一定长度上屈服，受压区砼的塑性 变形也在一定区域内发展，而且混凝土和钢筋间的 粘结作用也可能发生局部破坏。这些非弹性变形的 集中发展，使结构的挠度和转角迅速增大。
精品ppt
7
二 受弯构件的受拉铰 受拉铰形成与发展
非弹性变形集中产生的区域理想化为集中于一个截
18
三 压弯构件中的受拉铰
压弯构件受拉铰形成和发展
问题的复杂性 1）轴向力的存在 2）斜向受力荷载角问题 3）偏压构件接近等弯区 解决：开槽钢筋贴应变片
精品ppt
19
三 压弯构件中的受拉铰 压弯构件受拉铰形成和发展
主轴向受力压弯构件试验结果
精品ppt
20
三 压弯构件中的受拉铰
压弯构件受拉铰形成和发展
33.7
83.4
30.7
30.6
73
33.3
31.9
Байду номын сангаас81.5
30.7
31.3
lp0
0.93h0 0.82h0 1.17h0 0.54h0
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
精品ppt
22
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
合集下载
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。
极限弯矩和塑性铰课件
理想铰是指结构或构件在受力时，可以绕某个固定轴自由转动，没有阻力或摩擦力 。
塑性铰的形成是结构或构件在受力过程中产生较大塑性变形的结果，具有一定的承 载能力和转角能力，但转动过程中会受到材料的硬化和损伤的影响。
理想铰适用于完全弹性结构，而塑性铰适用于弹塑性结构和脆性结构。
02
极限弯矩的计算
按材料力学公式计算
极限弯矩与截面尺寸、材料强度以及荷载等因素有关， 可以通过设计计算得出。
塑性铰的形成
塑性铰是指结构或构件在受力过程中，在某个截 面处产生较大的塑性变形，导致该截面处形成类 似于铰的结构形式。
塑性铰的形成与材料的塑性性能有关，当结构或 构件承受超过其承载能力的荷载时，将发生塑性 变形，形成塑性铰。
塑性铰与理想铰的区别
元模型。
塑性铰的模拟方法
03
采用非线性有限元法，对塑性铰进行模拟和分析。
有限元模型的验证与应用
有限元模型的验证
通过与实验结果进行比较，验证有限元模型的准确性和 可靠性。
有限元模型的应用
应用于各种工程结构的分析和设计，提高结构的效率和 安全性。
极限弯矩和塑性铰的工程应
04
用
桥梁结构的极限弯矩分析
有限元法的分类
根据所使用的插值函数和求解方法的不同，有限元法可分为线性有 限元法、非线性有限元法等。
有限元法的应用范围
广泛应用于结构分析、流体动力学、电磁场等领域。
塑性铰的有限元模拟方法
塑性铰的定义
01
在结构中承受塑性变形并吸收能量的区域，通常出现在应力超
过屈服极限的区域。
塑性铰的有限元模型
02
通过定义材料的塑性性质和屈服条件，建立包含塑性铰的有限
极限弯矩定义
塑性铰的形成是结构或构件在受力过程中产生较大塑性变形的结果，具有一定的承 载能力和转角能力，但转动过程中会受到材料的硬化和损伤的影响。
理想铰适用于完全弹性结构，而塑性铰适用于弹塑性结构和脆性结构。
02
极限弯矩的计算
按材料力学公式计算
极限弯矩与截面尺寸、材料强度以及荷载等因素有关， 可以通过设计计算得出。
塑性铰的形成
塑性铰是指结构或构件在受力过程中，在某个截 面处产生较大的塑性变形，导致该截面处形成类 似于铰的结构形式。
塑性铰的形成与材料的塑性性能有关，当结构或 构件承受超过其承载能力的荷载时，将发生塑性 变形，形成塑性铰。
塑性铰与理想铰的区别
元模型。
塑性铰的模拟方法
03
采用非线性有限元法，对塑性铰进行模拟和分析。
有限元模型的验证与应用
有限元模型的验证
通过与实验结果进行比较，验证有限元模型的准确性和 可靠性。
有限元模型的应用
应用于各种工程结构的分析和设计，提高结构的效率和 安全性。
极限弯矩和塑性铰的工程应
04
用
桥梁结构的极限弯矩分析
有限元法的分类
根据所使用的插值函数和求解方法的不同，有限元法可分为线性有 限元法、非线性有限元法等。
有限元法的应用范围
广泛应用于结构分析、流体动力学、电磁场等领域。
塑性铰的有限元模拟方法
塑性铰的定义
01
在结构中承受塑性变形并吸收能量的区域，通常出现在应力超
过屈服极限的区域。
塑性铰的有限元模型
02
通过定义材料的塑性性质和屈服条件，建立包含塑性铰的有限
极限弯矩定义
钢筋混凝土塑性铰
a
17
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
试件 V-1（光圆） V-2（螺纹） VI-1（光圆）VI-1（螺纹）
s
fy fb
0.228
0.186
l p0
0.7h0
1.03h0
表中fb为混凝土弯曲时的抗压强度
a
0.366 0.6h0
0.356 0.96h0
18
三 压弯构件中的受拉铰
a
6
二 受弯构件的受拉铰
受拉铰形成与发展
实际上钢筋会在一定长度上屈服，受压区砼的塑性 变形也在一定区域内发展，而且混凝土和钢筋间的 粘结作用也可能发生局部破坏。这些非弹性变形的 集中发展，使结构的挠度和转角迅速增大。
a
7
二 受弯构件的受拉铰 受拉铰形成与发展
非弹性变形集中产生的区域理想化为集中于一个截
试验结果1
a
5
二 受弯构件的受拉铰
受拉铰形成与发展
试验结果1表明： 1)一个小区段内钢筋达到流限，才能形成塑性铰并反 应到M-θ图中，即受压砼和受拉筋的塑性变形分布在 一个区域内； 2)受压塑性区长度较短，受拉塑性区较长； 3)光圆筋裂缝较少而集中，螺纹筋裂缝多而均匀； 4)整个塑性区长度螺纹钢筋比光圆钢筋配筋的构件长。
一、钢筋混凝土塑性铰介绍
1
塑性铰概述
2
受弯构件中的受拉铰
3
压弯构件中的受拉铰
4
塑性铰应用与研究
a
1
概念提出
一 塑性铰概述
钢筋混凝土受弯、偏压等构件的全受力过程中钢筋屈服 后，在荷载无明显增加的情况下，截面的变形可以急剧 增大，称出现了“塑性铰”。
钢筋混凝土塑性铰讲解
如前所述，一个重要的问题仍然是求解等效塑性铰 的长度,虽然可以采用积分计算，但由于实际的曲率 分布函数难以确定，理论计算结果与试验测量结果 往往不吻合。应用中，多以试验得到的经验公式来 估计。
四 塑性铰法的应用与研究 桥梁抗震中塑性铰的应用
公式 lp=0.5h+0.05l
lp=0.08l+0.022dsfy 或lp=（0.4~0.6）h lp=0.08l+9dbl
四 塑性铰法的应用与研究 桥梁抗震中塑性铰的应用
沿顺桥向，连续梁、简支梁桥墩柱的底部区域，连 续刚构桥墩柱的端部区域为塑性铰区域；沿横桥向， 单柱墩的底部区域、双柱墩或多柱墩的端部区域为 塑性铰区域。
四 塑性铰法的应用与研究 桥梁抗震中塑性铰的应用
四 塑性铰法的应用与研究 桥梁抗震中塑性铰的应用
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。
受压铰（混凝土铰）---受压砼发生塑性变形 受拉铰（钢筋铰）---受拉筋产生塑性变形 二者耗能机理不同可以通过弯矩—塑性铰转角曲线 看出。
一 塑性铰概述 塑性铰分类
受拉铰和受压铰的适用及注意
适用 注意
受压铰
超筋梁受弯、 小偏心受压
四 塑性铰法的应用与研究 桥梁抗震中塑性铰的应用
公式 lp=0.5h+0.05l
lp=0.08l+0.022dsfy 或lp=（0.4~0.6）h lp=0.08l+9dbl
四 塑性铰法的应用与研究 桥梁抗震中塑性铰的应用
沿顺桥向，连续梁、简支梁桥墩柱的底部区域，连 续刚构桥墩柱的端部区域为塑性铰区域；沿横桥向， 单柱墩的底部区域、双柱墩或多柱墩的端部区域为 塑性铰区域。
四 塑性铰法的应用与研究 桥梁抗震中塑性铰的应用
四 塑性铰法的应用与研究 桥梁抗震中塑性铰的应用
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。
受压铰（混凝土铰）---受压砼发生塑性变形 受拉铰（钢筋铰）---受拉筋产生塑性变形 二者耗能机理不同可以通过弯矩—塑性铰转角曲线 看出。
一 塑性铰概述 塑性铰分类
受拉铰和受压铰的适用及注意
适用 注意
受压铰
超筋梁受弯、 小偏心受压
midas-gen钢筋混凝土结构静力弹塑性推覆分析解读PPT课件
MIDAS/Gen 培训资料
静力弹塑性分析
分析目的
---曲线的性能控制点 ---层间剪力 ---大震作用下的弹塑性层间位移角 ---出铰状态
操作步骤
---静力分析后进行配筋设计，并更新配筋 ---定义铰特性值，并分配铰 ---定义静力弹塑性分析控制 ---定义静力弹塑性分析工况 ---查看静力弹塑性分析结果
最大迭代/增幅步骤数：
在每次荷载增幅中输入最大迭代次数， 以此为满足结构的平衡条件而进行重复的分 析。
收敛标准：
指定一个容许极限收敛值。如果累加误 差在这个收敛值范围内，则迭代及相应的分 析步骤在达到设定的最大值前将停止迭代且 继续进行随后的分析步骤。
4、定义铰特性值
定义梁铰为弯矩－Y，Z（弯矩铰）； 柱铰为P－My－Mz（轴力弯矩铰）； 墙铰为P－My－Mz（轴力弯矩铰）； 相关有限元理论可参考MIDAS技术手册2关于“静力弹塑性分析”内容
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
5、分配铰
在模型窗口选 择墙（将亮 显），再点 “适用”，从 而将定义的墙 铰分配给墙， 梁与柱按各自 铰类型分配
6、运行静力弹塑性分析
7、查看静力弹塑性分析结果
7、1 查找性能控制点
7、查看静力弹塑性分析结果
7、1 查找性能控制点
性能控制点
性能控制点 所对应的结 构相关结果
7、2 Pushover图形－层剪力
相关有限元理论可参考midas技术手册2关于静力弹塑性分析内容55分配铰分配铰在模型窗口选适用从而将定义的墙铰分配给墙梁与柱按各自铰类型分配66运行静力弹塑性分析运行静力弹塑性分析77查看静力弹塑性分析结果查看静力弹塑性分析结果771查找性能控制点查找性能控制点77查看静力弹塑性分析结果查看静力弹塑性分析结果771查找性能控制点查找性能控制点性能控制点性能控制点所对应的结构相关结果772pushoverpushover图形层剪力图形层剪力773pushoverpushover图形层间位移角图形层间位移角最大弹塑性层间位移角判断是否满足建筑抗震设计规范555条或高规465条要求774铰状态表格统计铰状态表格统计根据出铰情况判断结构的抗震性能根据出铰情况判断结构的抗震性能最大弹塑性层间位移角判断是否满足建筑抗震设计规范555条或高规465条要求775塑性铰状态过程显示塑性铰状态过程显示
静力弹塑性分析
分析目的
---曲线的性能控制点 ---层间剪力 ---大震作用下的弹塑性层间位移角 ---出铰状态
操作步骤
---静力分析后进行配筋设计，并更新配筋 ---定义铰特性值，并分配铰 ---定义静力弹塑性分析控制 ---定义静力弹塑性分析工况 ---查看静力弹塑性分析结果
最大迭代/增幅步骤数：
在每次荷载增幅中输入最大迭代次数， 以此为满足结构的平衡条件而进行重复的分 析。
收敛标准：
指定一个容许极限收敛值。如果累加误 差在这个收敛值范围内，则迭代及相应的分 析步骤在达到设定的最大值前将停止迭代且 继续进行随后的分析步骤。
4、定义铰特性值
定义梁铰为弯矩－Y，Z（弯矩铰）； 柱铰为P－My－Mz（轴力弯矩铰）； 墙铰为P－My－Mz（轴力弯矩铰）； 相关有限元理论可参考MIDAS技术手册2关于“静力弹塑性分析”内容
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
5、分配铰
在模型窗口选 择墙（将亮 显），再点 “适用”，从 而将定义的墙 铰分配给墙， 梁与柱按各自 铰类型分配
6、运行静力弹塑性分析
7、查看静力弹塑性分析结果
7、1 查找性能控制点
7、查看静力弹塑性分析结果
7、1 查找性能控制点
性能控制点
性能控制点 所对应的结 构相关结果
7、2 Pushover图形－层剪力
相关有限元理论可参考midas技术手册2关于静力弹塑性分析内容55分配铰分配铰在模型窗口选适用从而将定义的墙铰分配给墙梁与柱按各自铰类型分配66运行静力弹塑性分析运行静力弹塑性分析77查看静力弹塑性分析结果查看静力弹塑性分析结果771查找性能控制点查找性能控制点77查看静力弹塑性分析结果查看静力弹塑性分析结果771查找性能控制点查找性能控制点性能控制点性能控制点所对应的结构相关结果772pushoverpushover图形层剪力图形层剪力773pushoverpushover图形层间位移角图形层间位移角最大弹塑性层间位移角判断是否满足建筑抗震设计规范555条或高规465条要求774铰状态表格统计铰状态表格统计根据出铰情况判断结构的抗震性能根据出铰情况判断结构的抗震性能最大弹塑性层间位移角判断是否满足建筑抗震设计规范555条或高规465条要求775塑性铰状态过程显示塑性铰状态过程显示
高等钢筋混凝土结构-塑性铰与内力重分布PPT课件
塑性铰与内力重分布
结构的弹性分析：
假定应力应变关系是线性的，结构的位移与荷载关系是线性的。 荷载卸去后，结构会恢复到原来形状无任何残余变形。
结构的塑性分析： 基于考虑材料塑性性质的结构分析。其任务是研究结构处于塑
性状态下的性能，确定结构破坏时所能承受的荷载---极限荷载。
极限荷载：
结构的变形随荷载的增加而增大。当荷载达到某一临界值时，
感谢你的到来与聆听
学习并没有结束，希望继续努力
Thanks for listening, this course is expected to bring you value and help
但人为调整设计弯矩不是任意的
调整幅度越大，支座塑性铰出现就越早，达到极限承载力 时所需要的塑性铰转动也越大
如果转动需求超过塑性铰的转动能力，塑性内力重分布就 无法实现
双向板传力路径
双向板破坏形式
②
②
lx
②
① ②
ly
四边简支矩形板
四边固定板
考虑塑性内力重分布方法虽然利用了连续梁塑性铰出现后的承 载力储备，比按弹性理论计算更为合理且节省材料，但会导致 使用阶段构件的变形较大，应力水平较高，裂缝宽度较大。
似等于极限弯矩； ➢ 仅能单向转动； ➢ 有一定长度区域； ➢ 转动能力有一定限度。
Mu My
P
fy fu-fy
P
塑性铰的转动能力
Ly
u (f fy )dx
0
u (fu fy )Lp
Mu My
P
fy fu-fy Lp Ly
P
塑性转角及塑性铰的转动能力（plastic rotation capacity）
A截面先出现塑性铰，这时M A 3Pl /16 M u
结构的弹性分析：
假定应力应变关系是线性的，结构的位移与荷载关系是线性的。 荷载卸去后，结构会恢复到原来形状无任何残余变形。
结构的塑性分析： 基于考虑材料塑性性质的结构分析。其任务是研究结构处于塑
性状态下的性能，确定结构破坏时所能承受的荷载---极限荷载。
极限荷载：
结构的变形随荷载的增加而增大。当荷载达到某一临界值时，
感谢你的到来与聆听
学习并没有结束，希望继续努力
Thanks for listening, this course is expected to bring you value and help
但人为调整设计弯矩不是任意的
调整幅度越大，支座塑性铰出现就越早，达到极限承载力 时所需要的塑性铰转动也越大
如果转动需求超过塑性铰的转动能力，塑性内力重分布就 无法实现
双向板传力路径
双向板破坏形式
②
②
lx
②
① ②
ly
四边简支矩形板
四边固定板
考虑塑性内力重分布方法虽然利用了连续梁塑性铰出现后的承 载力储备，比按弹性理论计算更为合理且节省材料，但会导致 使用阶段构件的变形较大，应力水平较高，裂缝宽度较大。
似等于极限弯矩； ➢ 仅能单向转动； ➢ 有一定长度区域； ➢ 转动能力有一定限度。
Mu My
P
fy fu-fy
P
塑性铰的转动能力
Ly
u (f fy )dx
0
u (fu fy )Lp
Mu My
P
fy fu-fy Lp Ly
P
塑性转角及塑性铰的转动能力（plastic rotation capacity）
A截面先出现塑性铰，这时M A 3Pl /16 M u
§16-2-极限弯矩、塑性铰和极限状态-PPT
Mu s S1 S2
A
63.3 27.35kN.m
s2
20mm
即 A 1 s A2 s
A 1 A2 A / 2
（2）极限弯矩公式 （仅与材性和截面形状有关）
Mu s A1 y1 s A2 y2 s S1 S2
S1 、S2 —— 分别为A1 、A2对中性轴的静矩。
[例1] 解:
4.静定梁的极限荷载Fpu (静定结构出现一个塑性铰即成为机构) （1）极限荷载FPu —— 结构已变为机构，承载力达到极限，
（4）极限状态 —— 当结构出现足够多的塑性铰而变为机构、 承载力达到极限时，称为极限状态。
3.极限弯矩Mu 的计算 （利用平衡条件可求解）
上部面积A1
上形心
.
.
下部面积A2
下形心
（截面图）
上部合力
y1 y2
下部合力
（极限应力图）
（1）极限状态中性轴 —— 等分截面积
参见图(a)(d), 因纯弯曲，截面法向应力总和为零。
结构处于极限状态时所承受的荷载。 （2）计算方法 —— 根据塑性铰截面的弯矩等于极限弯矩值
(平衡法M) u的条件，利用平衡方程求得。
(机动法在例题中介绍)
[例2] 设有矩形截面梁承受如图所示荷载，
试求其极限荷载FPu。
解：方法一：平衡法
FP
A
B
●
（1）作M图
C
l/2
l/2
由M图可知：在逐渐加载下，
§16-2 极限弯矩、塑性铰和极限状态
1. 矩形截面梁的弹——塑性过程
纯弯曲阶段：应 力 Nhomakorabea分 布应 变 分 布
塑性区 分布
弹性阶段
弹 性
钢筋混凝土梁板结构ppt模版课件
1
2
4
3
整体现浇式楼盖具有整体性好，适应性强，防水性好等优点，适用于下列情况：
楼面荷载较大、平面形状复杂或布置上有特殊要求的建筑物。
对于防渗、防漏或抗震要求较高的建筑物。
高层建筑。
双向板：两个方向弯曲。
单向板：主要在一个方向弯曲；
如图：某四边支撑板，受均布荷载作用。
一.单向板与双向板
01
02
*
C.求某支座最大负弯矩或该支座左右截面最大剪力时，应在该支座 左右两跨布置活荷载，然后隔跨布置。 2.内力计算 （1）对于相应的荷载及其布置，当等跨或跨差小于等于10%时，可直接查表用相应公式计算（如查P.130--136）； （2）公式中的荷载应为折算荷载，其他相同。 3.内力包络图 （1）意义：确定非控制截面的内力，以便布置这些截面的钢筋。 （2）内力包络图的作法：见附图，以五跨连续梁为例加以说明。 步骤1：由于对称性，取梁的一半作图；
*
对于（2）：由于支座约束作用将在板内产生轴向压力，称为薄膜 力或薄膜效应，它将减少竖向荷载产生的弯矩，这种有利作用在计算内力时忽略，但在配筋计算时通过折 减计算弯矩加以调整。 对于（3）：主要为计算简单。 对于（4）：方便查表计算，可由结构力学证明。 2.计算单元和从属面积 （1）计算单元：板—取1米宽板带； （见附图） 次梁和主梁—取具有代表性的一根梁。 （2）从属面积：板—取1米宽板带的矩形计算均布荷载； （见附图） 次梁和主梁—取相应的矩形计算均布和集中荷载。
塑性铰 理想铰 A：能承受（基本不变的）弯矩 不能承受弯矩 B：具有一定长度 集中于一点 C：只能沿弯矩方向转动 任意转动 （3）塑性铰的分类 钢筋铰—受拉钢筋先屈服，适筋截面；（转动大、延性好）； 混凝土铰—混凝土先压碎，超筋截面；（转动小、脆性）。 （4）塑性铰对结构的影响 A：使超静定结构超静定次数减少，产生内力重分布； B：塑性铰出现时，只要结构不产生机动，仍可承受荷载；或者 说，当出现足够的塑性铰，使结构产生机动时，结构才失效。
钢筋混凝土结构设计例2.3塑性铰线法
a y c d x b 直角三角形板
α
θx=1/d、θy=1/c；lx=c、ly=d
《建筑结构设计》 建筑结构设计》课件2013 课件2013版 2013版.东南大学邱洪兴
由式（2.1.8b），内力虚功 U= mc×1/d+ md×1/c=m(c/d+d/c) 由式（2.1.9），外力虚功
1 1 1 1 p (bd + ac) W = p × × bd ×1 + × × ac ×1 = 3 2 6 3 2
由式（2.1.10）虚功方程，可得到
6m ( c / d + d / c ) p= bd + ac
注意到bd+ac=ab、d/c=tanα，上式可以改写成
p= 6m (tan α + 1 / tan α )பைடு நூலகம்ab
令dp/dα=0，求得α=π/4，得到最小的极限荷载
12m pu = ab
《建筑结构设计》 建筑结构设计》课件2013 课件2013版 2013版.东南大学邱洪兴
【例2.3】塑性铰线法 图示直角三角形板，两直角边简支、斜边自由，单位长度塑性 铰线所能承受的弯矩为m，用塑性铰线法计算极限均布面荷载pu 。 〖解〗 假定板的塑性铰线如图所示。该板有 多种破坏机构，但不同的破坏机构可以 用一个变量α来表示。 令塑性铰线与自由边的交点处产生 单位向下的虚位移，则塑性铰线在 x、y轴的转角分量，以及塑性铰线在 x、y轴的投影长度分别为：
α
θx=1/d、θy=1/c；lx=c、ly=d
《建筑结构设计》 建筑结构设计》课件2013 课件2013版 2013版.东南大学邱洪兴
由式（2.1.8b），内力虚功 U= mc×1/d+ md×1/c=m(c/d+d/c) 由式（2.1.9），外力虚功
1 1 1 1 p (bd + ac) W = p × × bd ×1 + × × ac ×1 = 3 2 6 3 2
由式（2.1.10）虚功方程，可得到
6m ( c / d + d / c ) p= bd + ac
注意到bd+ac=ab、d/c=tanα，上式可以改写成
p= 6m (tan α + 1 / tan α )பைடு நூலகம்ab
令dp/dα=0，求得α=π/4，得到最小的极限荷载
12m pu = ab
《建筑结构设计》 建筑结构设计》课件2013 课件2013版 2013版.东南大学邱洪兴
【例2.3】塑性铰线法 图示直角三角形板，两直角边简支、斜边自由，单位长度塑性 铰线所能承受的弯矩为m，用塑性铰线法计算极限均布面荷载pu 。 〖解〗 假定板的塑性铰线如图所示。该板有 多种破坏机构，但不同的破坏机构可以 用一个变量α来表示。 令塑性铰线与自由边的交点处产生 单位向下的虚位移，则塑性铰线在 x、y轴的转角分量，以及塑性铰线在 x、y轴的投影长度分别为：
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。