【结构设计】框架结构的延性设计详解

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延性框架的设计

延性框架的设计

延性框架的设计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。

钢筋混凝土框架结构延性设计的探讨

钢筋混凝土框架结构延性设计的探讨

钢筋混凝土框架结构延性设计的探讨0.引言在我国当前的高层建筑当中,对于钢筋混凝土的运用是非常广泛和普遍的,而钢筋混凝土的框架结构因为具有十分稳定的延性,所以使得其也成为了现代很多高层建筑所主要采用的结构形式之一。

这种建筑结构在当前来说,更多的运用在了地震的防护区域,因为这种结构形式具有非常好的抗震性能,但是如果这种框架结构不进行有效的延性设计,那么在较大的自然灾害发生的时候或者是在地震到来的时候,就会产生比较严重的后果,甚至会诱发更大的灾害。

接下来,笔者将在本研究中将主要以建筑钢筋混凝土框架结构延性设计为例,对建筑钢筋混凝土狂接结构设计方面的问题做出简要分析,并简单谈一谈自己的主观看法。

1.建筑钢筋混凝土框架结构的设计原则在高层建筑的框架结构设计当中,应该遵循刚柔相互协调的这一原则,这可以保证高层建筑拥有一定的延性[1]。

而且,笔者认为在抗震撼方面还需要遵循多道设计的原则,这样,如果第一道抗侧力构件受到了破坏,那么接下来的第二道防线和第三道防线就会立即作出接替,这样便能够更好地挡住各种震撼力的冲击。

对于保证建筑物不会因为震撼而倒塌起到了一定的支撑作用。

此外,笔者认为在高层建筑的抗震设计当中还需要对选择作出一定的规定,在选材上,高层建筑要遵循轻质量高强度的原则,建筑材料不单单需要具备足够的形变能力和强度,而且材料的自重也应当尽可能的轻一些[2]。

这样,即便是因为很强大的震撼而造成高层建筑的坍塌,那么轻质的材料对人体所造成的伤害也会适当的降低很多。

2.建筑钢筋混凝土框架结构的延性设计2.1梁柱的延性设计如果想要保证建筑物的框架结构具有更高的延性,那么首先需要保证这个建筑物的框架梁祝具有足够的延性。

梁柱的延性和梁柱界面的塑性铰的转动力有十分重要的关系,所以框架结构的抗震设计最关键的就是对梁柱塑性铰进行设计。

笔者认为在对其进行设计的时候需要遵照强剪弱弯的原则。

钢筋混凝土梁柱在如果受到了较大的剪力,那么一般就会呈现出脆弱性的破坏[3]。

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。

钢筋混凝土框架结构的延性设计

钢筋混凝土框架结构的延性设计

可 有效 地 防 止斜 裂 缝 过 早 出现 。减 轻 混
凝 土 碎 裂程 度 。这 实 质 上也 是 对 构 件 最 小 截面 尺 寸的要 求 。
破坏 ,柱 的纵 向受 力 钢 筋总 配 筋 率不 得
少于 1 % 、0 8 0 .%、0 7 %、0 6 %、 ( 相
应 于 一 、二 、三 、四级 抗 震 等 级 ),角
混 凝 土 框 架 强 柱 弱 梁 的概 念 设 计
由 于 梁 截 面 高 度 较 高 , 且 与 现 浇
楼板 组成 T 截 面 构 件 共 同工 作 ,形 成 形 强梁 弱 柱 ,导 致 柱 子破 坏 ,房 屋倒 塌 。
限 制 剪 压 比 即 梁 、 柱 截 面 的平 均 剪 应 力 ,使 箍 筋 数量 不 至 于 太 多 , 同 时 ,也
具 体 的 做 法
第 一 , 剪 跨 比限 制 。 剪 跨比 反映 柱
了构件 截 面 承 受 的 弯矩 与 剪 力 的相 对 大
小 。它是影 响柱极 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。 因此柱 的剪跨 比宜控 制在 2 以上。 0
是 框 架 梁 、柱 的薄 弱部 位 。 当框架 柱 断
面相 对 较 大 ,在 梁 端 箍筋 加 密 ,形 成 弯
技术创新 l I N TEP E r 1 DRN I - ]E0 [广 N ER RS -
LJ C TURE UL
钢 筋 混 凝 土框 架 结 构 的 延 性 设 计
文, 廖辉 “ 柱 弱 梁 ” 、 “ 剪 弱 弯 ”等 是 强 强 建筑 结构设计 中非 常重 要 的概 念。 简单地
在最后 失效 ,我们故意 把梁设计 成相对 薄 弱的环 节 ,使 其破坏在 先 ,以最 大限 度减

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

如何实现建筑框架结构抗震延性

如何实现建筑框架结构抗震延性

如何实现建筑框架结构抗震延性结构抗震的本质就是结构在地震作用下通过塑性变形耗散和吸收能量的能力,提高结构的变形能力和结构抗震性能。

本文结合现行《混凝土结构设计规范》和《建筑抗震设计规范》相关规定,分析了钢筋混凝土框架结构延性设计的基本思想和基本公式要求,以及保证结构抗震延性的基本构造措施。

一、框架结构的延性设计框架结构主要由框架梁、框架柱和梁柱节点组成。

框架结构的延性很大程度上取决于框架梁和框架柱构件本身的延性和屈服弯矩。

在地震作用下,框架经历加载和卸载的过程,即吸收和释放能量的循环,循环能量的差值即为结构或构件在地震作用下耗能的过程。

结构吸收的地震能量可以由力—位移曲线所包围的面积来表示,如图1。

(a)力-位移曲线的前期(b)力-位移曲线的后期图1力—位移曲线1.1框架梁的延性設计框架梁的延性设计可以从正截面抗弯和斜截面抗剪两个方面进行设计。

1.1.1框架梁正截面延性设计框架梁正截面破坏形式有三种:少筋破坏、适筋破坏和超筋破坏。

少筋破坏即梁受拉区配置纵向钢筋数量较少,因此在弯矩作用下,受拉区混凝土一开裂,受拉钢筋即屈服,甚至进入强化阶段,构件破坏。

为此,《规范》9.5.1条表9.5.1对最小配筋进行控制,防止出现少筋梁脆性破坏,即ρmin≥max0.2%,45ftfy% (1)式中ft——混凝土抗拉强度设计值;fy——纵筋抗拉强度设计值。

超筋破坏即纵向受拉钢筋配置量较多,在弯矩作用下钢筋未屈服而受压区混凝土破碎,属破坏较突然的脆性破坏。

为此,《规范》第7.2.1条在计算构件受压区高度时规定了式(2)的限制条件,同时《抗规》6.3.3条第1款对不同抗震等级的框架梁的最大配筋率进行了限制,以防止出现超筋梁破坏。

x≤ξbh0 (2)式中x——截面受压区高度;ξb——界限受压区高度;h0——截面有效高度。

为保证梁处于适筋状态,设计结果除满足式(1)、(2)外还需满足:ρmax≤ξbα1fcfy (3)x≥2a' (4)式中α1——受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值,取值参见《规范》第7.1.3条;fc——混凝土抗压强度设计值;a'——受压区全部纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离。

钢筋混凝土框架结构的延性设计分析

钢筋混凝土框架结构的延性设计分析

钢筋混凝土框架结构的延性设计分析引言钢筋混凝土框架结构广泛应用于建筑工程中,具有较强的抗震性能。

而延性作为结构的一个重要指标之一,对于保证结构在地震荷载下具有较好的性能至关重要。

本文将对钢筋混凝土框架结构的延性设计进行分析,包括延性的概念和重要性、延性设计的方法与原则等内容。

一、延性的概念和重要性延性是指结构在超过弹性阶段后,仍能继续变形并能对震动能量进行吸收和耗散的能力。

具有较好延性的结构可以在地震发生时发生弹塑性变形,将地震能量分散到整个结构中,降低震害程度,保护人员的生命安全。

延性的设计目标是确保结构在剧烈振动中不发生破坏,并能恢复到震前状态。

因此,延性设计在抗震设计中的重要性不言而喻。

二、延性设计的方法与原则1.选用合理的构件形式:合理的构件形式可以提高结构的延性。

例如,在地震力作用下,剪力墙、框架柱等构件具有较好的延性,可以通过适当增加构件尺寸或设置加劲梁、剪力墙等来提高结构的延性。

2.合理选择材料:材料的性能直接影响结构的延性。

需要合理选择混凝土和钢筋的等级和数量,以确保在弯剪承载力下,结构能够实现一定的延性要求。

3.设计适当的屈服形态:结构的变形形态对其延性有重要影响。

通过合理设计构件的屈服形态,如屈服机构或软肢连接等,可以使结构在地震作用下产生一定的塑性变形。

4.合理设计剪力墙开孔或剪力墙梁空挑:通过剪力墙开孔或剪力墙梁空挑的设计,可以提高结构的延性。

剪力墙开孔或剪力墙梁空挑的设置应满足结构刚度和强度的要求,同时考虑到结构延性的需要。

5.增加结构的耗能能力:通过合理设置耗能装置,如阻尼器、剪力墙分段等,可以提高结构的延性。

耗能装置能有效吸收震动能量,减小结构应力和变形。

三、实例分析以一座居住建筑的钢筋混凝土框架结构为例进行延性设计分析。

通过对该建筑的结构形式、构件形态、材料等进行合理设计,提高结构的延性。

1.结构形式:选择合适的框架结构形式,确保结构整体稳定。

2.构件形态:增加主要构件的尺寸,如增加柱截面尺寸和加劲梁的设置,提高结构的抗震性能和延性。

【结构设计】框架结构的延性设计详解

【结构设计】框架结构的延性设计详解

框架结构的延性设计详解1.框架梁的延性影响框架梁延性(Ductility)的因素主要包括:纵筋配筋率(Reinforcement ratio)、剪压比(Shear-compression ratio)、跨高比(Span-depth ratio)、配箍率(Stirrup ratio).(1)纵筋配筋率(Reinforcement ratio).梁的延性(Ductility)指标可以用截面的弯矩--曲率曲线来衡量.因为截面曲率(Sectional curvature)和截面受压区高度成反比,因此构件截面的变形能力也可以用截面达到极限状态时的相对受压区高度(Relative height of compression zone)来表示.下图为单筋矩形截面梁的计算简图,由图及上式可知,纵筋配筋率越大,相对受压区高度越大,截面曲率越小,截面变形能力越小.下图为某双筋矩形截面梁受弯时弯矩与曲率的关系,由图可以看出,当纵筋配筋率(Reinforcement ratio)增加时,强度可以提高,但是延性会变差.当受压区高度为0.25至0.35范围时,梁的位移延性系数可达3~4.因此,抗震规范中对于梁的纵筋配置,有如此规定:“梁端计入受压钢筋的混凝土受压区高度和有效高度之比,一级不应大0.25,二、三级不应大于0.35”;“梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5%”.(2)剪压比(Shear-compression ratio)剪压比(Shear-compression ratio)指的是梁载面“名义剪应力V/(bh0)”与混凝土轴心抗压强度(Axial compressive strength)设计值fc的比值.试验表明:梁塑性铰区的截面剪压比对梁的延性、强度、刚度有显著的影响.剪压比越大,梁的强度、刚度越差,当剪压比大于0.15时,增加箍筋(Stirrup)配置量已经不能产生良好的效果了.因此,在结构设计中应该注意梁的剪压比不能过大.如抗震设计规范规定,对于跨高比大于2.5的梁,组合的剪力设计值应该满足如下条件:由上述公式可以看出,对于剪压比的设计条件,其实质是控制梁的截面不能过小.如果剪压比不满足要求时,需要加大梁截面.(3)跨高比(Span-depth ratio)跨高比指的是梁净跨与梁高比.试验表明:梁的跨高比对梁的抗震性能(延性)有明显的影响.当梁的跨高比小于2时,剪切变形的比重加大,极易发生以斜裂缝为主要特征的破坏,梁的延性降低.以下图所示的梁,可以明显的看出,梁的变形主要是弯曲变形.但是,如果跨度不变,随着梁的高度增加,梁的变形特性将会发生改变.如下图所示,对于这样的梁,还能“弯”吗?它的变形主要是剪切变形.因此,抗震规范中规定“梁的跨高比不宜小于4”.这一点,给我们设计的提示是,当梁的设计内力较大时,若截面承载力不满足要求,需要加大截面面积时,宜首先考虑加大梁的宽度,而不是高度.(4)配箍率(Stirrup ratio)在塑性铰(Plastic Hinge)区配置足够的封闭箍筋,对提高塑性铰的转动能力是十分有效的(在满足剪压比的前提下).配置足够的箍筋(Stirrup),对防止梁受压纵筋过早压屈、提高塑性铰区内混凝土的极限压应变(ultimate compression strain)以及防止斜裂缝的开展都有很好的作用,因此保证一定的配箍率有利于充分发挥塑性铰的变形和耗能能力.在工程设计中,在框架梁的塑性铰区范围内,箍筋(Stirrup)必须加密.2.框架柱的延性影响框架柱延性的因素主要包括:剪跨比、轴压比、配箍率及纵筋配筋率.(1)剪跨比(Shear-span Ratio)剪跨比是反映柱截面弯矩和剪力比值的一个参数,表示为M/(V·h0)(h0为柱截面高度),它所表达的是截面上弯矩和剪力的比值.如果截面上弯矩越大,那么构件将会是以受弯为主,破坏形式将是延性,有利于抗震;反之,如是截面剪力过大,截面的破坏形式将是脆性剪切破坏.试验表明,剪跨比大于2的柱,为长柱,柱的破坏形式为压弯型,延性较好;当剪跨比在[1.5,2.0]之间时,为短柱,柱破坏形式以剪切变形为主,有一定的延性;当剪跨比小于1.5时,为极短柱,柱的破坏为剪切破坏,延性极差,一般设计中就避免.那么,这个参数为何叫做“剪跨比”呢?哪能体现出“跨”的概念呢?看下图就可以理解了.图中所示为一根简支梁,在两个集中荷载作用下的弯矩图和剪力图.以左边集中荷载作用处的位置为例,该截面的剪力V=P,弯矩M=P·a.那么,该截面处的剪跨比为M/(V·h0)=(P·a)/(P·h0)=(P·a)/(P·h0)=a/h0,可见,在这种受力情况下,剪跨比可以表达为荷载作用点和支座之间的距离(a)与梁的截面高度(h0),而荷载作用点和支座之间的距离(a)称之为“剪跨”,这就是剪跨比的来历.抗震设计规范中规定,剪跨比大于2的柱和抗震墙,需满足下式:剪跨比不大于2的柱和抗震墙、部分框支抗震墙结构的框支柱和框支梁、以及落地抗震墙的底部加强部位:(2)轴压比(Axial-compression Ratio)轴压比是结构设计中另一个非常关心的参数.这里的“轴”指的是柱子的轴力,“压”指的是柱子的混凝土的抗压强度,轴压比的计算公式为N/(fc·b·h0),这里N是柱子的轴力,fc·为混凝土的抗压强度,b和h0分别为截面的宽度和高度.下图为位移延性比与轴压比的曲线,可以看出,随着柱子的轴压比增加,柱子的延性变差.关于柱子箍筋的配置要求,请参考抗震设计规范6.3.9条文内容.(4)纵筋配筋率试验研究表明:柱截面在纵筋发生屈服后的转动能力,主要受纵向钢筋配筋率的影响,且大致随纵筋配筋率的增大而线性的提高.因此,为避免柱过早进入屈服阶段,保证柱的延性,柱的全部纵筋的配筋率也不能过小.关于柱子纵筋配筋率的要求,请参考抗震设计规范6.3.7和6.3.8条文内容.。

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框架结构的延性设计详解
1.框架梁的延性
影响框架梁延性(Ductility)的因素主要包括:纵筋配筋率(Reinforcement ratio)、剪压比(Shear-compression ratio)、跨高比(Span-depth ratio)、配箍率(Stirrup ratio).
(1)纵筋配筋率(Reinforcement ratio).
梁的延性(Ductility)指标可以用截面的弯矩--曲率曲线来衡量.因为截面曲率(Sectional curvature)和截面受压区高度成反比,因此构件截面的变形能力也可以用截面达到极限状态时的相对受压区高度(Relative height of compression zone)来表示.
下图为单筋矩形截面梁的计算简图,由图及上式可知,纵筋配筋率越大,相对受压区高度越大,截面曲率越小,截面变形能力越小.
下图为某双筋矩形截面梁受弯时弯矩与曲率的关系,由图可以看出,当纵筋配筋率(Reinforcement ratio)增加时,强度可以提高,但是延性会变差.当受压区高度为0.25至0.35范围时,梁的位移延性系数可达3~4.因此,抗震规范中对于梁的纵筋配置,有如此规定:“梁端计入受压钢筋的混凝土受压区高度和有效高度之比,一级不应大0.25,二、三级不应大于0.35”;“梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5%”.
(2)剪压比(Shear-compression ratio)
剪压比(Shear-compression ratio)指的是梁载面“名义剪应力V/(bh0)”与混凝土轴心抗压强度(Axial compressive strength)设计值fc的比值.试验表明:梁塑性铰区的截面剪压比对梁的延性、强度、刚度有显著的影响.剪压比越大,梁的强度、刚度越差,当剪压比大于0.15时,增加箍筋(Stirrup)配置量已经不能产生良好的效果了.因此,在结构设计中应该注意梁的剪压比不能过大.如抗震设计规范规定,对于跨高比大于2.5的梁,组合的剪力设计值应该满足如下条件:
由上述公式可以看出,对于剪压比的设计条件,其实质是控制梁的截面不能过小.如果剪压比不满足要求时,需要加大梁截面.
(3)跨高比(Span-depth ratio)
跨高比指的是梁净跨与梁高比.试验表明:梁的跨高比对梁的抗震性能(延性)有明显的影响.当梁的跨高比小于2时,剪切变形的比重加大,极易发生以斜裂缝为主要特征的破坏,梁的延性降低.
以下图所示的梁,可以明显的看出,梁的变形主要是弯曲变形.
但是,如果跨度不变,随着梁的高度增加,梁的变形特性将会发生改变.如下图所示,对于这样的梁,还能“弯”吗?它的变形主要是剪切变形.
因此,抗震规范中规定“梁的跨高比不宜小于4”.这一点,给我们设计的提示是,当梁的设计内力较大时,若截面承载力不满足要求,需要加大截面面积时,宜首先考虑加大梁的宽度,而不是高度.
(4)配箍率(Stirrup ratio)
在塑性铰(Plastic Hinge)区配置足够的封闭箍筋,对提高塑性铰的转动能力是十分有效的(在满足剪压比的前提下).配置足够的箍筋(Stirrup),对防止梁受压纵筋过早压屈、提高塑性铰区内混凝土的极限压应变(ultimate compression strain)以及防止斜裂缝的开展都有很好的作用,因此保证一定的配箍率有利于充分发挥塑性铰的变形和耗能能力.在工程设计中,在框架梁的塑性铰区范围内,箍筋(Stirrup)必须加密.
2.框架柱的延性
影响框架柱延性的因素主要包括:剪跨比、轴压比、配箍率及纵筋配筋率.
(1)剪跨比(Shear-span Ratio)
剪跨比是反映柱截面弯矩和剪力比值的一个参数,表示为M/(V·h0)(h0为柱截面高度),它所表达的是截面上弯矩和剪力的比值.如果截面上弯矩越大,那么构件将会是以受弯为主,破坏形式将是延性,有利于抗震;反之,如是截面剪力过大,截面的破坏形式将是脆性剪切破坏.
试验表明,剪跨比大于2的柱,为长柱,柱的破坏形式为压弯型,延性较好;当剪跨比在[1.5,2.0]之间时,为短柱,柱破坏形式以剪切变形为主,有一定的延性;当剪跨比小于1.5时,为极短柱,柱的破坏为剪切破坏,延性极差,一般设计中就避免.
那么,这个参数为何叫做“剪跨比”呢?哪能体现出“跨”的概念呢?看下图就可以理解了.图中所示为一根简支梁,在两个集中荷载作用下的弯矩图和剪力图.以左边集中荷载作用处的位置为例,该截面的剪力V=P,弯矩M=P·a.那么,该截面处的剪跨比为M/(V·h0)=(P·a)/(P·h0)=(P·a)/(P·h0)=a/h0,可见,在这种受力情况下,剪跨比可以表达为荷载作用点和支座之间的距离(a)与梁的截面高度(h0),而荷载作用点和支座之间的距离(a)称之为“剪跨”,这就是剪跨比的来历.
抗震设计规范中规定,剪跨比大于2的柱和抗震墙,需满足下
式:
剪跨比不大于2的柱和抗震墙、部分框支抗震墙结构的框支柱和框支梁、以及落地抗震墙的底部加强部位:
(2)轴压比(Axial-compression Ratio)
轴压比是结构设计中另一个非常关心的参数.这里的“轴”指的是柱子的轴力,“压”指的是柱子的混凝土的抗压强度,轴压比的计算公式为N/(fc·b·h0),这里N是柱子的轴力,fc·为混凝土的抗压强度,b和h0分别为截面的宽度和高度.下图为位移延性比与轴压比的曲线,可以看出,随着柱子的轴压比增加,柱子的延性变差.
关于柱子箍筋的配置要求,请参考抗震设计规范6.3.9条文内容.
(4)纵筋配筋率
试验研究表明:柱截面在纵筋发生屈服后的转动能力,主要受纵向钢筋配筋率的影响,且大致随纵筋配筋率的增大而线性的提高.因此,为避免柱过早进入屈服阶段,保证柱的延性,柱的全部纵筋的配筋率也不能过小.
关于柱子纵筋配筋率的要求,请参考抗震设计规范6.3.7和
6.3.8条文内容.。

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