混凝土延性PPT课件

在现代结构工程中，结构延性，根据近年来国内外地震破坏和试验研究资料，在设计延性框架时应注意以下几点：(1)“强柱弱梁”的设计原则控制塑性铰的位置。(2)梁柱延性设计。(3)“强节点弱元件”的设计原则。(4)韧性结构的优势。(5)影响延性的因素。(1)“强柱弱梁”的设计原则控制塑料铰链的位置。在地震作用下，框架中的塑性铰可能出现在梁或柱上，但铰不允许出现在梁的跨度内。横梁的中跨铰链会造成局部损坏。梁端和柱端的塑性铰链必须具有延展性，以便结构在形成机构之前能够抵抗外部载荷并具有延展性。在框架结构中，不同的塑性铰位置或顺序会导致框架结构的不同失效模式。塑料铰链首先出现在柱子上。当塑性铰出现在薄弱层中柱的上端和下端时，该层成为一个几何可变系统，导致上部结构倒塌。该结构的破坏只与最薄弱层柱的强度和延性有关，而对其他层梁柱的承载力和耗能能力没有影响。对于强柱弱梁结构，塑性铰首先出现在梁中。当部分或全部梁端出现塑性铰时，结构仍能继续承受外部载荷。只有当塑料铰链也出现在柱子底部时，结构才会失效。(2)梁柱的延性设计应遵循以下原则：1)“强剪弱弯”设计原则控制构件的破坏模式；2)梁、柱的剪跨比有限；3)梁、柱的剪压比有限；4)限制柱的轴压比并采取其他措施；5)箍筋是6)纵筋的配筋率；1)“强剪弱弯”设计原则控制构件的破坏模式；当截面破坏时，挠度较大的梁或柱可以达到较好的延性，吸收和耗散地震能量，使内力重分布得到充分发展；然而，当受到大的剪切力时，钢筋混凝土梁和柱经常表现出脆性破坏。因此，在框架梁、柱的设计中，构件的抗剪承载力应大于其抗弯承载力，以使构件能够承受延性好的弯曲损伤，避免延性差的剪切损伤，并保证构件在出现塑性铰后不会过早剪切掉。这是“强剪弱弯”的设计原则，实际上是控制构件的破坏模式。梁柱的剪跨比反映了构件截面上弯矩和剪力的相对大小。它是影响梁柱极限变形能力的主要因素之一，对构件的破坏模式有着非常重要的影响。例如，柱的剪跨比(m和v分别是截面承受的弯矩和剪力，hc是柱截面的高度)。试验研究表明，剪跨比2的柱属于长柱。只要结构合理，通常会发生延性好的弯曲破坏。当剪跨比1.52的柱为短柱时，柱将主要受剪破坏。当混凝土强度等级提高或提供足够的箍筋时，也可能发生具有一定延性的剪压破坏。然而，当剪跨比1.5为非常短的柱时，柱的破坏模式为脆性剪切斜拉索破坏，延性很小，设计中应避免。(3)梁柱的剪压比有限。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大，在箍筋充分发挥作用之前，构件会过早出现脆性斜压破坏。此时此刻，增加箍筋的数量是没有意义的。因此，设计中应限制剪压比()，即梁截面的平均剪应力，以便箍筋的数量不要太多。同时，它能有效地防止早产表1柱轴压比限值。5)箍筋。震害表明梁端和柱端破坏严重，是框架梁、柱的薄弱部位。因此，根据强剪弱弯原则设计的箍筋主要布置在梁端和柱端的塑性铰区，称为箍筋加密区。塑性铰区设置足够的箍筋，可以约束核心混凝土，显著提高塑性铰区混凝土的极限应变值，提高抗压强度，防止斜裂缝的发展，从而充分发挥塑性铰的变形和耗能能力，提高梁柱的延性；此外，钢箍用作纵向钢筋的侧向支撑，以防止纵向钢筋弯曲，并充分发挥纵向钢筋的抗压强度。因此，规范规定箍筋必须在框架梁端和柱端的塑料铰链区域加密。结果表明，单筋钢筋混凝土梁的变形能力随着截面混凝土受压区相对高度x/h0的减小而增大，随着配筋率的增大、钢筋屈服强度的增大和混凝土强度等级的降低而增大，延性性能下降。因此，规范规定了具有第一、第二和第三地震等级的框架梁的x/h0和max。同时，框架梁也应满足最小配筋率的要求。但是，为了防止框架柱在地震作用下过早进入屈服阶段，增加柱屈服时的变形能力，提高柱的延性和耗能能力，所有纵向钢筋的配筋率不应过小。(3)“强节点、弱构件”的设计原则是，在结构设计过程中，由于节点区应力条件复杂，各节点不发生脆性剪切破坏时，才能充分发挥梁柱的承载力和变形能力。也就是说，在梁和柱的塑性铰序列完成之前，不能过早破坏连接区域。在实际设计中，为了保证框架结构的延性，抗震设计规范根据抗震等级调整不同性质构件承载力的内力或构件之间的相对承载力，并根据规定的结构要求满足延性要求。内力调整系数随地震等级变化：一级地震等级根据实际配筋调整内力；根据设计内力调整第二和第三抗震等级。对于结构要求，根据不同的抗震等级规定了截面形式、尺寸限值、材料规格、配筋率和结构形式。(4)韧性结构的优势。首先，损坏前有明显迹象，损坏过程缓慢，财产损失减少。因此，可以采用较小的安全和可靠性计算。其次，还有意外荷载，如意外超载、荷载逆转、温度上升或地基沉降引起的附加内力等。具有很强的承载和平衡能力。然而，在设计中通常不考虑这些因素，因此韧性材料的后期变形能力可用作上述情况的安全储备。第三，有利于超静定结构内力的充分重新分配。延性结构允许构件的某些关键部分具有一定的转动能力，形成塑性铰区并产生内力的重新分布，从而使得超静定钢筋混凝土结构能够根据塑性方法进行设计。获得良好的弯矩分布，配筋合理，节省材料，施工方便。第四，在承受动力作用的情况下(如振动、地震、爆炸等)。)，可以减少惯性力，吸收更多的动能，减少动力反应，降低损伤程度，防止结构倒塌，有利于修复。第五，延性结构的后期变形能力可以作为各种意外情况下的安全储备。另外，结构的延性是保证但是，对于承受一定荷载的框架，如果混凝土强度过高，梁、柱的截面尺寸会减小，混凝土的受剪截面也会相应减小。在一定配箍率下，其抗剪承载力会降低，不利于其抗震性能。钢筋的变形直接影响结构的延性。为了使结构在生产塑料铰链时具有良好的变形能力以吸收或消耗能量，应使用具有较好延性的钢筋。柱的轴压比和轴压比是影响框架结构延性的重要因素。柱的延性随着轴压比的增加而降低，当轴压比超过极限值时会发生脆性破坏。在抗震设计中，应控制柱的轴压比不超过限值，以免造成大偏压破坏和高延性。规范规定当框架-剪力墙对应于第一、第二和第三抗震设防时，轴压比限值分别为0.7、0.8和0.9。这里规定的轴压比限值是指柱轴压比设计值与柱轴压比承载力设计值的比值。根据箍筋的构造要求，沿梁纵向布置的闭合箍筋不仅能防止脆性剪切破坏，还能约束受压区的混凝土。约束混凝土的极限压缩应变能增加。箍筋布置越密，直径越厚，约束效果越大，构件的延性改善越大。特别是在过度加固的情况下，箍筋对延性有更显著的影响。纵筋率和钢筋屈服强度随着纵筋率和钢筋屈服强度的增加而增加，混凝土相对受压区高度增加，截面延性降低。然而，在混凝土受压区设置受压钢筋可以降低相对受压区的高度，提高构件的延性。因此，应限制纵向受拉钢筋的配筋率和高强度钢筋的使用，以确保结构具有足够的延性。剪跨比反映了构件截面上弯