钢筋混凝土构件的延性与抗震

1、钢筋混凝土构件的延性与抗震,一.单调荷载下钢筋混凝土构件的延性,一些概念 1.延性概念 延性破坏是指构件承载力在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。 2.位移延性系数 反映了曲率延性系数与位移延性系数之间的关系。,3.延性度量 延性通常采用延性比度量，可表示为 式中， 为截面或构件承载力没有明显降低的情况下 的极限变形； 为界面或构件开始去复试的屈服变形。,4.截面曲率延性系数 式中， 为受压边缘混凝土极限压应变； 为受拉钢 筋开始屈服时的应变； ； 为受拉钢筋开 始屈服时的截面受压区相对高度； 为受压混凝土达极 限压应变时的截面受压区相对高度,影响

2、构件延性的因素,纵向配筋率 轴力 约束构件延性,二.反复荷载下钢筋混凝土构件的延性,低周反复加载试验的加载制度： 1.控制作用力加载 通过控制施加于构件上的作用力大小来实现低周反复加载的要求 用来研究构件承载力特征 2.控制位移加载 加载过程中以位移为加载控制值 广义位移包括线位移，转角，曲率等参数 3.控制作用力和控制位移的混合加载 先控制作用力分级加载至构件屈服，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。,不同受力状态下钢筋混凝土构件滞回性能,1.受弯构件滞回性能 在低周反复荷载下钢筋混凝土受弯构件滞回性能决定于 构件破坏特征，钢筋混凝土梁发生弯曲破坏时，钢筋屈

3、服前，其滞回曲线呈稳定的梭形，刚度退化较小，强度 没有降低，骨架曲线与循环加载的荷载变形曲线基本 重合。 2.弯剪构件滞回性能 钢筋混凝土梁发生弯剪破坏时，其滞回曲线呈“捏拢”形 状，根据剪切破坏程度， 滞回环为弓形或反S形。,3.压弯构件滞回性能 钢筋混凝土柱主要承受轴力， 弯矩，剪力作用，根据剪跨 比的不同可分为长住和短柱。 长柱的滞回性能受到纵向配 筋率，轴压比，配箍率等因 素影响。短柱受有剪力，轴 力和弯矩作用，短柱在水平剪力的反复作用下可能发生剪切 破坏，在柱身形成交叉裂缝，随着荷载增加，构建突然破坏。,压弯构件的实验滞回曲线,长柱的剪切破坏照片,短柱的剪切破坏照片,4.受扭构件滞回

4、性能 在循环往复的扭矩作用下，纯扭矩构件出现下裂缝后，刚度 严重退化，滞回曲线呈反S形；压扭构件由于压力的存在延 缓了斜裂缝的开展，滞回曲线相对丰满。 5.梁柱节点滞回性能 节点核心区的滞回性能和延 性特征，可通过节点核心区 荷载剪切变形滞回曲线或 者荷载梁端位移滞回曲线 反映；荷载箍筋应变滞回 曲线也能从一个侧面反映节 点耗能能力。,节点核心区荷载-剪切变形滞回曲线,钢筋混凝土构件恢复力特征曲线模型,双线型模型 三线退化型模型,双线型模型,双线型恢复力特征曲线是一种最简单的恢复力模型，它是 以双折线表示恢复力和位移之间的关系。,三线退化型模型,三线退化型恢复力特征曲线考虑了反复加载过程中构件

5、刚度 的不断退化，曲线有两个转折点分别与混凝土开裂和钢筋屈 服点相对应，较好的反映了钢筋混凝土构件恢复力和位移的 关系。,耗能能力评价,等效粘滞阻尼系数 能量耗散系数 退化率,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,能量耗散系数,结构构件的能量耗散能力，应以荷载-变形滞回曲线所包围的面积来衡量， 能量耗散系数按下式计算,退化率,退化率的大小反映了结构承受反复荷载作用的能力，当退化率较小时，说明 结构有较大的耗能能力，强度退化率按下式计算,反复荷载下钢筋与混凝土之间的粘结力,一.粘结力的组成 粘结应力是指钢筋混凝土构件

6、受力后在钢筋和混凝土接触 面上产生的剪应力。通过界面粘结应力，钢筋和混凝土之 间可进行应力传递和变形协调，使得两种性能不同的材料 能够结合在一起共同工作。 钢筋与混凝土的粘结作用主要由三部分组成：钢筋与混凝 土接触面上的胶结力，混凝土收缩握裹钢筋而产生的摩阻 力，钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。,二.影响因素 影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要有 混凝土强度，保护层厚度及钢筋间距，横向配筋及侧向压 力，钢筋直径和外形等。,钢筋与混凝土的粘结强度随混凝土强度等级提高而增大， 但不与混凝土立方体强度成正比。 钢筋的保护层厚度是指钢筋外皮至构件表面的最小距离， 钢筋外围的混凝土保护层太薄，钢筋受力时可能使外围混 凝土产生径向劈裂而使粘结强度下降。 横向钢筋的存在能