钢筋混凝土构件的延性与抗震
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结构延性与抗震设计地震是人类面临的严重自然灾害之一,常常会造成人身和财产的巨大损失,如:我国的汶川大地震造成直接经济损失人民币8451亿元,间接损失超过2500亿元。
我国属地震多发国家,需要考虑抗震设防的地域辽阔,因此研究结构的抗震性能在我国具有充分的必要性。
要想更好的执行规范就必须明确抗震规范制定的基本思想,明确抗震设计的基本原则。
下面着重从以下几个方面做以阐述。
1 在抗震中结构延性的作用我国抗震设计的基本原则是“小震不坏,中震可修,大震不倒”。
“小震不坏”是指要求结构不受损伤或不需修理仍可继续使用。
“中震可修”是指结构可以有一定程度的损坏,经修复或不经修复仍可继续使用。
“大震不倒”是指结构遭遇“大震”作用时,不应倒塌或发生危及生命的严重破坏。
因为地震的发生太偶然,倘使我们一味地追求结构的强度以保证中震甚至是大震作用下结构不坏,这将会使极大量的材料在绝大部分时间里,甚至在整个寿命期内都处于不能充分发挥作用的状态,这样做是不明智的。
所以我国的抗震设计原则是非常经济和合理的。
在上述设计原则指导下,这就要求结构应具有一定的延性:(1)当小震来临时,应确保所有的结构构件在抵抗地震作用力时,具有足够的强度,使其基本上处于弹性状态。
并通过验算小震作用下的弹性位移共同来保证结构不坏。
处于这个阶段的结构构件不会发生明显的非线性变形,也不必需要采取特殊的构造措施。
(2)当中震来临时,因为结构具有非弹性特征,某些关键部位超过其弹性强度,进入塑性状态。
由于它有一定的延性,延性指当地震迫使结构发生较大的非线性变形时,结构仍能维持其初始强度的能力,是结构超过弹性阶段的变形能力,它是结构抗震能力强弱的标志。
它能够承担塑性变形,使它在变形中能够耗费和吸收地震能量,代价是可能导致较宽的裂缝,砼表皮起壳、脱落,可能有一定的残余变形,但不至于导致安全失效,以达到中震可修的设防目标。
处于这个阶段的结构,对延性就会提出相应的要求,而延性就要靠精心设计的细部构造措施来保证。
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。
钢筋混凝土结构的特点钢筋混凝土(Reinforced Concrete,简称RC)是一种广泛应用于建筑和基础工程中的结构材料。
它的独特特点使其成为许多工程项目的首选材料。
本文将就钢筋混凝土结构的特点进行论述。
1. 强度与延展性:钢筋混凝土结构由混凝土和钢筋组成,混凝土具有较高的压力强度,钢筋则具有较高的拉伸强度。
这种双重材料的组合使得钢筋混凝土结构具备了较高的抗拉强度和承载能力,能够承受较大的荷载作用,同时具备一定的延展性。
2. 耐久性:钢筋混凝土结构具有良好的耐久性,能够长时间抵御环境的侵蚀。
混凝土是一种碱性材料,能够有效阻止钢筋腐蚀,并具备一定的防火性能,有助于保护内部钢筋的完整性。
此外,钢筋混凝土结构还具有较好的抵抗酸碱腐蚀和电化学侵蚀的能力。
3. 施工灵活性:相对于其他结构材料,钢筋混凝土结构在施工过程中具有较大的灵活性。
混凝土可在施工现场现浇,可以根据实际需要进行调整和加固。
此外,钢筋混凝土还可以与其他材料结合使用,如钢结构、木结构等,使得结构设计更加灵活多样。
4. 抗震性能:钢筋混凝土结构在抗震方面表现出色。
混凝土具有较好的抗压强度和抗震性能,而钢筋则具有较高的抗拉强度。
这种组合使得钢筋混凝土结构能够有效地分担和抵抗地震力,保证建筑物在地震中的安全性。
5. 维修与加固便利:钢筋混凝土结构在使用过程中,如遇到破损或需要增加承载能力时,可以进行简单的维修和加固。
相比于其他结构材料,钢筋混凝土结构的维护更加方便和经济。
总结起来,钢筋混凝土结构具有强度与延展性、耐久性、施工灵活性、抗震性能以及维修与加固便利等特点。
这些特点使得钢筋混凝土成为广泛使用的结构材料,为建筑和基础工程提供了可靠的保障。
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。