钢筋混凝土柱延性设计方法研究

钢筋混凝土柱构件弹塑性位移与延性计算方法蔡准【摘要】介绍了一种通过积分计算侧移的方法,利用各截面的曲率分布,计算屈服位移和极限位移,通过计算把握钢筋混凝土柱构件的位移性能获得柱构件的弹塑性位移,并求得该状况下柱构件的位移延性,从而由曲率分布获得构件位移延性性能,该方法简单实用,便于操作,值得推广。

%This thesis introduces integral calculating sidesway method,uses the section curvature,and calculates yield displacement and ultimate displacement.Through calculation,it grasps the displacement performance of reinforced concrete member,and obtains the elastic-plastic displacement of the column member,and acquires the displacement ductility of the column member,and further gets the displacement ductility performance through curvature distribution.This method is simple and practical and operational.Thus,it is worth promoting.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)010【总页数】3页(P30-32)【关键词】钢筋混凝土柱构件;截面曲率;极限位移;位移延性【作者】蔡准【作者单位】西安建筑科技大学,陕西西安710055【正文语种】中文【中图分类】TU375.30 引言结构基于位移性能的抗震设计方法中，经常涉及结构的延性的概念。

混凝土结构结构钢筋延性的意义及设计要点摘要：本文首先简述了钢筋混凝土结构抗震承载能力设计机理，其次介绍了结构进入塑性阶段的铰破坏机制，重点分析了不同破坏机制的优缺点，最后介绍了使结构达到理想破坏铰机制的承载能力级差设计法。

关键词：抗震设计、方法、途径地震是地壳相对运动、相互挤压所引起的大规模地面振动。

其对建筑结构危害极大，继而危及人类的生命财产安全。

因此必须对地震区的建筑结构进行必要的抗震设计。

但地震又是偶然发生的，其发生频率体现出概率意义上的统计规律。

在结构的使用期限内可能不发生设防的地震或不发生地震。

因此，充分、合理的利用抗震资源具有经济意义上的必要性。

一、抗震设计途径1.在抗震设计时，我们有这样两种途径。

一是按设防烈度即中震对应的地震作用来进行结构的承载力弹性设计，使其在遭遇中震时保持在弹性范围内。

另一种是适度降低设计地震作用的取值，按众值烈度即小震对应的地震作用进行结构的承载力弹性设计。

2.按第二种思路设计时，当结构遭遇设防烈度地震（中震）或罕遇地震（大震）时，结构将不可避免地进入塑性阶段，从而使结构的变形增大。

考察构件在地震力作用下反应可以发现，一些构件如框架梁在梁端出现塑性铰后，仍然具有很大的延性变形能力，且其承载力不显著降低。

而柱端在出现塑性铰后也具有一定的延性变形能力（受轴压比控制）。

可见要使结构具有一定的屈服后变形能力是行得通的。

3.考虑发挥结构的潜在抗震塑性变形能力，是第二种结构抗震设计思路的根基。

这就是二十世纪80年代到90年代中期发展起来的地震力设计法。

同时，如何确保结构构件屈服后能够达到预期的延性性能、不发生类似剪切的脆性破坏且不丧失承载力；如何使结构达到理想的破坏机制，使设计者能了解在结构遭遇超过设计地震作用时的结构性能；是随着地震力设计法发展应用而来的重要研究课题。

二、设计地震力取值1.为什么可以取较低的设计地震力而使结构在超越设计地震作用时进入塑性态？不同设计地震力取值水准下的模型化P-Δ关系图如上图所示，当结构按未折减的设防烈度水准地震力Pe设计时，为OA线。

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。

钢筋混凝土框架结构的延性设计作者：廖辉来源：《现代企业文化·理论版》2011年第02期“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等是建筑结构设计中非常重要的概念。

简单地说，虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体，但各个构件担任的角色不尽相同，按照其重要性也就有轻重之分。

一旦不可意料的破坏力量突然袭来，各个构件协作抵抗的目的，就是为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁，在建筑结构中，柱倒了，梁会跟着倒；而梁倒了，柱还可以不倒的。

可见柱承担的责任比梁大，柱不能先倒。

为了保证柱是在最后失效，我们故意把梁设计成相对薄弱的环节，使其破坏在先，以最大限度减少可能出现的损失。

以下就钢筋混凝土框架结构的主要构件来分别阐述延性设计的理念。

什么是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形截面构件共同工作，形成强梁弱柱，导致柱子破坏，房屋倒塌。

框架结构的弹塑性分析表明，强震作用下，梁端实际达到的弯矩与其正截面受弯承载力是相等的，柱端实际达到的弯矩也与其偏压下的受弯承载力相等。

这是地震作用效应的一个特点。

因此，所谓“强柱弱梁”指的是：节点处梁端实际受弯承载力和柱端实际受弯承载力之间满足下列不等式：这种概念设计，由于地震的复杂性、楼板的影响和钢筋屈服强度的超强，难以通过精确的计算真正实现。

国外的抗震规范多以设计承载力来衡量或将钢筋抗拉强度乘以超强系数来实现。

《建筑抗震设计规范》的规定，只在一定程度上减缓柱端的屈服。

一般采用适当增大柱端弯矩设计值的方法，其取值体现了抗震等级的差异。

具体的做法第一，柱剪跨比限制。

剪跨比反映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2.0以上。

第二，梁、柱剪压比限制。

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多，则箍筋在充分发挥作用之前，构件将过早呈现脆性斜压破坏，这时再增加箍筋用量已没有意义。

钢筋混凝土框架结构的延性设计分析导言随着房屋建筑层数的增高，在地震设防地区的结构延性设计至关重要。

本文分析了影响抗震结构延性设计的主要因素及其实现延性设计的机理与方法。

结构的延性在抗震设计中的重要性及概念在我国的高层建筑中，钢筋混凝土结构应用最为普遍，其中钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式。

因为其具有足够的强度、良好的延性和较强的整体性，目前广泛应用于地震设防地区。

钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能，然而未经合理设计的框架结构会在地震作用下产生较严重的震害。

结构抗震的本质就是延性，延性是指结构或构件在承载能力没有显著下降的情况下承受变形的能力。

破坏前无明显预兆，力-变形曲线达到最大承载力后突然下跌形成明显尖峰的构件（结构）称为脆性构件（结构）。

破坏前有明显预兆，力-变形曲线在最大承载力附近存在明显的平台，能承受较大变形而承载力无显著降低的构件（结构）称为延性构件（结构）。

1.结构抗震的延性设计大量的实验研究和地震实例表明，在地震（尤其是罕遇地震）作用下，建筑结构大都会进入弹塑性状态，出现弹塑性变形。

延性设计，即使结构在构件屈服之后仍具有足够的变形能力，依靠结构的弹塑性变形来消耗地震能量，保证屈服部分发生延性破坏，避免结构发生脆性破坏和整个结构的倒塌。

这种设防思想在新的建筑抗震设计规范中具体化为“小震”（在房屋服役期内最可能遭遇的强烈地震或常遇地震）不坏，“中震”（基本烈度地震）可修和“大震”（罕遇地震）不倒。

世界上其他多地震国家的抗震设计规范，也都采用了类似的设计思想。

2.影响抗震结构延性设计的主要因素（1）钢筋的配筋率增加纵向钢筋配筋率，不仅可以提高结构构件的抵抗弯矩；同时也可以提高塑性铰的转动能力，进而增加结构的延性。

（2）箍筋配筋率由实验研究可知，位移延性随着配箍率的增加而提高。

箍筋间距越小，配箍率越大，延性的增长也越显著。

增加配箍率，就是增加对混凝土横向变形的约束，提高混凝土的抗压强度。