延性钢筋混凝土大跨度框架结构的设计要点及其意义

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。

钢筋混凝土框架结构抗震延性设计的未来发展趋势钢筋混凝土框架结构是应用较为普遍的一种形式，其结构抗震的本质在于延性的提高，进而抵抗和预防抗倒塌能力。

近年来，随着城市化进程的不断推进，多高层建筑结构的抗震能力备受重视。

基于此，本研究在概述钢筋混凝土框架结构抗震相关理论相关理论的基础上，分析了其抗震延性设计的要点，并对钢筋混凝土框架结构抗震延性进行设计，以对其未来的发展趋势进行展望。

标签：钢筋混凝土框架结构；抗震延性设计；未来趋势0 前言目前，我国的建筑抗震设计主要采用的是三水准抗震防设（大震不倒，中震可修，小震不坏），为实现这一目标，对钢筋混凝土框架结构的延性提出了更高的要求[1]。

现阶段我国多高层建筑中，钢筋混凝土框架结构由于其具有较好的延性和整体性而备受欢迎。

然而，对于地震烈度超过抗震防设标准时，钢筋混凝土框架结构还是存在一定的问题的。

因此，本研究主要从其本质出发，对其进行了研究。

1 钢筋混凝土框架结构抗震相关理论概述框架结构由两部分组成，即压弯构件和弯剪构建，也就是竖向框架柱和水平框架梁组成[2]。

其中，梁是钢筋混凝土框架结构的主要耗能件，因而钢筋混凝土框架结构的延性在很大程度上是取决于梁的延性的。

钢筋混凝土框架结构抗震的关键就在于框架结构的延性，即在保证承载力的前提下，具备的塑性变形能力，也就是延性比[3]。

延性比的提高，对于框架结构抗震能力的提升具有重要的意义。

2 钢筋混凝土框架结构抗震延性设计的要点（1）强柱弱梁。

强柱弱梁要求结构柱子的承载力要大于梁的承载力。

也就是说发生地震时柱子的破坏一定要晚于梁。

为进一步提升钢筋混凝土框架结构抗震延性，在设计时，应注重强柱弱梁的设计，为做到这一点，应主要从以下三方面进行：第一，注重改变塑性的部位，促使其出现在梁端，进而促使其能够最大限度耗散地震能量。

第二，注重加强柱的抗弯能力，进而促使其形成梁铰机构，从而产生更多的塑性铰，以起到耗散地震能量的作用。

最后，注重塑性铰分布的均匀性。

钢筋混凝土框架结构设计1、框架结构体系的特点1．1建筑平面布置灵活，使用空间大。

1．2延性较好。

1．3整体侧向刚度较小，水平力作用下侧向变形较大（呈剪切型）。

所以建筑高度受到限制。

1．4非结构构件破坏比较严重。

2、框架结构体系选择的因素及适用范围2．1考虑建筑功能的要求。

例如多层建筑空间大、平面布置灵活时。

2．2考虑建筑高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件等因素。

2.3框架结构体系是介于砌体结构与框架-剪力墙结构之间的可选结构体系。

框架结构设计应符合安全适用、技术先进、经济合理、方便施工的原则（结构设计原则）。

2.4非抗震设计时用于多层及高层建筑。

抗震设计时一般情况下框架结构多用多层及小高层建筑（7度区以下）。

2.5框架结构由于其抗侧刚度较差，因此在地震区不宜设计较高的框架结构。

在7度（0.15g）设防区，对于一般民用建筑，层数不宜超过7层，总高度不宜超过28米。

在8度（0.3g）设防区，层数不宜超过5层，总高度不宜超过20米。

超过以上数据时虽然计算指标均满足规范要求，但是不经济。

3、结构平面、竖向布置3．1为了保证框架结构的抗震安全，结构应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等性能。

设计中应合理地布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应；平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小（不应在同一层同时改变构件的截面尺寸和材料强度），避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。

3．2框架结构宜设计成双向梁柱刚架体系以承受纵横两个方向的地震作用或风荷载。

特殊情况下也可以采用一向为刚架，另一向为铰接排架的结构体系。

但在铰接排架方向应设置支撑或抗震墙，以保证结构的承载力、刚度和稳定。

3．3抗震设计的框架结构，不宜采用单跨框架。

如果不可避免的话，可设计为框架-剪力墙结构，多层建筑也可仅在单跨方向设置剪力墙。

后者框架结构部分的抗震等级应按框架结构选用，而剪力墙部分的抗震等级应按框架-剪力墙结构选用。

框架设计中提高结构延性的措施作者：白永东来源：《新时代教师》2012年第11期钢筋混凝土材料具有双重性，如果设计合理，尽量消除或减少混凝土脆性性质的危害，充分发挥钢筋塑性性能，可实现延性结构。

根据震害以及近年来国内外试验研究资料，延性框架设计时应注意以下几个问题。

1.“强柱弱梁”设计原则——控制塑性铰的位置在地震作用下，框架中塑性铰可能出现在梁上，也可能出现在柱上，但是不允许在梁的跨中出铰。

梁的跨中出铰将导致局部破坏。

在梁端和柱端的塑性铰，都必须具有延性，才能使结构在形成机构之前，结构可以抵抗外载荷并具有延性。

在框架结构中，塑性铰出现的位置或顺序不同，将使框架结构产生不同的破坏形式。

在“强梁弱柱”型结构中，塑性铰首先出现在柱中，当某薄弱层柱的上下端均出现塑性铰时，该层就成为几何可变体系，而引起上部结构的倒塌。

这种结构破坏时只与最薄弱层柱的强度和延伸性性能有关，而其他各层梁柱的承载能力和耗能能力均没有发挥作用。

在“强柱弱梁”型结构中，塑性铰首先出现在梁中，当部分梁端甚至全部梁端均出现塑性铰时，结构仍能继续承受外荷载，而只有当柱子底部也出现塑性铰时，结构才到达破坏。

由此可知，柱中出现塑性铰，不易修复而且容易引起结构倒塌；而塑性铰出现在梁端，却可以使结构在破坏前有较大的变形，吸收和耗散较多的地震能量，因而具有较好的抗震性能。

震害调查发现：凡是具有现浇注楼板的框架，由于现浇楼板大大加强了梁的强度和刚度，地震破坏都发生在柱中，破坏较严重；而没有楼板的构架式框架，裂缝出现在梁中，破坏较轻，从而也证实“强梁弱柱”结构震害比较严重。

此外，梁的延性远大于柱的延性。

这是因为柱是压弯构件，较大的轴压比将使柱的延性下降，而梁是受弯构件，比较容易实现高延性比要求。

因此，较合理的框架破坏机制应是梁比柱的塑性屈服尽可能早发生和多发生，底层柱柱根的塑性铰较晚形成，各层柱子的屈服顺序应该错开，不要集中在某一层。

这种破坏机制的框架，就是“强柱弱梁”型框架。

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。

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.。

浅述钢筋混凝土框架结构延性设计要点随着现代建筑科学的迅速发展，高层建筑已经逐渐占据城市建设的主体地位，因此，高层建筑中钢筋结构设计尤为关键。

但是目前尚没有对钢筋混凝土结构钢筋细部节点的设计形成一个统一的方法，从而造成在节点钢筋设计时往往会出现配筋率过大、钢筋锚固不够等现象。

设计钢筋混凝土剪力墙结构时对不同的剪力墙结构有不同的设计要求。

因此，在设计时如何把握好剪力墙的合理性、功能性至关重要。

希望本文可以在以后的钢筋混凝土剪力墙设计和建造中能发挥出应有的作用，并且通过人类的不断探索，不断改进剪力墙的结构和设计。

1 钢筋混凝土结构方案问题高层混凝土结构方案选型要根据能高效利用材料效率、清晰传力途径来进行，这对配筋指标等的控制具有重要作用。

在方案选型时要注意以下几点：第一，结构坚向与抗侧力传力途径要明确；第二，要形成空间的整体受力，增强结构与构件的材料使用效率；第三，要尽可能提高结构的均匀性与规则性；第四，形成良好的结构整体性与耗能机制。

在设计时，结构工程师尽量保证建筑的设计理念，结构部分要与建筑部分加强合作，减小没有必要的大空间，减少结构转换工作。

在结构的抗侧力体系选择时，首先要使得结构抗侧力体系和建筑的高度相适应；其次，结构垂直方向沿高度的变化要平缓、连续，强度等级的变化与混凝土墙的厚度变化要错开；最后尽可能使结构抗侧力构件连接成整体，要保证体系中所选材料与截面类型与施工期相符合。

另外，在在重力荷载传力方面，要尽量降低结构的自重，楼板设计时，要综合考虑设备、净高、建筑吊顶的做法等各方面因素，可以运用组合楼板和钢梁的形式来降低自重，以缩短施工工期。

如果结构很复杂要注意加强技术的分析工作，选择合理的楼面结构与转换结构，在结构抗侧力体系上要合理设定腰桁架，抗震等级的选择要适当。

2 基础的设计选型问题高层基础设计也是钢筋混凝土结构设计部分应该要特别主要的问题，这是由于基础设计的不恰当，会使建筑因承载力不足而造成不均匀沉降，使得建筑物出现开裂或倾斜，引起安全问题；另外，合理的基础设计是降低工程造价和缩短工期有重要作用。

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。

ｄｏｉ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－６０６６．２０１３．０３．０２５延性钢筋混凝土大跨度框架结构的设计要点及其意义李思思（中国建筑科学研究院深圳分院，深圳５１８０５７）摘　要：　针对钢筋混凝土大跨度框架结构，该文从延性设计的重要性出发，结合地震中框架结构发生的震害特点，重点分析钢筋混凝土大跨度框架结构延性设计的要点及相关意义。

关键词：　钢筋混凝土；　大跨度框架结构；　延性设计；　设计要点Ｄｅｓｉｇｎ　Ｆｅａｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｏｆ　ＤｕｃｔｉｌｅＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｌａｒｇｅ　Ｓｐａｎ　Ｆｒａｍｅ　ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＬＩ　Ｓｉ－ｓｉ（Ｃｈｉｎａ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　５１８０５７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｆｏｒ　ｌａｒｇｅ－ｓｐａｎ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｆｒａｍｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｔａｒｔｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ　ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　ｄａｍａｇｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｐｏｉｎｔｓ　ａｎｄ　ｓｉｇｎｉｆｉ－ｃａｎｃｅ　ｉｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｐａｎ　ｆｒａｍｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ；　ｌａｒｇｅ　ｓｐａｎ　ｆｒａｍｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；　ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ　ｄｅｓｉｇｎ；　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｅａｔｕｒｅ收稿日期：２０１３－０４－１６．作者简介：李思思（１９８０－），工程师．Ｅ－ｍａｉｌ：３８６６６１６＠ｑｑ．ｃｏｍ国民经济的快速发展导致高层建筑物如雨后春笋般出现，钢筋混凝土大跨度框架结构由于具有良好的延展性和较高的整体强度及完整性等优势，越来越多的应用于高层建筑物中。

钢筋混凝土框架结构的设计与应用一、钢筋混凝土框架结构的概述钢筋混凝土框架结构是一种应用广泛的建筑结构形式，它以钢筋混凝土柱和梁为主体，形成一个稳定的框架结构。

这种结构形式具有承载能力强、刚度大、耐久性好、施工方便等优点，在现代建筑中得到了广泛的应用。

二、钢筋混凝土框架结构的设计1. 结构设计的基本原则钢筋混凝土框架结构设计需要遵循以下基本原则：（1）结构强度和稳定性：结构设计应该满足重要荷载的承载要求，能够保证建筑物的稳定性。

（2）结构刚度：结构设计应该能够满足建筑物在水平荷载作用下的变形限制要求。

（3）施工便利：结构设计应该能够保证施工的便利性和安全性。

2. 结构设计的要点（1）荷载分析：荷载分析是结构设计的基础，需要对建筑物受力情况进行全面的分析，确定荷载的类型和大小。

（2）结构分析：结构分析是结构设计的核心，需要对建筑物的结构形式、荷载和支座条件等进行全面的分析，确定结构的受力状态和变形情况。

（3）结构设计：结构设计需要根据结构分析的结果，确定结构的尺寸、截面形状和钢筋配筋等参数，保证结构的强度、稳定性和刚度。

3. 结构设计的步骤（1）确定结构的荷载和支座条件。

（2）进行结构分析，确定结构的受力状态和变形情况。

（3）根据结构分析结果，确定结构的尺寸、截面形状和钢筋配筋等参数。

（4）进行结构验算，检查结构的强度、稳定性和刚度是否满足要求。

（5）进行结构施工图设计，确定结构的施工方案和施工细节。

三、钢筋混凝土框架结构的应用1. 钢筋混凝土框架结构的优点（1）承载能力强：钢筋混凝土框架结构具有很强的承载能力，能够承受大荷载的作用。

（2）刚度大：钢筋混凝土框架结构刚度大，能够保证建筑物的稳定性和安全性。

（3）耐久性好：钢筋混凝土框架结构具有很好的耐久性，能够适应不同的环境和气候条件。

（4）施工方便：钢筋混凝土框架结构施工方便，能够缩短建筑周期和降低施工成本。

2. 钢筋混凝土框架结构的应用领域（1）高层建筑：钢筋混凝土框架结构在高层建筑中得到广泛应用，能够满足建筑物的承载要求和变形限制要求。

钢筋混凝土框架结构抗震延性设计要求导言框架结构在地震时进入屈服阶段来应对超过地震烈度的抗震设防烈度，当屈服还不能抵消时就会发生塑性变形来吸收和消耗地震能量。

钢筋混凝土框架结构延性的重要性混凝土框架结构抗震实质上就是结构的延性设计。

所谓延性，指的是指构件与结构屈服之后，在其承载能力不下降的前提下，所具备的塑性变形能力，这种能力被称为“延性比”。

提高结构的延性比有助于提升框架的抗震潜能，加强其抗倒塌能力。

设计在延性结构的混凝土框架通过其塑性铰区域发生变形，可以有效吸收和分散地震传对于框架作用力；该区域变形也可以使整体框架刚度得以降低，减弱地震对于结构的作用力。

具有延性结构能够使框架对于承载力要求降低，事实上延性结构对抗突发地震的武器就是它所具有的变形能力。

也就是说，如果钢筋混凝土框架的结构延性不够好，那么就要求框架对于地震具备足够大的承载力。

钢筋混凝土框架结构抗震延性设计延性设计是针对延性结构在钢筋混凝土建筑结构中所起到的与结构本身的承载能力一样不可忽视的作用，而进行的研究尤其对是震区的钢筋混凝土建筑显得更加重要。

倡导延性设计，以加强其抗震能力。

由于钢筋混凝土材料还具脆性，在突遇地震时会发生断裂对居住者的人身安全是一个极大隐患，所以为了最大限度减少这一特点的损害，在设计中更应当重视发挥钢筋的塑性特征，增强其吸收消耗能量的能力，实行延性设计。

根据我国目前对于钢筋混凝土结构设计的要求，在实施混凝土框架延性设计过程中需得遵循以下要求：1.控制塑性铰的位置，“强柱弱梁”框架结构若形成梁铰机构，则塑性铰分布比较均匀，而且梁铰机构的延性要求也比较容易实现。

若形成柱铰机构，则易使整个结构形成机动结构，从而导致整个结构的倒塌。

框架结构设计时应遵循的设计原则是“强柱弱梁”这是为了确保结构的延性，这样就可以确保设计荷载下同一节点上柱端截面抗弯承载力之和大于梁端截面抗弯承载力之和，而且可以使框架结构中柱的抗弯承载力储备足够。

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。

论延性钢筋混凝土框架结构的设计要点摘要：本文主要对钢筋混凝土结构和构件延性进行了分析，介绍了影响钢筋混凝土结构和构件延性的因素，但是在具体工程的设计中，因为地震的发生具有很大的不确性，所以对框架结构抗震来说不能仅靠计算解决，概念设计比计算设计还要重要。

钢筋混凝土框架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。

关键词：钢筋混凝土、延性、影响因素。

延性作用概述。

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，脆性破坏是指结构或构件达到最大承载力后突然丧失承载能力，在没有预兆的情况下发生的破坏，延性破坏是指结构或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，在破坏前给人以警示。

延性好的结构抗震性能也好，在大震下即使结构构件达到屈服，仍然可以通过屈服截面的塑性变形来消耗地震能，避免发生脆性破坏。

在大震后的余震发生时，因为塑性铰的出现，结构的刚度明显变小，周期变长，所受地震力会明显减小，震害减轻。

地震过后结构的修复也较容易。

因此在地震区结构必须具备一定的延性，并且设防烈度越高、结构高度越大，对延性的要求也越高。

影响结构延性的主要因素框架结构是由梁、板、柱以及节点这四部分组成的，其中梁、柱以及节点的延性决定了整个框架结构的延性，因此只要保证梁、柱和节点的延性也就保证了框架结构的延性，从而也就保证了框架结构的抗震能力。

影响梁延性的主要因素：梁是框架结构中的主要受力构件之一，在抗震设计中要求塑性铰首先出现在梁端且又不能发生剪切破坏，同时还要防止由于梁筋屈服渗入节点而影响节点核芯区的性能。

因此要注重强柱弱梁的设计原则，强柱弱梁设计原则实质是控制塑性铰在框架中出现的位置，塑性铰出现在梁端可以使结构在破坏前有较大的变形，吸收和耗散较多的地震能量，因而具有较好的抗震性能。

同样还要注重强剪弱弯的设计原则，强剪弱弯设计原则实质是控制梁的破坏形态，使其发生延性较好的弯曲破坏，避免脆性的剪切破坏。