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职称 评审论文 浅谈结构延性的重要性 （主论文） 作者：蒋金泉 单位：云南人防建筑设计院有限公司 日期：二〇一五年五月 浅谈结构延性的重要性 云南人防建筑设计院有限公司 蒋金泉 【摘要】：混凝土延性设计是提升建筑结构的整体性、稳定性，减少结构受到外力时受到的破坏程度，提升建筑抗震能力，对于建筑安全以及使用者的安全都有着重要意义。本文从混凝土结构延性概念、重要性、延性设计进行了分析。 【关键词】：延性 ? 抗震性能 延性设计措施 ?构件延性 结构整体延性 一、前言 在结构抗震设计时，我们通常会说，要保证结构有足够的延性，何为延性？为何延性在抗震设计中如何重要？ 二、延性的概念 在结构抗震设计时，我们通常会说，要保证结构有足够的延性，何为延性？为何延性在抗震设计中如何重要？首先看玻璃和橡胶，哪个抗压强度大？当然，这里指的是普通玻璃，不是钢化玻璃。肯定玻璃的强度要高一些，试想一下，你拿根坚硬的针，能在玻璃上能扎个孔出来吗？似乎很难。但是，你可以很容易的在橡胶上扎个孔。尽管玻璃的强度大，但是你不会觉得玻璃更“结实”，你试着拿个锤子，可以一锤子将玻璃砸碎，但是却不会砸碎橡胶。原因在于，橡胶的变形能力大，即延性大。当材料的强度提高时，它的变性能力，即延性通常会变差。 结构设计也是一样的道理，我们不可能无限制的通过提高结构的承载能力来达到抗震的目的，原因在于：（1）地震具有不确定性，就算承载能力再高，也有可能会遭遇超过设防烈度的地震作用；（2）结构设计的基本原则应该是安全、经济、有效，承载能力设计过高，经济性差，因为设计了如此高的承载能力，花费了巨额投资，在结构服役期内却未必有地震作用；（3）更重要的是，承载力设计过高，结构的延性较差，会出现地震作用超过承载能力后，结构象玻璃一样立即产生“脆性破坏”。 框架结构中，延性设计措施概括起来有三句话：强柱弱梁，强剪弱弯，强节点强锚固。（1）强柱弱梁，是要求结构在强震下进入塑性阶段时，塑性铰要在首先在梁端出现，而不是柱端。因为梁端塑性铰为局部破坏机制，可以利用梁端塑性铰的转动来耗能。而柱端塑性铰为整体倒塌机制，柱端一旦出现塑性铰，整个结构将会丧失承载能力。（2)强剪弱弯，是要求结构的抗剪能力要强于抗弯能力，避免结构或构件在弯曲破坏之前已经形成剪切破坏，以保证构件、结构的延性。因为剪切破坏是一种脆性破坏，耗能能力差。（3）强节点强锚固，是指构件在自身破坏之前，避免出现节点区破坏和钢筋锚固破坏，否则构件自身的耗能能力无法得到充分利用。结构设计中，重要构件往往通过限制配筋率来确保其性能发挥，超限审查中也经常伴随着提高某一批次构件的配筋率，然配筋率与延性之间到底有着怎样的千丝万缕？先给延性戴个帽，延性指结构或构件屈服后，强度或承载力没有显著降低时的塑性/非弹性变形能力。分为材料、截面、构件及结构延性，常用延性系数来表达，即：材料延性是应变延性，通过应力-应变曲线来反映，表观的是材料屈服后的塑（脆）性变形能力；截面延性是曲率延性，通过受压区高度来反映，表观的是截面屈服后的塑性转动能力；构件延性是位移延性，通过塑性铰来反映，表观的是塑性铰的转动能力；结构延性也是位移延性，通过基底剪力-顶点位移曲线或层剪力-层位移曲线来反映，表观的是整体塑性变形能力。四种延性之间存在着相互牵制与影响，尤其是材料延性与截面延性、构件延性与结构延性，材料延性与截面延性是负相关的，构件延性与结构延性的关系取决于塑性铰形成后结构的破坏机制（仍是现阶段结构工程领域研究热点与难点）。材料延性是根本，是本构关系的层次（本构关系仅针对材料而言，然设计中不乏构件本构，更有甚者，出现结构本构），影响着其他三种延性，一般采用应变延性指标来衡量，即极限应变/屈服应变。结构中存在两大材料：钢与砼，钢应力-应变曲线设计者应很熟悉，弹性段、屈服段（屈服点）、强化段与颈缩段，具体来讲，钢延性指标=峰值应力应变/屈服点应变；砼本构研究最透彻的当属非约束混凝土的单轴受压本构，应变延性与砼强度存在很大关系，随强度提高，应力-应变曲线的弹性工作段拉长，峰值应变值提高，下降段陡峭（意味着脆性强化）。砼延性指标=极限应变/峰值应变，砼极限应变可取0.003~0.004，普通砼峰值应变为0.0015~0.002，高强砼峰值应变为0.002；实际结构砼基本都属于约束砼，由于箍筋的环箍效应，应力-应变关系也发生了变化，约束越好延性越好，约束的好与不好通过配箍特征值来衡量。规范中对材料使用的限定一般是从材料延性考虑，如“对于框支梁、框支柱及一级框架梁、柱，砼强度等级不应低于C30…钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25…钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85…”。截面延性衡量着截面的塑性转动