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1、框架设计中提高结构延性措施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”设计原则一一控制塑性较的位置在地震作用下，框架中塑性钱可能出现在梁上，也可能 出现在柱上，但是不允许在梁的跨中出较。梁的跨中出较将 导致局部破坏。在梁端和柱端的塑性钱，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，塑性钱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
2、 性钱首先出现在柱中，当某薄弱层柱的上下端均出现塑性钱 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，塑性较首先出现在梁中，当部分梁 端甚至全部梁端均出现塑性较时，结构仍能继续承受外荷 载，而只有当柱子底部也出现塑性较时，结构才到达破坏。 由此可知，柱中出现塑性较，不易修复而且容易引起结构倒 塌；而塑性钱出现在梁端，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
3、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，底层柱柱根的塑性钱较晚形成，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。2.梁柱的延性设计要使结构具有延性，就必须保证框架梁柱有足够的延 性，而梁柱的延性是以其截面塑性较的转动能力来度量的。
4、因此框架结构抗震设计的关键是梁柱塑性较设计。2.1"强剪弱弯”设计原则一一控制构件的破坏形态。适筋梁或大偏压柱，在载面破坏时可以达到较好的延 性，可以吸收和耗散地震能量，使内力重分布得以充分发展; 而钢筋混凝土梁柱在受到较大剪力时，往往呈现脆性破坏。所以，在进行框架梁、柱设计时，应使构件的受剪承载力大 于其受弯承载力，使构件发生延性较好的弯曲破坏，避免发 生延性较差的剪切破坏，而且保证构件在塑性较出现之后也 不过早剪坏，这就是“强剪弱弯”的设计原则，它实际上是 控制构件的破坏形态。2.2梁、柱剪跨比限制。剪跨比反映了构件在截面承受的弯矩与剪力的相对大 小。它是影响梁、柱极限变形能力的
5、主要因素之一，对构件 的破坏形态有很重要的影响。以柱为例，柱的剪跨比入二m/vhc实验研究发现：剪跨 比入22 （或长细比hn/hc24）的柱属于长柱，只要构造合 理，通常发生延性好的弯曲破坏；剪跨比1.5w入<2 （或 3whn/hc<4）的柱为短柱，柱子将发生以剪切为主的破坏, 当提高混凝土强度等级或配有足够的箍筋时，也可能发生具 有一定延性的剪压破坏；而当剪跨比入vi. 5时（或hn/hc <3）时为极短柱，柱的破坏形态是脆性的剪切斜拉破坏， 几乎没有延性，设计中应当避免。因此，为保证柱子发生延性破坏，抗震设计时要求柱净 高与截面长边尺寸之比宜大于4,若不满足，应在柱全
6、高范 围内加密箍筋。对框架梁而言，则要求其净跨ln与截面高 度hb之比不宜小于4。当梁跨度较小而梁的设计内力较大时, 宜首先考虑加大梁宽，这样虽然增加了梁纵筋用量，但对提 高梁的延伸性却是十分有利的。2.3梁、柱剪压比限制。剪压比(v/fcbho)即梁截面平均剪力。当构件的截面 尺寸大小或混凝土强度太低时，按抗剪承载力公式计算的箍 筋数量会很大，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。因此， 设计中应限制剪压比，使箍筋数量不至于太多，同时，也可 有效的防止斜裂缝过早出现，减轻混凝土碎裂程度。这实质 上也是对构件最小截面尺寸的要求。2.4柱轴压比限制
7、及其他措施。轴压比指柱有地震作用组合的柱轴压力设计值与柱的 全截面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值，un=n/ (fc/ac)o试验研究表明，轴压比的大小与柱的破坏形态和变形能 力是密切相关的。随着轴压比不同，柱将产生两种破坏形态: 受拉钢筋首先屈服的大偏心受压破坏和破坏时受拉钢筋并 不屈服的小偏心受压破坏。而且，轴压比是影响柱的延性的 重要因素之一，柱的变形能力随轴比增大而急剧降低，尤其 在高轴压比下，增加箍筋对改善柱变形能力的作用并不明 显。所以，抗震设计中应限制柱的轴压比不能太大，其实质 就是希望框架柱在地震作用下，仍能实现大偏心受压下的弯 曲破坏，使柱具有延性性质。框架柱在竖向荷
8、载与地震作用下的轴压比宜满足下表 的规定。若不满足，可加大载面尺寸或提高混凝土强度等级。在高层建筑中，底层柱往往承受很大的轴力，很难将轴 压比限制在较低水平。为此，近年来，国内外对改进柱的延 性性能做了大量试验研究。试验表明，在矩形柱或圆形柱内 设置矩形核心柱，不但可以提高柱的受压承载力，还可以提 高柱的变形能力。在压、弯、剪作用下，当柱出现弯、剪裂 缝时，在大变形情况下核心柱可以有效地减小柱的压缩，保 持柱的外形和截面承载力，特别对于承受髙轴压的短柱，更 有利于提高变形能力，延缓倒塌。2.5箍筋。震害表明，梁端、柱端震害严重，是框架梁、柱的薄弱 部位。所以按照强剪弱弯原则设计的箍筋主要配置在
9、梁端、 柱端塑性较区，称为箍筋加密区。在塑性较区配置足够的箍筋，可约束核心混凝土，显著 提高塑性较区混凝土的极限应变值，提高抗压强度，防止斜 裂缝的开展，从而可充分发挥塑性较的变形和耗能能力，提 高梁、柱的延性；而且箍筋作为纵向钢筋的侧向支承，阻止 纵筋压曲，使纵筋充分发挥抗压强度。所以规范规定，在框 架梁端、柱端塑性钱区，箍筋必须加密。此外，框架结构构件的延性与箍筋形式有关。研究表明, 在其他条件相同的情况下，采用连续矩形复合螺旋箍比一般 复合箍筋可提高柱的极限变形角25%,所以矩形截面柱釆用 连续矩形复合螺旋箍，可大大提高其延性。2.6纵筋配筋率。试验表明，钢筋混凝土单筋梁的变形能力，随截
10、面混凝 土受压区相对高度x/ho的减小而增大，而x/ho随着配筋率 的增大、钢筋屈服强度的提高和混凝土强度等级的降低而增 大，延性性能降低。为此，规范对一、二、三级抗震等级框 架梁的x/ho和pmax作出了规定。同时，框架梁还应满足 最小配筋率的要求。而为了避免地震作用下框架柱过早地进 入屈服阶段，增大屈服时柱的变形能力，提高柱的延性和耗 能能力，全部纵向钢筋的配筋率不应过小。3“强节点弱构件”设计原则由于节点区的受力状况非常复杂，所以在结构设计时只 有保证各节点不出现脆性剪切破坏，才能使梁、柱充分发挥 其承载能力和变形能力。即在梁、柱塑性钱顺序出现完成之 前，节点区不能过早破坏。实际设计中，为了保证框架结构的延性，抗震设计规 范是依据抗震等级对构件本
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