混凝土抗震性能学习教案

1、会计学1混凝土抗震混凝土抗震(kngzhn)性能性能第一页，共20页。DFDyFyDuFmax延性延性(ynxng)脆性脆性16.2 单调单调(dndio)荷载荷载下的延性下的延性延性延性(ynxng)的概念和的概念和表达表达uDyDD延性比延性比有曲率延性比、挠度（位移）延性比、转角延性比等。有曲率延性比、挠度（位移）延性比、转角延性比等。关于关于Dy及及Du至今尚无统一认可定值方法。现有方法有：至今尚无统一认可定值方法。现有方法有：1. Dy 点：点：(1). 能量等值法能量等值法SOAB=SBYUDyDFOABYU第1页/共20页第二页，共20页。(2). 几何几何(j h)作作图法图法

2、DFODy2. Du 点：点：(1). 取最大承载力下降取最大承载力下降(xijing)15%对对 应的应的Du。(2). 取混凝土达极限压应变取混凝土达极限压应变(yngbin) ecu= (34) 10-3 对应的对应的Du。DFFmaxDu0.15Fmax第2页/共20页第三页，共20页。计算方法计算方法 复杂结构和特殊构件的延性比一般要进行复杂结构和特殊构件的延性比一般要进行(jnxng)专门的试专门的试验加以测定，常用的简单梁、柱等构件可以采用经过试验验证验加以测定，常用的简单梁、柱等构件可以采用经过试验验证的方法计算延性比。的方法计算延性比。 sAsN c sAsxe0e eye

3、ec e eyxue ecu1 1/r/ru0011yyyysyfhxE her01cucuuuuxheer1/1ycusuyEfre曲率延性比曲率延性比yy、u u 可由截面可由截面jiminjimin分析求得分析求得 1. 理论理论(lln)分分析析第3页/共20页第四页，共20页。 ：极限：极限jinjin状态时按矩形应力图形计算；状态时按矩形应力图形计算；eu4.2eu4.21.6 1.6 103103 2. 试验试验(shyn)回归回归 清华大学清华大学(qn hu d xu)沈聚敏等根据试沈聚敏等根据试验数据给出验数据给出300.452.110yyher010.535600uuhe

4、r 32.7100.51.2ue 00.20.40.62.01.50.51.0 (h0/r/r y e ey /10-300.40.81.22015510 (h0/r/r u e eu /10-3第4页/共20页第五页，共20页。00.40.81.2161248 (1/r r)00.20.40.8161248 w0.6曲率曲率(ql)延性比延性比挠度、转角挠度、转角(zhunjio)延性比延性比1/10.80.44r 10.50.45 1.75 1.10.5 第5页/共20页第六页，共20页。3. 影响构件延性影响构件延性(ynxng)比的比的主要因素主要因素 上述试验与理论分析结果均表明，上

5、述试验与理论分析结果均表明，x 是影响是影响(yngxing)构件构件延性比的主要因素；延性比的主要因素；x 增大构件延性降低；故增大构件延性降低；故(1). 受拉钢筋配筋率受拉钢筋配筋率 r 增大，构件延性增大，构件延性(ynxng)下降；下降；(2). 轴压比轴压比 n (n = N / fcA)增大，构件延性下降；增大，构件延性下降；(3). 受拉钢筋强度受拉钢筋强度 fy 提高，构件延性下降；提高，构件延性下降；(4). 受压钢筋配筋率受压钢筋配筋率 r r 增大，构件延性提高。增大，构件延性提高。(5). 构件内加密箍筋，可以形成约束混凝土，构件内加密箍筋，可以形成约束混凝土，增大混

6、凝土的极限应变，有利于提高结构延性增大混凝土的极限应变，有利于提高结构延性。第6页/共20页第七页，共20页。塑性塑性(sxng)区转动区转动1. 塑性转角塑性转角(zhunjio) qp、极限塑性、极限塑性转角转角(zhunjio)quMMyMMcrMMcrMMyMMcrMMyM M 图图1 1/r /r 图图W WpW WpW Wplplplplp11/r/r y11/r/r y11/r/r y p = W Wp跨中和中间支座跨中和中间支座 p = 2lp / r r固定支座固定支座 p = lp / r r极限极限(jxin)塑性转塑性转角角qu跨中和中间支座跨中和中间支座 u = 2l

7、p / r ru固定支座固定支座 u = lp / r ru 清华大学沈聚敏等根据试验数据给出清华大学沈聚敏等根据试验数据给出00.20.40.6161248 u /10-31 0.565 1000u 第7页/共20页第八页，共20页。2. 塑性塑性(sxng)角角区长度区长度 lpMMyMMcrMMcrMMyMMcrMMyM M 图图1 1/r /r 图图W WpW WpW Wplplplplp11/r/r y11/r/r y11/r/r ylp = (0.20.5)h0(1). 我国转试验结果我国转试验结果(ji gu)统计统计平均值约为平均值约为 lp = h0 / 3(2). 国外研究

8、者建议国外研究者建议(jiny)00Corley 0.50.2pzlhh0Mattock 0.50.05plhz0Sawyer 0.250.075plhzz第8页/共20页第九页，共20页。16.3 低周反复低周反复(fnf)荷载下的滞回荷载下的滞回特性特性滞回曲线滞回曲线(qxin)的一般特点的一般特点D DP1. 菱形：理想菱形：理想(lxing)弹塑弹塑性材料性材料2. Bauschinger：卸载直线：卸载直线，梭形梭形再加载凸形曲线的丰满再加载凸形曲线的丰满3. 梭形：卸载与再加载均梭形：卸载与再加载均为为凸形曲线的丰满梭形凸形曲线的丰满梭形4. 捏拢形：再加载曲线出现拐点，形成捏拢

9、现象，而且捏捏拢形：再加载曲线出现拐点，形成捏拢现象，而且捏拢拢程度逐次增大。程度逐次增大。钢筋混凝土构件的滞回环为梭形或捏拢形钢筋混凝土构件的滞回环为梭形或捏拢形第9页/共20页第十页，共20页。第10页/共20页第十一页，共20页。试验表明，构件反复荷载试验的骨架试验表明，构件反复荷载试验的骨架(gji)线与单调加载曲线相线与单调加载曲线相比：比：(1). 曲线形状曲线形状(xngzhun)相似；相似；(2). 最大承载力降低，一般最大承载力降低，一般(ybn)不超过不超过10%；(3). 截面曲率截面曲率(1/r r)y、(1/r r)u 有较大增长；有较大增长；(4). 曲率延性比曲率

10、延性比 (1/r r)稍有增大；稍有增大；(5). 位移延性比位移延性比 D D略高；略高；(6). 转角延性比转角延性比 小于位移延性比小于位移延性比 D D；(7). 极限塑性转角极限塑性转角 u 明显增大。明显增大。 上述差别显然是由于混凝土和钢筋应力拉压多次交替变化，促使粘上述差别显然是由于混凝土和钢筋应力拉压多次交替变化，促使粘结位移增大，残余变形不断累积的结果。结位移增大，残余变形不断累积的结果。第11页/共20页第十二页，共20页。出滞回曲线受到了一定的滑移影响。滞n回曲线的形状比较饱满，但饱满程度(chngd)比梭形要低，反映出整个结构或构件n的塑性变形能力比较强，节点低周反复

11、荷载试验研究性能较好，能较好地n吸收地震能量。例如剪跨比较大，剪力较小并配有一定箍筋的弯剪构件和n压弯剪构件，一般的钢筋混凝土结构，其滞回曲线均属此类。n反S形反映了更多的滑移影响，滞回曲线的形状不饱满，说明该结构n或构件延性和吸收地震能量的能力较差。例如一般框架、梁柱节点和剪力n墙等的滞回曲线均属此类。nZ形反映出滞回曲线受到了大量的滑移影响，具有滑移性质。例如小剪跨而斜裂缝又可以充分发展的构件以及锚固钢筋有较大滑移的构件等，其滞回曲线均属此类第12页/共20页第十三页，共20页。多种受力状态多种受力状态(zhungti)的滞回曲的滞回曲线线1. 配筋率配筋率 r r ：对称配筋时，提高：对

12、称配筋时，提高 r r 对构件滞回特性和延性有对构件滞回特性和延性有明显改善，捏拢缓解、耗能增强、刚度增大，均有利于结明显改善，捏拢缓解、耗能增强、刚度增大，均有利于结构抗震。构抗震。第13页/共20页第十四页，共20页。2. 轴压比轴压比 n ：提高轴压比，滞回环出现严重的捏拢现象，骨：提高轴压比，滞回环出现严重的捏拢现象，骨线在峰值后迅速下降，延性较差。线在峰值后迅速下降，延性较差。第14页/共20页第十五页，共20页。3. 短柱剪切：滞回环的捏拢现短柱剪切：滞回环的捏拢现反复作用下形成反复作用下形成X形裂缝。形裂缝。象严重，延性很差。在荷载象严重，延性很差。在荷载第15页/共20页第十六页，共20页。4. 剪力墙：随剪跨比剪力墙：随剪跨比 l l=M / Vhw 的增大，滞回特性和延性有的增大，滞回特性和延性有明显改善。可分矮墙、中墙、高墙。明显改善。可分矮墙、中墙、高墙。第16页/共20页第十七页，共20页。5. 钢筋与混凝土的粘钢筋与混凝土的粘能在荷载反复作用能在荷载反复作用捏拢现象更严重捏拢现象更严重，结结-滑移：滞回环的滑移：滞回环的延性更差。粘结性延性更差。粘结性下显著退化。下显著退化。第17页/共20页第十八页，共20页。6. 梁柱节点：梁柱节点：拢现象严重拢现象严重延性差。延性差。滞回曲线