[分享]影响框架柱的延性因素讲解

发表于2020-10-26     162人浏览     2人跟帖     总热度:510  

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一、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。
  • 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。

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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:

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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:

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二、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。

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为保证延性,规范中对于轴压比有明确的限值,如下表所示



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三、配箍率(Stirrup Ratio)


由理论分析可知:柱中箍筋对柱核心混凝土起着有效的约束作用,可显著提高受压区混凝土的极限应变值,并能有效阻止柱身裂缝的开展。因此,足够的配箍率对柱延性的提高有着良好的作用。但试验表明:柱箍筋配置率对柱延性的提高作用将随着柱截面轴压比的增大而减小。

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。


四、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。


转自公众号:北京峰源结构设计

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 发表于2020-10-26   |  只看该作者      

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