从受压区截面高度来思考塑性铰的问题

本帖最后由 林泽松 于 2014-8-28 01:09 编辑

很多初学者包括我在内都很不理解混泥土规范中关于梁端延性的要求，其中框架梁11.3.1特别规定了梁端受压高度的限制
从图中大家想必都清楚这是延性的规定的

这里我就讲讲从混泥土的梁柱设计角度去思考“塑性铰”虽然我还没正式的接触过塑性铰的问题，但是我只是从一个角度
去思考和分析，如果有什么不对，请大家指出来，我是一个非常求深解的人，谢谢哈。

首先，我们都知道对于框架梁端基本上都是属于刚性角，并且在梁端到净跨的四分之一处是出于负弯矩区域，所以这就是为为什么101图集中大概吧第一层的钢筋截断位置放在了净跨的四分之一。既然存在负弯矩必然会产生侧向绕度和曲率这数值。
那么我们就从绕度和曲率开始分析为何要在梁端设置塑性铰的问题。

看图

我们知道曲率和侧向绕度的关系是，曲率变大，侧向绕度也相应的增大，从途中的曲率公式可以看出 曲率和混泥土压应变和钢筋拉应变的关系。接着，我们看图中受的梁截面图，其中Xb是相对界限受压区高度，这大家都应该清楚。而这个就是梁受压破坏和受拉破坏的分水岭。从梁截面图中我画出的可以看出，当向左时候，是受拉破坏，主要表现是在混泥土受压区达到混泥土强度时候，受拉钢筋已经超出了其抗拉强度，相应的钢筋拉应变变大，从而导致了曲率增大，侧向绕度也增大。曲率增大的好处在于在梁端有良好，灵活的变形区间，符合延性的要求，也就是在梁端都达到了材料强度极限时候，还能够保持良好的变形，以不至于突然的奔溃。从图片中可以看出
相反，如果向右时候，是属于受压破坏，也就是当混泥土受压区混泥土达到了强度值后，受拉区的钢筋还未屈服，这就是典型的超筋，在调整梁图中我经常看到的梁配镜红色区域，其中的一个原因就是这个。受拉钢筋未屈服，相应的拉应变就很小，导致曲率变小，侧向绕度很小，这就是典型的脆性破坏。
因此，为了使梁端有足够的延性就必须限制受压区相对高度。

相反，柱端却要变得更加脆性而不是延性。
柱和梁端主要区别之一就是柱要考虑梁侧向绕度对柱产生的附加弯矩的影响 ，因此为了防止柱产生较大的侧向绕度，我们必须使得柱是受压破坏而不是侧向的受拉破坏 。不让柱形成塑性铰，因为塑性铰产生后会形成不可以忽略的附加弯矩，使得柱端弯矩控制界面从柱端移动到了柱的中心附近位置，导致破坏的界面在中的中心附近，这回导致柱的轴心受压承载能力N在打不到设计要求前，就出现失稳破坏。因此，我们为何要加框架柱那章节中，设置弯矩增大系数的原因。
简单的理解就是，柱作为最终的承重构件，我们是不允许他出现较大的变形和破坏的，因此才有了，强柱弱梁原则。