延性比是什麼鬼?超限了怎麼辦?
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跟常規地震作用相似,人防結構設計時候,對於爆炸動荷載我們都是採用等效靜荷載法進行結構動力計算的,而等效靜荷載的大小跟構件的允許延性比[ β] 相關。(PS:因人防涉及國家機密,故本文不便列出具體數值,只談概念)
延性比(ductility ratio)是指結構構件彈塑性變形與彈性極限變形的比值,如下圖所示,β=ym/yT。那延性比跟等效靜荷載到底有啥關係呢?這裡列舉一個當動荷載簡化為有升壓時間平台形時(具體每種荷載簡化為什麼形式,可查規範,這裡不便列出)的等效靜荷載計算過程:
式中P m為空氣波地面超壓,R m為等效靜載,可知 R m是根據延性比要求從P m得來。
人防結構設計中通過用結構構件的允許延性比[ β]來控制結構構件的最大變形 。 如果結構構件有較大的延性比,則能較多的吸收動能,這對抵抗常規武器和核武器的爆炸動荷載非常有利 。鋼筋混凝土結構構件的允許延性比[ β]具體限值可查相關規範,這裡不便列出。
規範在確定各種結 構的允許延性比時已經考慮了對變形的限制和防護密閉的要求 , 因此防空地下室結構在常規武器或核武器爆炸動荷載作用下可不必再單獨進行結構變形和裂縫開展的驗算。
結構構件可提供的最大延性比必須滿按彈塑性工作階段設計的允許延性比的要求 , 過高的配筋率會降低結構的延性 。當受拉鋼 筋的配筋率較小時(具體數值見規範),就可以防止鋼筋混凝土結構構件的脆性破壞,保證結構的延性,可不必進行延性比驗算。當配筋率較大時需要按下面公式驗算允許延性比。
x/ h= (ρ- ρ』) fyd/ (αcfcd)
從上面公式可以看出,當允許延性比超限的時候有以下幾種方案解決:
1、降低受拉鋼筋配筋率,比如加大構件截面、減小構件跨度等。
2、減小受壓區高度,如提高混凝土強度等級、增加受壓區配筋率等等。
其中增加受壓區鋼筋量是很多工程師容易忽略的一種方法,但此時應注意受拉鋼筋配筋率ρ≤ρmax,如果受拉鋼筋配筋率ρ>ρmax則要增大受彎構件截面尺寸使受拉鋼筋配筋率ρ≤ρmax後再增配受壓鋼筋。
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