第九章-第三讲-塑性计算理论

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§9.3塑性计算理论•1弹性理论存在的问题•(1)钢筋砼不是完全弹性体,弹性计算理论不能反映结构内材料的实际工作状况。构件在荷载作用下开裂,尤其钢筋屈服后,构件具有明显塑性,且构件刚度不断发生变化,内力出现重分布。•(2)弹性理论计算连续梁,根据内力包络图进行配筋时,没有考虑各种不利组合不同时出现的特点,导致部分截面纵筋配筋过大,浪费钢筋。•(3)弹性理论计算的支座弯矩一般比跨中弯矩大得多,导致支座负筋较多,甚至造成拥挤现象,不便施工。•2受弯构件塑性铰和超静定结构的塑性内力重分布当受弯构件在荷载作用下的最大弯矩超过屈服弯矩My后直道破坏,该截面所能承受的弯矩保持接近极限弯矩Mu,同时具有足够的转动变形能力。由于具有完全转动能力的构件节点称为铰结点,因此可以将上述具有较大转动能力的截面看作“铰”,这种铰由于材料具有塑性性能而产生,成为“塑性铰”。•塑性铰和理想铰结点不同:理想铰不能传递弯矩,塑性铰可以传递极限弯矩Mu;理想铰可自由转动,塑性铰只能有限转动,而且为单向铰(只能向上或向下转动);理想铰为一个点,塑性铰是指一小段局部变形很大的区域。当静定结构出现第一个塑性铰,结构成为几何可变体系,破坏。对于超静定结构,当第一个塑性铰出现后,继续加荷,则构件产生内力重分布。也就是说,塑性铰截面的弯矩保持Mu不变,其它截面的弯矩增大,然后出现第二个塑性铰、第三个塑性铰……,直到结构形成几何可变体系而破坏。•3塑性内力重分布在设计中的应用—调幅法•假设将连续梁的最大负弯矩降低,则计算得到的抵抗负弯矩的钢筋数量减少,在承担相同极限荷载的情况下,支座将首先出现塑性铰,由于塑性内力重分布的作用,跨中弯矩则相应增加。•调幅法计算的原则有以下几点:•(1)为保证塑性铰有足够的转动能力,必须控制受力钢筋用量,控制方法是严格控制砼受压区高度:。•(2)为避免塑性铰过早出现,调幅幅度不宜超过20%,即调幅支座弯矩折减系数不小于0.8。•(3)支座负弯矩调整后,跨中正弯矩设计时取调整后的跨中正弯矩和原包络图跨中正弯矩的较大值。•(4)为尽可能的节省钢筋,应使调整后的跨中正弯矩和支座负弯矩接近。•(5)钢筋宜采用HPB235级、HRB335级、HRB400级,砼强度等级宜为C20~C45。35.01.0•4塑性内力重分布方法计算的适用范围•按塑性理论方法计算,较之按弹性理论计算能节省材料,改善配筋,计算结果更符合实际工作情况,故对于结构体系布置规则的连续梁、板的承载力计算宜尽量采用此种方法。•由于塑性理论设计不可避免造成构件在使用阶段的裂缝过款及变形过大,通常在下列情况下,不宜采用塑性计算方法:•(1)直接承受动力荷载作用的结构;•(2)要求不出现裂缝或处于侵蚀环境等情况下的结构(对变形和裂缝有严格要求);如水工建筑物等。•(3)处于重要部位而又要求有较大承载力储备的构件。如肋梁楼盖中的主梁。•5塑性理论计算内力的计算要点•(1)对常用的承受相等均不荷载作用下的等跨连续板和次梁,可按下式计算内力:•弯矩:•剪力:(2)对相邻跨度差小于10%的不等跨连续板和次梁,仍可按等跨的计算系数计算内力。•20)(lqgMmnvlqgV)(•6塑性理论计算内力的计算步骤•(1)统计荷载,建立计算简图;•(2)按表查内力系数,计算内力,并绘制内力图;•然后根据各截面控制内力计算配筋。

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