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[摘 要]为了结构在地震作用下进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌。在钢筋混凝土结构的设计中，尤其是在其结构抗震设计中，一方面要保证结构具有足够的强度，另一方面还需保证结构具有一定的延性。本文就保证结构延性的方法进行进一步探讨。
[关键词]延性；控制
中图分类号：TU973.16 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0227-01
1 延性的定义和分类
延性是指结构破坏之前，在其承载力无显著降低的条件下，经受非弹性变形的能力。通过应力-应变曲线来反映，表现为材料的屈服后的塑性变形能力；截面延性是曲率延性，通过受压区高度来反映，表现的是截面屈服后的塑性转动能力；力和变形是广义的，力可以是应力、荷载、弯矩；变形可以使应变、挠度、转角。作为延性的变量，可以用总的极限变形Δu，也可以用非弹性变形Δu-Δy，或用力---变形曲线下的面积来表示，但是广泛采用的是用延性系数U=Δu/Δy作为衡量延性的指标。
上述延性的定义是广义的，可以从以下几个方面进行分类：
（1）按研究对象，可分为材料的延性，截面的延性、构件的延性和结构的延性。
（2）按变形的性质，可分为曲率延性uφ=φu/φy，转角延性uφ=θu/θy，总位移延性U=Δu/Δy，楼层相对位移延性等，通常总位移延性反应结构总体的破坏程度，楼层相对位移延性反映该层非结构构件（填充墙等）的破坏状态，它对抗震设计更为重要，但是由于影响的条件比较多，且带有一定的随机性，难以精确计算。
2 控制结构延性的方法
控制结构的延性在结构设计中通常有一下几方面着手：
2.1 构件的截面抗震承载力调整
水平地震作用与重力荷载效应组合对应的结构构件截面抗震承载力必须根据受力状态进行调整放大提高。其表示式通常用：S≤R/γRE 表示。其中S-水平地震作用与重力荷载效应组合的结构构件内力设计值；R—结构构件抗震承载力设计值；γRE—结构构件截面抗震承载力调整系数且不小于1.
2.2 竖向构件轴压比控制
高层建筑竖向构件在重力荷载，水平荷载共同作用下的轴压比控制，是保证高层建筑结构延性和安全度的重要措施之一。
轴压比=N/fc.Ac ≤1.0
控制钢筋混凝土结构竖向轴压比对于抗震结构来说是十分重要的，因此，地震作用效应组合下竖向构件轴压比必须满足轴压比限值要求，而风荷载效应组合下的竖向构件轴压比则可以适当放松。
另外，实际的高层建筑结构的工作状态十分复杂，尽管结构计算软件技术不断发展，计算精度不断提高，但是计算的结构内力与实际的机构内力还是存在一定的差距，竖向构件轴压比限制的控制就是弥补这个差异带来的结构隐患，有利于结构安全的工作。
2.3 结构构件剪压比控制
高层建筑各类结构构件在重力荷载和水平荷载的共同作用下的剪压比控制，是保证高层建筑结构延性、安全度重要措施之一。
剪压比=构件承受的总组合设计剪力/混凝土抗压设计强度x构件腹板净截面面积
一般情况下，结构设计中构件的轴压比，剪压比能满足其限制要求，結构构件的配筋率，配箍率都将处于较为适宜的区域内，就不会发生超筋，从而为施工和使用提供较好的结构安全度。
2.4 结构的抗震等级的确定
高层建筑的结构抗震等级应根据结构类型、高度和所在地区具体的抗震设防烈度，采用相应的抗震等级进行相应的构件截面抗震设计计算和配筋，以保证高层建筑结构具有较好的延性，具备较好的抗震能力，设计中，恰当地确定结构的抗震等级当然是最重要的，次之，需要对其中某些重要构件的重要内力进行人为的调整，以弥补按小震多遇地震弹性计算的地震作用下内力的不足，保证结构关键部位关键构件具有足够的强度。
2.5 结构构件合适配筋率选择
结构设计中重要构件往往通过限制配筋率来确保其性能的发挥，震害也表明，钢筋混凝土高层建筑结构构件截面尺寸及混凝土强度等级合适确定之后，构件配置的各种受力钢筋和非受力钢筋具有合适的配筋率，是控制高层建筑结构强度、延性、刚度、裂缝，使建筑能够正常工作的另一个极为重要的设计原则和手段，合适的配筋率的配置是现浇钢筋混凝土高层结构本身应有的特性的体现。高层结构设计，如果出现某类构件或某些构件的配筋率超过了最大配筋率，要么是结构的体系选择不是恰当，或者是结构布置的不合理，要么是刚度不适宜，或者是结构设计者本身还为达到良好的设计水平，合适的配筋率是针对构件类别而言，就整体结构来说，则体现在上部结构单位面积含钢量上。
震害表明，梁端、柱端的震害严重，是框架梁柱的薄弱部位，所以按照强剪弱弯原则设计的箍筋主要配置在梁端，柱端塑性铰区，称为箍筋加密区。在塑性铰区配置足够的箍筋，可约束核心混凝土，显著的提高塑性铰区混凝土的极限应变值，提高抗压强度，防止斜裂缝的开展，从而充分发挥塑性铰的变形和耗能能力，提高梁、柱的延性；而且钢箍作为纵向钢筋的侧向支撑，阻止纵筋压屈，使纵筋充分发挥抗压强度。
2.6 抗震措施
通过抗震措施来保证结构确实具有延性能力，从而保证结构在中震和大震下实现抗震设计目标，系统的抗震措施包括以下几方面：
（1）强柱弱梁：增大柱相对梁的抗弯能力，使钢筋混凝土结构在大震作用下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至不出现塑性铰。从而保证结构具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。
（2）强剪弱弯：剪切破坏基本上没有延性，一旦发生剪切破坏某个部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以认为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会发生剪切破坏。
（3）强节点弱构件：由于节点区的受力状况非常复杂，所以在结构设计时只有保证各节点不出现脆性剪切破坏，才能使梁、柱充分发挥承载力和变形能力，即在梁柱塑性铰出现的顺序上出现完成之前，节点区不能过早破坏。
（4）通过抗震构造措施来保证形成塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力，即提高延性，同时保证结构的整体性.这一系统的抗震措施理念，早已被结构设计界广泛的认可采纳。
3 结束语
延性在建筑结构的抗震设计中是十分重要的，采用合理的措施，保证建筑实现大震不倒，中震可修，小震不坏的设防目标，增强抗震结构的延性性能，从而提高结构的变形能力。
参考文献
[1] GB 500011-2010（2015年版）建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.
[2] GB50010-2010（2015年版）混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.
[3] 丁晓玲，朱英杰，尤为.钢筋混凝土结构的延性[J].青岛理工大学学报，2009.
[关键词]延性；控制
中图分类号：TU973.16 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0227-01
1 延性的定义和分类
延性是指结构破坏之前，在其承载力无显著降低的条件下，经受非弹性变形的能力。通过应力-应变曲线来反映，表现为材料的屈服后的塑性变形能力；截面延性是曲率延性，通过受压区高度来反映，表现的是截面屈服后的塑性转动能力；力和变形是广义的，力可以是应力、荷载、弯矩；变形可以使应变、挠度、转角。作为延性的变量，可以用总的极限变形Δu，也可以用非弹性变形Δu-Δy，或用力---变形曲线下的面积来表示，但是广泛采用的是用延性系数U=Δu/Δy作为衡量延性的指标。
上述延性的定义是广义的，可以从以下几个方面进行分类：
（1）按研究对象，可分为材料的延性，截面的延性、构件的延性和结构的延性。
（2）按变形的性质，可分为曲率延性uφ=φu/φy，转角延性uφ=θu/θy，总位移延性U=Δu/Δy，楼层相对位移延性等，通常总位移延性反应结构总体的破坏程度，楼层相对位移延性反映该层非结构构件（填充墙等）的破坏状态，它对抗震设计更为重要，但是由于影响的条件比较多，且带有一定的随机性，难以精确计算。
2 控制结构延性的方法
控制结构的延性在结构设计中通常有一下几方面着手：
2.1 构件的截面抗震承载力调整
水平地震作用与重力荷载效应组合对应的结构构件截面抗震承载力必须根据受力状态进行调整放大提高。其表示式通常用：S≤R/γRE 表示。其中S-水平地震作用与重力荷载效应组合的结构构件内力设计值；R—结构构件抗震承载力设计值；γRE—结构构件截面抗震承载力调整系数且不小于1.
2.2 竖向构件轴压比控制
高层建筑竖向构件在重力荷载，水平荷载共同作用下的轴压比控制，是保证高层建筑结构延性和安全度的重要措施之一。
轴压比=N/fc.Ac ≤1.0
控制钢筋混凝土结构竖向轴压比对于抗震结构来说是十分重要的，因此，地震作用效应组合下竖向构件轴压比必须满足轴压比限值要求，而风荷载效应组合下的竖向构件轴压比则可以适当放松。
另外，实际的高层建筑结构的工作状态十分复杂，尽管结构计算软件技术不断发展，计算精度不断提高，但是计算的结构内力与实际的机构内力还是存在一定的差距，竖向构件轴压比限制的控制就是弥补这个差异带来的结构隐患，有利于结构安全的工作。
2.3 结构构件剪压比控制
高层建筑各类结构构件在重力荷载和水平荷载的共同作用下的剪压比控制，是保证高层建筑结构延性、安全度重要措施之一。
剪压比=构件承受的总组合设计剪力/混凝土抗压设计强度x构件腹板净截面面积
一般情况下，结构设计中构件的轴压比，剪压比能满足其限制要求，結构构件的配筋率，配箍率都将处于较为适宜的区域内，就不会发生超筋，从而为施工和使用提供较好的结构安全度。
2.4 结构的抗震等级的确定
高层建筑的结构抗震等级应根据结构类型、高度和所在地区具体的抗震设防烈度，采用相应的抗震等级进行相应的构件截面抗震设计计算和配筋，以保证高层建筑结构具有较好的延性，具备较好的抗震能力，设计中，恰当地确定结构的抗震等级当然是最重要的，次之，需要对其中某些重要构件的重要内力进行人为的调整，以弥补按小震多遇地震弹性计算的地震作用下内力的不足，保证结构关键部位关键构件具有足够的强度。
2.5 结构构件合适配筋率选择
结构设计中重要构件往往通过限制配筋率来确保其性能的发挥，震害也表明，钢筋混凝土高层建筑结构构件截面尺寸及混凝土强度等级合适确定之后，构件配置的各种受力钢筋和非受力钢筋具有合适的配筋率，是控制高层建筑结构强度、延性、刚度、裂缝，使建筑能够正常工作的另一个极为重要的设计原则和手段，合适的配筋率的配置是现浇钢筋混凝土高层结构本身应有的特性的体现。高层结构设计，如果出现某类构件或某些构件的配筋率超过了最大配筋率，要么是结构的体系选择不是恰当，或者是结构布置的不合理，要么是刚度不适宜，或者是结构设计者本身还为达到良好的设计水平，合适的配筋率是针对构件类别而言，就整体结构来说，则体现在上部结构单位面积含钢量上。
震害表明，梁端、柱端的震害严重，是框架梁柱的薄弱部位，所以按照强剪弱弯原则设计的箍筋主要配置在梁端，柱端塑性铰区，称为箍筋加密区。在塑性铰区配置足够的箍筋，可约束核心混凝土，显著的提高塑性铰区混凝土的极限应变值，提高抗压强度，防止斜裂缝的开展，从而充分发挥塑性铰的变形和耗能能力，提高梁、柱的延性；而且钢箍作为纵向钢筋的侧向支撑，阻止纵筋压屈，使纵筋充分发挥抗压强度。
2.6 抗震措施
通过抗震措施来保证结构确实具有延性能力，从而保证结构在中震和大震下实现抗震设计目标，系统的抗震措施包括以下几方面：
（1）强柱弱梁：增大柱相对梁的抗弯能力，使钢筋混凝土结构在大震作用下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至不出现塑性铰。从而保证结构具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。
（2）强剪弱弯：剪切破坏基本上没有延性，一旦发生剪切破坏某个部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以认为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会发生剪切破坏。
（3）强节点弱构件：由于节点区的受力状况非常复杂，所以在结构设计时只有保证各节点不出现脆性剪切破坏，才能使梁、柱充分发挥承载力和变形能力，即在梁柱塑性铰出现的顺序上出现完成之前，节点区不能过早破坏。
（4）通过抗震构造措施来保证形成塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力，即提高延性，同时保证结构的整体性.这一系统的抗震措施理念，早已被结构设计界广泛的认可采纳。
3 结束语
延性在建筑结构的抗震设计中是十分重要的，采用合理的措施，保证建筑实现大震不倒，中震可修，小震不坏的设防目标，增强抗震结构的延性性能，从而提高结构的变形能力。
参考文献
[1] GB 500011-2010（2015年版）建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.
[2] GB50010-2010（2015年版）混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.
[3] 丁晓玲，朱英杰，尤为.钢筋混凝土结构的延性[J].青岛理工大学学报，2009.