詳解結構延性破壞與脆性破壞方式
結構與構件的破壞方式的確定是在結構設計之初就要明確的問題,,延性破壞顯然是工程師們的首選,。
所謂延性破壞是指材料、構件或結構具有在破壞前發(fā)生較大變形并保持其承載力的能力,,宏觀表現(xiàn)上為撓度,、傾斜、裂縫等明顯破壞先兆的破壞模式,,更為重要的是,,盡管出現(xiàn)明顯的破壞征兆,,但延性材料或結構仍然能夠保持其承載力。
延性破壞的這種性能對于建筑物是十分重要的,,其真正的意義在于以下幾方面:
首先,,破壞先兆與示警作用——歷史上發(fā)生的重特大建筑事故大多屬于脆性破壞,如果建筑物在破壞之前的明顯征兆可以提醒人們及時撤離現(xiàn)場或進行補救,。完全不能破壞的材料是不存在的,因此材料在破壞之前的示警作用對于建筑物來講就十分重要了,。
其次,,延性材料或結構的延性不僅僅要體現(xiàn)在變形上,還要體現(xiàn)在破壞延遲上,,即在承載力不降低或不明顯降低的前提下,,產(chǎn)生較大的明顯的變形,即發(fā)生屈服,。這種破壞的延遲效應可以為逃生或者建筑物的修補提供寶貴的時間,。
第三,正是由于延性材料與結構所產(chǎn)生的變形能力,,因此對于動荷載的作用,,可以體現(xiàn)出良好的工作性能,這對于結構的抗震是十分關鍵的,。在地震的作用下,,結構所發(fā)生的宏觀與微觀的變形,都會儲存大量的能量,,避免發(fā)生破壞,。
相反,脆性是與延性相對應的破壞性質(zhì),,脆性材料或構件,、結構在破壞前幾乎沒變形能力,在宏觀上則表現(xiàn)為突然性的斷裂,、失穩(wěn)或坍塌等,。
應注意的問題是,雖然有些脆性材料可能具有較高的強度,,采用脆性材料或構件,、結構可能存在較大的承載力,但因沒有破壞征兆或破壞征兆不明顯,,采用時宜多加慎重,。
在結構設計時實現(xiàn)延性與防止脆性的方法其實并不復雜,一般遵循以下原則:
其一,,要盡可能采用延性材料為建筑結構材料,,鋼材是很好的延性材料,以往鋼結構多用于高層、大跨度建筑,、承擔動荷載建筑中,,隨著科學技術的發(fā)展,鋼結構住宅也已經(jīng)開始逐步推廣,。
其二,,對于脆性材料,可以采用延性材料改善其不良的性能,,是指具有延性材料的破壞特征,。最為明顯的例子是鋼筋混凝土、勁性混凝土與鋼管混凝土的應用,。實踐證明,,經(jīng)由鋼材改良后,混凝土作為脆性材料,,也可以在建筑中大量使用,,并且體現(xiàn)出很好的延性。尤其是鋼管混凝土,,由于鋼管的約束作用,,混凝土在高應力作用下,甚至可以發(fā)生塑流,,體現(xiàn)出塑性,。
其三,在結構中避免出現(xiàn)細長結構桿件,、薄壁構件,,以防止失穩(wěn)的發(fā)生。失穩(wěn)破壞是由于尺度關系造成的破壞形式,,一般與材料關系不大,。采用延性材料的結構并不一定是延性結構,失穩(wěn)就是特例,。由于失穩(wěn)問題,,使得很多輕質(zhì)高強的材料在使用時稍有不慎,就會發(fā)生意外,。調(diào)查表明,,鋼結構建筑由于自身材料受力屈服的破壞是很少的,多是由于失穩(wěn)造成的,。
其四,,對于不能夠簡單的依靠延性材料進行改良的脆性材料,使用時應該慎重,。使用比較多的脆性材料是磚石材料,,經(jīng)過長期的工程實踐,,磚石結構的適用范圍、結構模式都是比較確定的,。選用磚選自.投標書代寫網(wǎng) yipai178.com 石作為結構材料時,,不宜采用新型結構形式,同時應該注意增大脆性材料的安全系數(shù),,要偏于安全使用材料,。