摘要：通过实例分析，得出人防结构中梁延性比不同解决方法的经济性比较。
关键词：人防；延性比；经济性
Abstract：Through example analysis, the economic comparison of beam ductility ratio in civil air defense structure is obtained .
Key words：civil air defense；ductility ratio;economy
前言
人防设计与常规结构设计有很多不同的规范要求，如材料强度、荷载作用、最小配筋率、延性比等。其中，延性比是设计人员经常忽略的问题，而人防结构构件中梁的延性比经常不满足规范要求。因此，本文以人防梁为例，对解决延性比的各种方法进行探讨。
一、延性比的概念
结构构件的允许延性比[β]，指构件允许出现的最大变位与弹性极限变位的比值。显然，当[β]≤1时，结构处于弹性工作阶段；当[β]〉1时，构件处于弹塑性工作阶段。该值的大小主要与结构构件的材料、受力特征及功能要求有关。如果结构构件有较大的允许延性比，则能较多地吸收动能，对于抵抗爆炸是有利的。也就是说，规范是通过充分发挥结构构件较大的塑性变形，来达到消耗爆动荷载的目的[1]。
二、满足延性比的方法
1）《平战结合人民防空工程设计规范》第4.3.2条：
表4.3.2 核武器爆炸动荷用下钢筋混凝土结构构件的允许延性比[β]值
2）《平战结合人民防空工程设计规范》第4.5.6条：结构构件按弹塑性工作阶段设计时，受拉钢筋配筋率不宜大于1.5%。当必须大于1.5%时，受弯构件或大偏心受压构件的允许延性比[β]值应符合下列公式，且受拉钢筋最大配筋率不宜大于本规范表4.6.8的规定。
[β]≤0.5 /（x /h0）（4.5.6-1）
x/ho=（ρ-ρ'）f yd / fcd （4.5.6-2）
式中：x——混凝土受压区高度(mm)；
ho——截面的有效高度(mm)。
ρ、ρ′——纵向受拉钢筋及纵向受压钢筋配筋率；
fyd——受拉钢筋的动力强度设计值；
fcd——混凝土弯曲抗压动力强度设计值
《平战结合人民防空工程设计规范》第4.5.8:在动荷载作用下，钢筋混凝土受弯构件和大偏心受压构件的受拉钢筋最大配筋百分率宜符合表4.6.8的规定。
表4.6.8 受拉钢筋最大配筋百分率（%）
通过以上公式可以看出，提高混凝土强度等级和受压纵筋的配筋率(ρ')可使延性比满足要求，但仅提高个别梁混凝土强度等级会给施工带来不便，整体提高梁混凝土强度等级又会造成不必要的浪费。
规范4.5.6条指出:ρ≤1.5%时，可不进行[β]≤0.5h0/x验算，因此增大梁截面尺寸也是解决延性比的有效方法。
三、工程实例比较
北京地区某单层地下车库，抗震等级为三级，人防等级为核6级，采用柱跨为8.4m x 8.4m的框架结构，顶板厚250，板顶覆土厚1.5m，梁混凝土强度等级为C35，钢筋强度等级HRB400。以某中跨梁为例，比较提高受压纵筋的配筋率(ρ')和增大梁截面尺寸的经济性。
1）梁原始计算结果
梁原始尺寸及配筋如下图所示，梁底受拉钢筋配筋率(ρ) 大于1.5%，需要满足延性比要求。 [β]取常用值3，计算过程过下：
x/ho=(16*491－2*616) *1.2*360/ (500*800*1.5*16.7) =0.2856
[β]=3>0.5 / 0.2856=1.75，不满足规范要求。
梁截面梁配筋计算面积梁配筋率
梁实配钢筋
2）增大梁宽度
如下图所示，经计算，梁宽度变为660mm时，梁底受拉钢筋配筋率(ρ) 不大于1.5%，满足规范要求，此时梁含钢量：39.33kg/m2 ，梁砼量：0.13 m3/m2。
梁截面梁配筋计算面积梁配筋率
梁实配钢筋
3）提高受压纵筋配筋率(ρ')
由《平战结合人民防空工程设计规范》公式4.5.6-1和公式4.5.6-2得：
As' ≥As－0.5 αc fcd bh0 /（f yd [β]）或ρ' ≥ρ－0.5 αc fcd /（f yd [β]）
以 [β]＝3和 [β]＝2为例，推导不同纵向受拉钢筋配筋率（1.5%<ρ≤2.4%）和不同混凝土强度等级时梁受压纵筋配筋率(ρ')的适配值，见下表：
[β]=3时，ρ'适配值（%）
[β]=2时，ρ'适配值（%）
查表得：[β]＝3时，ρ'＝1.164% ，即梁上部通长筋As'=1.164%*500*800=4656mm2。
梁配筋如下图所示。此时，梁含钢量：40.59 kg/m2 ，梁砼量：0.1 m3/m2。
梁实配钢筋
经整体模型比较，上述两种方法钢筋和砼增加量如下表所示：
可见提高梁受压纵筋配筋率(ρ')的方法比增加梁截面尺寸的方法更经济。
四、结论
在不影响建筑净空的前提下，提高梁受压纵筋配筋率(ρ')是解决梁延性比最有效的方法，图中表格可根据混凝土强度等级和受压钢筋配筋率(ρ)直接查询或插值使用。
本文提高梁受压纵筋配筋率(ρ')的计算方法中后未考虑梁受压纵筋对梁跨中承载力的有利作用，造成一定浪费，需要跌代计算才能达到最优配筋率。
参考文献
[1]平战结合人民防空工程设计规范，DB11/994-2013.
论文作者:刘小平,楚孝田
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/21
标签：延性论文; 钢筋论文; 构件论文; 人防论文; 强度论文; 截面论文; 混凝土论文; 《基层建设》2019年第20期论文;