材料的抗弯刚度计算,实际上就是对材料制成的构件进行变形(即挠度)控制的依据,计算方法的由来,应该是从材料的性能特征中得到的:
第一个特性决定材料的抗压强度和抗拉强度,当材料的抗拉强度决定构件的承载力时,因其延伸率很大,而表现出延性破坏特征,反之即为脆性破坏。如抗弯适筋梁和超筋梁,大小偏心受压。而抗剪构件,在桁架受力模型中,不存在强度正比关系(抗弯尽管也不是严格意义上的正比关系,但基本接近正比),而只是双线性关系,所以,其适筋时的延性也不如抗弯适筋梁,只就是概念设计中的强剪弱弯的由来;
第二个是材料的离散性较大的特性决定了为了满足相同的安全度,就需要更大的强度富裕(平均强度与设计强度之比),这一点在七四规范中反应在安全系数K中(抗弯 1.4,抗压,抗剪是 1.55),新规范在公式中已经不见,但可从背景材料的统计回归上找到由来;
第三个特性即材料的蠕变性能是塑性内力重分布的条件之一,正如一位学者所说,合理设计的材料结构能按设计者的意图调节其内力。带裂缝工作的构件其塑性铰不是一点而是一个区域。
第四个特性在结构的概念设计中,有一条很重要,是在罕遇地震时,结构不存在强度的富裕而只有抵抗变形能力的好坏之分,即结构都要进入塑性变形阶段(或弹塑性阶段)。设计时,让塑性铰出现在什么地方;让多少构件适量破坏以吸收地震输入能量,而地震之后又容易修复;那些关键构件是最后防线等等,这才是抗震设计的精髓,同样是抗弯刚度计算方法的由来;
第五个特性是根据这个思路,就不难理解抗震规范中的许多要求了。比如说,短柱有典型的剪切破坏特征,配箍率和轴压比直接影响到柱的延性。框支剪力墙结构因变形过于集中而影响到抗震性能,转换板结构刚度突变最大,在高烈度区尽量少用,这也是抗弯刚度计算方法的由来。