钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算.ppt

,第八章 钢筋混凝土构件 正常使用极限状态验算,8-1 抗裂验算,一般要求,（1）抗裂就是不允许混凝土开裂。,（2）钢筋混凝土构件正截面抗裂验算应满足下式,(8-1),由荷载标准组合或准永久组合计算的验算 截面的混凝土拉应力值；,混凝土抗拉强度标准值；,混凝土拉应力限制系数（对水工混凝土结构构件， 荷载标准组合时，,=0.85；荷载准永久组合时，,=0.70）。,8-2 钢筋混凝土结构裂缝宽度的验算,一、裂缝产生的原因：,1、荷载引起的裂缝：,占20%， 计算 ，式中 ， 最大裂缝宽度限值。,2、非荷载引起的裂缝：,通常，裂缝宽度和挠度一般可分别用控制最大钢筋直径和 最大跨高比来控制只有在构件截面尺寸小，钢筋应力高时进行验算。,二、裂缝宽度的计算方法,1、裂缝出现与分布规律,图8-2 第一条裂缝至将出现第二条裂缝间混凝土及钢筋应力,（1）在裂缝未出现前：,受拉区钢筋与混凝土共同受力；沿构件长度方向，各截面的受拉钢筋应力及受拉区混凝土拉应力大体上保持均等。,（2）裂缝出现：,（3）裂缝发展：,在裂缝陆续出现后，沿构件长度方向， 钢筋与混凝土的应力是随着裂缝的位 置而变化的（图8-3）。,图8-3 中和轴、混凝土及钢筋应力随着裂缝位置变化情况,2、平均裂缝间距,平均裂缝间距为,(8-2),(8-3),系数，对轴心受拉构件，取=1.1；对偏心轴心受拉构件，取=1.05；对其他受力构件，取=1.0；,c最外层纵向受力钢筋外边缘至受拉区底边的距离（mm），当c65mm时，取c=65mm；,按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率 。当 0.01时，取 =0.01；,有效受拉混凝土截面面积，,可按下列规定取用：对轴心受拉构件取构件截面面积；对受弯、偏心受压和偏心受拉构件，取腹板截面面积的一半与受拉翼缘截面面积之和（图8-4），即 此处 、 为受拉翼缘的宽度、高度；,纵向受拉钢筋截面面积；,纵向受拉钢筋的等效直径（mm）；,第,种纵向受拉钢筋的直径（mm）；,第,种纵向受拉钢筋的根数；,第,种纵向受拉钢筋的相对粘结特性系数，对带肋钢筋， 取1.0；对光面钢筋，取0.7。,图8-4 有效受拉混凝土截面面积,3、平均裂缝宽度,（1）平均裂缝宽度计算公式：,（8-4）,图8-5平均裂缝宽度计算图,， 分别为裂缝间钢筋及混凝土的平均拉应变。,(8-5),按荷载标准组合计算的构件纵向受拉钢筋应力。,（2）裂缝间钢筋应变不均匀系数的计算：,值越小，表示混凝土承受拉力的程度越大；值越大， 表示混凝土承受拉力的程度越小,值随钢筋应力的增大而增大,(8-6),当1.0时，取=1.0。对直接承受重复荷载的构件，取=1.0。,4、最大裂缝宽度,=1.90,=1.66,=1.50。,(8-7),(8-8),构件受力特征系数，为前述各系数、 、 、的乘积。对轴心受拉构件取2.7，对偏心受拉构件取2.4；对受弯构件和偏心受压构件取2.1；,根据试验，偏心受压构件e0/h00.55时，正常使用阶段裂缝宽度较小，均能满足要求，故可不进行验算。对于直接承受重复荷载作用的吊车梁，卸载后裂缝可部分闭合，同时由于吊车满载的概率很小，吊车最大荷载作用时间很短暂，可将计算所得的最大裂缝宽度乘以系数0.85。,如果超过允许值，则应采取相应措施，如适当减小钢筋直径，使钢筋在混凝土中均匀分布；采用与混凝土粘结较好的变形钢筋；适当增加配筋量（不够经济合理），以降低使用阶段的钢筋应力。这些方法都能一定程度减小正常使用条件下的裂缝宽度。但对限制裂缝宽度而言，最根本的方法也是采用预应力混凝土结构。,三、裂缝截面钢筋应力,1、轴心受拉构件,（8-9）,按荷载标准组合计算的轴向拉力值,2、矩形截面偏心受拉构件,(8-10),按荷载标准组合计算的轴向拉力值,e轴向拉力作用点至纵向受压钢筋（对小偏心受拉构件， 为拉应力较小一侧的钢筋）合力点的距离，,图8-6偏心受拉构件截面应力图形 （a）小偏心受拉；（b）大偏心受拉,3、受弯构件,(8-11),Mk按荷载标准组合计算的弯矩值。,图8-7 受弯构件截面应力图形,4、大偏心受压构件,(8-12),(8-13),(8-14),(8-15),由图8-8的力矩平衡条件可得,(8-16),按荷载标准组合计算的轴向压力值；,e轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离；,z纵向受拉钢筋合力点至受压区合力点的距离；,使用阶段的偏心距增大系数。当l0/h14时，可取1.0；,截面重心至纵向受拉钢筋合力点的距离；,受压翼缘面积与腹板有效面积的比值，,图8-8 大偏心受压构件截面应力图形,当h f0.2h0时， 取h f=0.2h0,8-3 变形验算,一、一般要求,钢筋混凝土受弯构件的变形计算是指对其挠度进行验算，按荷载标准组合并考虑长期作用影响计算的挠度最大值 ，应满足,（8-17）,受弯构件的挠度限值。,二、 钢筋混凝土受弯构件截面刚度,（8-18）,=M/EL，为截面曲率； s是与荷载形式、支承条件有关的挠度系数。 如对于均布荷载作用下的简支梁，s=5/48。,对于钢筋混凝土适筋梁，其弯矩（M）与挠度（af）间的关系如图8-9的实线所示。可见其截面刚度不是常数，而是随着弯矩的变化而变化。在荷载标准组合作用下，钢筋混凝土受弯构件的截面抗弯刚度，简称短期刚度，用Bs表示；在荷载标准组合并考虑长期作用影响的截面抗弯刚度，简称长期刚度，用B表示。,图8-9 M-a f 与M-关系曲线,1、短期刚度Bs的计算,对于要求不出现裂缝的构件,（8-19）,I0换算截面惯性矩。,对于允许出现裂缝的构件，钢筋混凝土受弯构件短期刚度Bs的计算公式：,（8-20）,按式(8-6)计算；f按式(8-15)计算。,2、长期刚度B的计算,荷载长期作用下的挠度增大系数用表示，根据试验结果， 可按下式计算:,（8-21）,式中，、 分别为纵向受拉和受压钢筋的配筋率。,当 /1时，取 /=1。对于翼缘在受拉区的T形截面值应比式（8-21）的计算值增大20。,（8-22）,提高截面刚度最有效的措施：,（1）增加截面高度；增加受拉或受压翼缘可 使刚度有所增加；,（2）当设计上构件截面尺寸不能加大时，可考虑增加 纵向受拉钢筋截面面积或提高混凝土强度等级来 提高截面刚度，但其作用不明显；,（3）对某些构件还可以充分利用纵向受压钢筋对长 期刚度的有利影响，在构件受压区配置一定数 量的受压钢筋来提高截面刚度。,三、 钢筋混凝土受弯构件挠度计算,最小刚度原则：,即对于等截面构件，可假定各同号弯矩区段内的刚度相等，并取用该区段内最大弯矩处的刚度。对简支梁取最大正弯矩截面计算截面刚度；带悬挑的简支梁、连续梁或框架梁，取最大正弯矩截面的刚度和最小负弯矩截面的刚度，分别作为相应区段的刚度。,肚松衯宸/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/cio.gif冩?=/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/email.gif冩?A/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/imgr_logo.gif冭聖杁/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/logo.gif冩碝?D/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/logo_compute.gif冭?疘:/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?-鏂版湇鍔粡娴庢诞鐜?files/ F/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?-鏂版湇鍔粡娴庢诞鐜?files/astd_oct.gif冮烜?E/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?-鏂版湇鍔粡娴庢诞鐜?files/biaoshi.gif凅?C/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?-鏂版湇鍔粡娴庢诞鐜?files/email.gif冮?G/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?- 潕,肚松衯?雎挥=?牓2d?h糖 =M痞 ?(瘣滸?(h?棧哐锒$*?z3蓚W傯=%u旄 冏?塧?腦?U ZYYh?鹁?镁+x脲燴哠K?q梽桃羀徬 ?w?錭X?C?e ?gei鎃+,nit噈鲃c?u锳9硄轻儍L8踇縎;W岐?u rH?Wx鵛8吷y兞恋W 六堲?-猴w兂.+嬼?墎娮?嗠鸊GiJ倭rJ ?侜!?u?“唻蕛?凓|?縖鸹嬔r責| A伾鼐*?%磣嬓冴苻高Hv霼?m |兪T?4撠?聝 ?飌Z0?t蕞筍讧?3髀続c?p?t 壉鄪Mr+?p; 8齚 p蕞驱_嬝3? ?%?佝較#?u嬻芺婩*?莀X_? 萄阯K詴qM?x拱曃?鳡?+腰+?艃?U?葭?橗?岶%媗祆?呿祴?峙%Ms?叫篂?X?$?F笂斚汶弸邏s?苾铏p荫渌?呉坡Y询生蓯籀塡塠=?鬋昆?SZ?|?匡?(別?鲩Z0l慶琶 5艭危?內? g?a? J?$孅?0lH効譱蘑?R?;N?囏a杸)G?t$撈-0?c+僿?v胐顑o2?刻 N稍嶀?寃?泲?a碍鹄YZF猏虓贋用 拷T,V3B励=桽= ?ST傄u烶輤腙鲳0_儖?絅=计裌巹4飪秞?塀墕銒t隿+废榰N82)撅?uG? 儅導鴣鮁 e5?O轴C冾:_)5隠瑾.觠0峗E ?王?謷呻u?蓌X0?艣专?u ?V=Zt望?v;3蒛h8#?d?z痣W兠兯凔?黄T?彄貖? ty?嗥肻BuS