建筑结构与建筑设计PPT课件

.,1,第九章正常使用极限状态验算及耐久性设计,回顾,结构的基本功能,安全性适用性耐久性,怎样度量结构完成预定功能？,极限状态,承载能力极限状态正常使用极限状态,前述内容都是构件的承载能力极限状态，或称强度计算。,本章讨论的内容,.,2,9.1截面弯曲刚度的定义和基本表达式,9.1.1截面弯曲刚度的概念及定义,挠度计算的思路,材力：,与荷载形式、支承条件有关，例如：,混凝土梁截面弯曲刚度,.,3,混凝土梁截面弯曲刚度的主要特点,.,4,最后的Bs的计算公式：,（913）,受弯构件短期刚度,9.1.3受弯构件的截面刚度B考虑荷载长期作用的影响,考虑荷载长期作用的影响后，截面弯曲刚度将降低，构件挠度将增大。,.徐变；,.裂缝间受拉混凝土应力松弛，钢筋与混凝土产生滑移徐变，使受拉混凝土不断退出工作；,.收缩变形。,荷载长期作用下刚度降低的原因,.,5,考虑荷载长期作用的影响后的截面刚度B,（918）,.,6,9.1.4受弯构件的挠度验算,1.简支梁的挠度计算,采用最小刚度Bmin，由此计算的挠度会不会偏大？不会，因为计算中虽然将弯曲挠度算大，但没有考虑剪切变形对挠度的影响，两者抵消使得最终挠度比较接近实际情况。,.,7,【例题9-1】已知在教学楼楼盖中，一矩形截面简支梁，b*h=200*500mm，配置4D16（HRB400级）受力钢筋，混凝土C20，保护层厚度C=25mm，L0=5.6m，承受均布荷载，其中永久荷载（包括自重在内）标准值gk=12.4kN/m，楼面活荷载标准值qk=8kN/m，楼面活荷载的准永久值系数q=0.5。试验算其挠度。,解：注意问题，和本题的结论。,（1）本题挠度验算时钢筋的应力水平,（2）本题短期刚度和长期刚度的比值,.,8,9.2钢筋混凝土构件裂缝宽度验算,9.2.1裂缝的出现、分布和开展,以轴心受拉构件为例,由此看来：（1）首批裂缝在混凝土抗拉强度较薄弱的截面产生，其次的裂缝将在裂缝间距2L的区段上产生，哪里最薄弱，哪里先出现裂缝。（2）但裂缝间距不会小于L，即稳定后的裂缝间距为：L2L。,.,9,（3）L的大小与：,.,钢筋的伸长混凝土的伸长,钢筋的伸长混凝土的伸长0,.,裂缝从里到外一样宽,裂缝从里到外不一样宽,.,和C无关,和C有关,（4）裂缝宽度的形成：,配筋率有关,钢筋表面积大小有关,粘结强度有关混凝土等级，钢筋表面性状，保护层厚度等。,粘结滑移理论,粘结无滑移理论,裂缝综合理论理论,.,10,裂缝宽度计算的思路,某一条具体的裂缝出现的部位是随机的，其裂缝宽度也是随机的。,但平均裂缝间距和平均裂缝宽度具有一定的规律性，且两者之间有一定的关联性。,这样，计算裂缝宽度的思路与方法就可以确定为：,（3）用Wm估计Wmax。例如：,k为估计系数,9.2.2平均裂缝间距,（1）,在裂缝处截开，取隔离体，得：,（2）确定平均裂缝宽度Wm和Lm的关系；,（1）求平均裂缝间距：Lm；,.,11,（2）,得：,te为按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率,取钢筋隔离体，建立平衡条件：,（9-28）,最后规范提出的公式：,（9-29）,等效直径,.,12,9.2.3平均裂缝宽度,平均裂缝宽度Wm,裂缝间的混凝土平均应变,（9-32）,裂缝间钢筋的平均应变,计算,（1）受弯构件,（2）轴心受拉,（3）偏心受拉,（9-33）,（9-34）,（9-35）,（4）偏心受压,（9-36）,.,13,9.2.4最大裂缝宽度及其验算,用试验、数理统计的方法得出Wmax的计算公式,l长期荷载影响,平均裂缝宽度的增大系数,规范提出的公式,构件受力特征系数，轴心受拉2.7，偏拉2.4，受弯、偏压2.1。,给出的是具有95保证率的相对最大裂缝宽度。,最大裂缝宽度验算,详规范，0.20.3mm，一般0.3mm。,.,14,有关wmax的几个概念,（1），,，即：钢筋直径减小，裂缝宽度减小。,（2），,，即：配筋率增大，裂缝宽度减小。,（或钢筋面积增大）,.,15,9.4混凝土结构的耐久性,9.4.1耐久性的概念与主要影响因素,钢结构的寿命,防锈漆,混凝土结构的寿命,（1）混凝土的寿命,（2）钢筋的寿命用混凝土维护,混凝土结构的耐久性,指在设计工作寿命期内，在正常维护下，保持适合于使用，而不需要进行维修加固的能力。,.,16,不了解或不重视结构耐久性问题而产生的工程问题：（1）钢结构的维护费用；（2）韩国一栋商业大楼突然倒塌使用海砂；（3）苏州河上一座桥，在清晨被一艘过路渔船的桅杆碰垮。,影响耐久性能的主要因素,内部因素：混凝土强度，密实性，水泥用量，水灰比，氯离子，碱含量。,9.4.2混凝土的碳化,碳化对混凝土本身无害，其主要问题是当碳化至钢筋表面时，将会破坏氧化膜，使钢筋有锈蚀的危险。此外，还会加剧混凝土的收缩，导致混凝土开裂。这些均给混凝土的耐久性带来不利影响。,碳化是混凝土由碱性向中性过渡。,外部因素：温度，湿度，CO2含量，侵蚀性介质。,9.4.3钢筋的锈蚀,.,17,9.4.4耐久性设计,耐久性设计的目的,在规定的设计使用年限内，在正常维护下，必须保持适合于使用，满足既定功能的要求。,方法,将混凝土结构按使用环境不同分类,一类，室内正常使用环境。,二类，,a.室内潮湿环境；非严寒和寒冷地区露天环境、与无侵蚀性的水及土壤直接接触的环境。,b.寒冷和严寒地区的露天环境；与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境。,三类，,根据建筑物的重要程度，划分不同的设计使用年限。,50年,100年,结构,针对不同的使用环境，设计使用年限，提出不同的技术措施与构造要求。,.,18,保证耐久性的技术措施及构造要求,（1）结构设计技术措施1）未经技术鉴定及设计许可，不能改变结构的使用环境，不得改变结构的用途。2）对于结构中使用环境较差的构件，宜设计成可更换或易更换的构件。3）宜根据环境类别，规定维护措施及检查年限；对重要的结构，宜在与使用环境类别相同的适当位置设置供耐久性检查的专用构件。4）对于暴露在侵蚀性环境中的结构构件，其受力钢筋可采用环氧涂层带肋钢筋，预应力筋应有防护措施。在此情况下宜采用高强度等级混凝土。,（2）对混凝土材料的要求1）2）3）4）5）,.,19,（3）施工要求混凝土的耐久性主要取决于它的密实性，除应满足上述对混凝土材料的要求外，还应