钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算PPT.pptx

概述结构构件不满足正常使用极限状态对生命财产的危害性比不满足承载能力极限状态的要小，其相应的目标可靠指标[b]值要小些，故称正常使用极限状态验算，并在验算时采用荷载标准值、和材料强度标准值，结构系数d=1.0。裂缝及其控制裂缝控制等级：一级——严格要求不出现裂缝的构件。二级——一般要求不出现裂缝的构件。三级——允许出现裂缝的构件，但是裂缝最大宽度不应超过规定的最大裂缝宽度限值。1．抗裂验算抗裂就是不允许混凝土开裂。规范要求在荷载效应的短期组合和长期组合两种情况下，构件验算点拉应力不能超过由混凝土拉应力限制系数αct控制的应力值。3变形验算对于有严格限制变形要求的构件以及截面尺寸特别单薄的装配式构件，就需要进行变形验算，要求在荷载效应的短期组合（考虑部分荷载长期作用的影响）和长期组合两种情况下，受弯构件最大挠度值不应超过允许值。2.1轴心受拉构件2.2受弯构件抗裂验算受弯构件的抗裂度验算受弯构件的状态处于第1应力阶段末时即将开裂，截面应变分布符合平截面假定；受拉边缘的应变et＝etmax，应力st＝ftk，其应力分布因受拉区的塑性逐步变为曲线形，而受压区应力分布仍接近于三角形。根据试验研究和理论分析，计算受弯构件的开裂弯矩Mf时，混凝土受拉区的应力图形可采用梯形，并假设塑化区高度占受拉区高度的一半。利用材料力学公式，得出匀质弹性材料的受弯构件正截面开裂弯矩的计算公式为：应注意的是，gm除了与截面形状有关外，还与截面高度h、纵筋配筋率r等有关。截面高度越大，gm值越小。因此，计算gm时应考虑截面高度的修正系数。通过试验研究，规范规定，截面高度修正系数与截面高度接近于反比双曲线的关系；因此截面高度影响的修正系数0.8≤ah＝0.7+300／h≤1.1，其中h以mm计且h≤3000mm。2.3偏心受拉构件在荷载效应的短期组合与长期组合下，偏心受拉构件截面受拉边缘即将开裂时的最大拉应力可分别按下列公式进行计算：2.4偏心受压构件一般情况混凝土的极限拉伸值εtu=0.0001～0.00015，则混凝土即将开裂时，根据应变协调决定的各构件中钢筋的拉应力σs≈(0.0001～0.00015)×2.0×105＝20～30N/mm2。可见此时钢筋的应力是很低的，即对于钢筋混凝土的抗裂能力而言，钢筋所起的作用不大，所以用增加钢筋的办法来提高构件的抗裂能力既不经济，也是不合理的。提高构件抗裂能力可通过加大构件截面尺寸与提高混凝土的强度等级，但最根本的方法是采用预应力混凝土结构。3.1裂缝的成因及分布规律1、温度变化引起的裂缝4、冰冻引起的裂缝裂缝开展前后的应力状态在裂缝出现前，混凝土和钢筋的应变沿构件的长度基本上是均匀分布的。当受拉区外边缘的混凝土达到混凝土的极限拉应变时，就处于即将出现裂缝的状态Ⅰa阶段。5)裂缝出现后，混凝土向裂缝两侧回缩，但非自由，受到钢筋的约束。混凝土与钢筋之间有相对滑移，产生粘结应力t。由于粘结应力的存在，随着距裂缝截面距离的增加，钢筋拉应力逐渐传递给混凝土而减小，混凝土拉应力由裂缝处的零逐渐增大，达到l后，粘结应力消失，混凝土中又重新建立起拉应力ct。7)如果两条裂缝的间距小于2l，则由于粘结应力传递长度不够，混凝土拉应力不可能达到ft，因此将不会出现新的裂缝，裂缝的间距最终将稳定在（l~2l）之间，平均间距可取1.5l。8)从第一条（批）裂缝出现到裂缝全部出齐为裂缝出现阶段，该阶段的荷载增量并不大，主要取决于混凝土强度的离散程度。10)裂缝出齐后，随着荷载的继续增加，裂缝宽度不断开展。裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋的伸长，导致钢筋与混凝土之间不断产生相对滑移的结果，这是裂缝宽度计算的依据。11)在荷载长期作用下，由于混凝土的滑移徐变和拉应力的松弛，将导致裂缝间受拉混凝土不断退出工作，使裂缝开展宽度增大，混凝土的收缩使裂缝间混凝土的长度缩短，也会引起裂缝的进一步开展。2.平均裂缝间距根据试验资料统计分析，并考虑受力特征的影响，对于常用的带肋钢筋，《规范》给出的平均裂缝间距lm的计算式中，3.平均裂缝宽度wm因此，平均裂缝宽度wm的计算公式为：3）ψ由此规范给出在荷载效应短期和长期组合下构件裂缝宽度的计算公式：注意：当<0.03时,取=0.03；3.3裂缝宽度验算1．验算要求wmax≤[wmax]2．减小裂缝宽度的方法★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。由于混凝土开裂、弹塑性应力-应变关系和钢筋屈服等影响，钢筋混凝土适筋梁的M-f关系不再是直线，而是随弯矩增大，截面曲率呈曲线变化。4.1受弯构件的短期刚度Bs荷载长期作用下的挠度增大系数θ：（2）对应于荷载效应的长期组合3.提高刚度的方法若验算挠度不能满足，则表示构