鋼筋混凝土構件的變形與裂縫驗算.ppt

第九章,鋼筋混凝土構件的變形 與裂縫驗算,構件的裂縫寬度和撓度驗算是屬于正常使用極限狀態(tài)。,撓度過大影響使用功能，不能保證適用性，而裂縫寬度過大，則同時影響使用功能和耐久性。,裂縫,荷載引起的裂縫：,非荷載引起的裂縫：,占20% ct ft 計算max max,材料收縮、溫度變化、混凝土碳化后引起鋼筋銹蝕、地基不均勻沉降。(80%),9.1 概 述,通常，裂縫寬度和撓度一般可分別用控制最大鋼筋直徑和最大跨高比來控制，只有在構件截面尺寸小，鋼筋應力高時進行驗算。,為防止溫度應力過大引起的開裂，規(guī)定 了最大伸縮縫之間的間距。, 為防止由于鋼筋周圍砼過快的碳化失去對鋼筋的保護作用，出現銹脹引起的沿鋼筋縱向的裂縫，規(guī)定了鋼筋的混凝土保護層的最小厚度。,非荷載引起的裂縫,規(guī)范規(guī)定：結構構件承載力計算應采用荷載設計值；對于正常使用極限狀態(tài)，結構構件應分別按荷載的標準組合、準永久組合進行驗算或按照標準組合并考慮長期作用影響進行計算，并應保證變形、裂縫、應力等計算值不超過規(guī)定限值。 荷載效應的標準組合也稱為荷載短期效應，是指永久荷載及可變荷載的標準值計算的荷載效應。 荷載效應的準永久組合也稱為荷載長期效應，是按永久荷載的標準值及可變荷載的準永久值計算的荷載效應。 按正常使用極限狀態(tài)驗算結構構件的變形及裂縫寬度時，其荷載效應值大致相當于破壞時荷載效應值的5070。,9.2.1 裂縫控制的目的與要求,9.2 裂縫驗算, 外觀要求, 耐久性要求,9.2.2 裂縫出現與分布規(guī)律, 隨機性,規(guī)范在若干假定的基礎上，根據裂縫出現機理，建立理論公式，然后按試驗資料確定系數，得到相應的裂縫寬度計算經驗式。,N,N,(a),(b),(c),(d),Ncr,Ncr,1,1,當c ftk，在某一薄弱環(huán)節(jié)第一條裂縫出現，由于鋼筋和砼之間的粘結，砼應力逐漸增加至 ft 出現第二批裂縫，一直到裂縫之間的距離近到不足以使粘結力傳遞至砼達到 ftk 裂縫出現完成。,當荷載繼續(xù)增加到Ns，sk與sm相差越小，砼回縮。在一定區(qū)段由鋼筋與砼應變差的累積量，即形成了裂縫寬度。,出現：,開展：,認為裂縫寬度是由于鋼筋與混凝土之間的粘結破壞。出現相對滑移，引起裂縫處混凝土的回縮引起的。,粘結 滑移理論：,(b),(a),(c),(d),(e),9.2.3 平均裂縫間距,9.2.4 平均裂縫寬度,式中：,sm = sk,c 0.85,c分布,s分布,(a),(c),(b), 與受力特性有關的系數,c 保護層厚度,d 鋼筋直徑,軸心受拉 =1.1,受彎、偏心受壓、偏拉等 =1.0, 縱向受拉鋼筋的表面特征系數,光面 =1.0,變形 =0.7,式中：,te 以受拉混凝土截面計算的有效配筋率,te = As / Ate, 鋼筋應力不均勻系數，表示砼參與工作的程度,(0.4 1.0),Ate,sk 裂縫截面處鋼筋應力,軸心受拉：,受 彎：,偏心受拉：,偏心受壓：,9.2.5 最大裂縫寬度與裂縫寬度驗算,max = s lm,荷載長期效應裂縫擴大系數,擴大系數,構件受力特征系數,軸心受拉,偏心受拉,受彎、偏壓,cr=2.7,cr=2.4,cr=2.1,例題9.1：,已知一矩形截面簡支梁的截面尺寸b*h=200*500mm,混凝土強度等級采用c20，縱向受拉鋼筋為4根直徑16mm的HRB335級鋼筋，混凝土保護層厚度C=25mm,按荷載標準組合計算的跨中彎矩值MK=80KN.m，梁處于室內正常環(huán)境。 試：驗算最大裂縫寬度是否滿足要求。,例題9.2：,已知一矩形截面的對稱配筋偏心受壓柱，截面尺寸b*h=350*600mm,計算長度l0=5m,混凝土強度等級采用c30，縱向受拉和受壓鋼筋均為4根直徑20mm的HRB335級鋼筋（12562），混凝土保護層厚度C=30mm,按荷載標準組合計算的NK=380KN,MK=160KN.m. 試：驗算是否滿足露天環(huán)境中使用的裂縫寬度要求。,9.3 變形驗算,9.3.1 變形控制的目的和要求, 保證建筑的使用功能要求, 防止對結構構件產生不良影響, 防止對非結構構件產生不良影響, 保證人們的感覺在可接受程度之內,9.3.2 截面抗彎剛度的主要特點,規(guī)范在考慮上述因素的基礎上，根據工程經驗， 僅對受彎構件規(guī)定了允許撓度值。,鋼筋混凝土梁的撓度與彎矩的作用是非線性的。,(a),(b),對于簡支梁承受均布荷載作用時，其跨中撓度：,Bs 荷載短期效應組合下的抗彎剛度,Bl 荷載長期效應組合影響的抗彎剛度,B, 鋼筋混凝土梁的撓度計算,材力：,9.3.3 短期剛度計算公式的建立,式中：,產生隨時間增大的撓度,產生短期的撓度,9.3.4 長期剛度,Bl,Ms 荷載短期效應組合算得的彎矩。(恒載活載) 標準值。,Ml 荷載長期效應組合算得的彎矩。(恒載活載q) 標準值。, 撓度增大系數。 = 2.0 0.4 /,Bs 短期剛度,9.3.5 受彎構件的變形驗算,受彎構件在正常狀態(tài)下，沿長度剛度是變化的。,取同一彎矩符號區(qū)段內最小剛度作為等剛度，按材力的方法計算。,提高剛度的有效措施 h0,或As 增加,例題9.3：,已知在教學樓樓蓋中一矩形截面簡支梁的截面尺寸b*h=200*500mm,混凝土強度等級采用c20，配置4根直徑16mm