鋼筋混凝土構(gòu)件的變形與裂縫驗(yàn)算.ppt

第九章,鋼筋混凝土構(gòu)件的變形 與裂縫驗(yàn)算,構(gòu)件的裂縫寬度和撓度驗(yàn)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(shí)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(jì)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(gòu)件截面尺寸小，鋼筋應(yīng)力高時(shí)進(jìn)行驗(yàn)算。,為防止溫度應(yīng)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(duì)鋼筋的保護(hù)作用，出現(xiàn)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(hù)層的最小厚度。,非荷載引起的裂縫,規(guī)范規(guī)定：結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力計(jì)算應(yīng)采用荷載設(shè)計(jì)值；對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)分別按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合、準(zhǔn)永久組合進(jìn)行驗(yàn)算或按照標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用影響進(jìn)行計(jì)算，并應(yīng)保證變形、裂縫、應(yīng)力等計(jì)算值不超過規(guī)定限值。 荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合也稱為荷載短期效應(yīng)，是指永久荷載及可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)。 荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合也稱為荷載長期效應(yīng)，是按永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)值及可變荷載的準(zhǔn)永久值計(jì)算的荷載效應(yīng)。 按正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形及裂縫寬度時(shí)，其荷載效應(yīng)值大致相當(dāng)于破壞時(shí)荷載效應(yīng)值的5070。,9.2.1 裂縫控制的目的與要求,9.2 裂縫驗(yàn)算, 外觀要求, 耐久性要求,9.2.2 裂縫出現(xiàn)與分布規(guī)律, 隨機(jī)性,規(guī)范在若干假定的基礎(chǔ)上，根據(jù)裂縫出現(xiàn)機(jī)理，建立理論公式，然后按試驗(yàn)資料確定系數(shù)，得到相應(yīng)的裂縫寬度計(jì)算經(jīng)驗(yàn)式。,N,N,(a),(b),(c),(d),Ncr,Ncr,1,1,當(dāng)c ftk，在某一薄弱環(huán)節(jié)第一條裂縫出現(xiàn)，由于鋼筋和砼之間的粘結(jié)，砼應(yīng)力逐漸增加至 ft 出現(xiàn)第二批裂縫，一直到裂縫之間的距離近到不足以使粘結(jié)力傳遞至砼達(dá)到 ftk 裂縫出現(xiàn)完成。,當(dāng)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(yīng)變差的累積量，即形成了裂縫寬度。,出現(xiàn)：,開展：,認(rèn)為裂縫寬度是由于鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)破壞。出現(xiàn)相對(duì)滑移，引起裂縫處混凝土的回縮引起的。,粘結(jié) 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(guān)的系數(shù),c 保護(hù)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(shù),光面 =1.0,變形 =0.7,式中：,te 以受拉混凝土截面計(jì)算的有效配筋率,te = As / Ate, 鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù)，表示砼參與工作的程度,(0.4 1.0),Ate,sk 裂縫截面處鋼筋應(yīng)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(yàn)算,max = s lm,荷載長期效應(yīng)裂縫擴(kuò)大系數(shù),擴(kuò)大系數(shù),構(gòu)件受力特征系數(shù),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(qiáng)度等級(jí)采用c20，縱向受拉鋼筋為4根直徑16mm的HRB335級(jí)鋼筋，混凝土保護(hù)層厚度C=25mm,按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的跨中彎矩值MK=80KN.m，梁處于室內(nèi)正常環(huán)境。 試：驗(yàn)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(duì)稱配筋偏心受壓柱，截面尺寸b*h=350*600mm,計(jì)算長度l0=5m,混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用c30，縱向受拉和受壓鋼筋均為4根直徑20mm的HRB335級(jí)鋼筋（12562），混凝土保護(hù)層厚度C=30mm,按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的NK=380KN,MK=160KN.m. 試：驗(yàn)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(yàn)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(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響, 防止對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響, 保證人們的感覺在可接受程度之內(nèi),9.3.2 截面抗彎剛度的主要特點(diǎn),規(guī)范在考慮上述因素的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)， 僅對(duì)受彎構(gòu)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(duì)于簡支梁承受均布荷載作用時(shí)，其跨中撓度：,Bs 荷載短期效應(yīng)組合下的抗彎剛度,Bl 荷載長期效應(yīng)組合影響的抗彎剛度,B, 鋼筋混凝土梁的撓度計(jì)算,材力：,9.3.3 短期剛度計(jì)算公式的建立,式中：,產(chǎn)生隨時(shí)間增大的撓度,產(chǎn)生短期的撓度,9.3.4 長期剛度,Bl,Ms 荷載短期效應(yīng)組合算得的彎矩。(恒載活載) 標(biāo)準(zhǔn)值。,Ml 荷載長期效應(yīng)組合算得的彎矩。(恒載活載q) 標(biāo)準(zhǔn)值。, 撓度增大系數(shù)。 = 2.0 0.4 /,Bs 短期剛度,9.3.5 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算,受彎構(gòu)件在正常狀態(tài)下，沿長度剛度是變化的。,取同一彎矩符號(hào)區(qū)段內(nèi)最小剛度作為等剛度，按材力的方法計(jì)算。,提高剛度的有效措施 h0,或As 增加,例題9.3：,已知在教學(xué)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(qiáng)度等級(jí)采用c20，配置4根直徑16mm