【土木建筑】第八章 鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算

1、第八章第八章 鋼筋混凝土構(gòu)件鋼筋混凝土構(gòu)件 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8-1 抗裂驗(yàn)算抗裂驗(yàn)算一般要求一般要求（1）抗裂就是不允許混凝土開裂。 （2）鋼筋混凝土構(gòu)件正截面抗裂驗(yàn)算應(yīng)滿足下式 tkcttf (8-1)由荷載標(biāo)準(zhǔn)組合或準(zhǔn)永久組合計(jì)算的驗(yàn)算截面的混凝土拉應(yīng)力值； 混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值； ttkfctctct混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)（對(duì)水工混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，荷載標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，=0.85；荷載準(zhǔn)永久組合時(shí)，=0.70）。8-2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫寬度的驗(yàn)算鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫寬度的驗(yàn)算一、裂縫產(chǎn)生的原因：一、裂縫產(chǎn)生的原因：1、荷載引起的裂縫：、荷載引起的裂縫： 占20%，計(jì)算，式中

2、， 最大裂縫寬度限值。tctflimmaxlim2、非荷載引起的裂縫：、非荷載引起的裂縫： 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。二、裂縫寬度的計(jì)算方法二、裂縫寬度的計(jì)算方法1、裂縫出現(xiàn)與分布規(guī)律、裂縫出現(xiàn)與分布規(guī)律圖8-2 第一條裂縫至將出現(xiàn)第二條裂縫間混凝土及鋼筋應(yīng)力（1）在裂縫未出現(xiàn)前： 受拉區(qū)鋼筋與混凝土共同受力；沿構(gòu)件長度方向，各截面的受拉鋼筋應(yīng)力及受拉區(qū)混凝土拉應(yīng)力大體上保持均等。 （2）裂縫出現(xiàn)： （3）裂縫發(fā)展： 在裂縫陸續(xù)出現(xiàn)后，沿構(gòu)件長度方向，鋼筋與混凝土的應(yīng)力是隨著裂縫的位置而變化的（圖8-3）。 圖

3、8-3 中和軸、混凝土及鋼筋應(yīng)力隨著裂縫位置變化情況 2、平均裂縫間距、平均裂縫間距平均裂縫間距為teeqcrdcl08.09.1 (8-2)iiiiieqdndnd2 (8-3)系數(shù)，對(duì)軸心受拉構(gòu)件，取=1.1；對(duì)偏心軸心受拉構(gòu)件，取=1.05；對(duì)其他受力構(gòu)件，取=1.0； c最外層縱向受力鋼筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離（mm），當(dāng)c65mm時(shí)，取c=65mm； 按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算的縱向受拉鋼筋配筋率 。當(dāng) 0.01時(shí)，取 =0.01；tetesteaatetea有效受拉混凝土截面面積， 對(duì)軸心受拉構(gòu)件取構(gòu)件截面面積；對(duì)受彎、偏心受壓和偏心受拉構(gòu)件，取腹板截面面積的一半與受拉翼緣截面

4、面積之和（圖8-4），即 此處 、 為受拉翼緣的寬度、高度；fftehbbbha)(5 . 0fbfh saeqidiiniii縱向受拉鋼筋截面面積；縱向受拉鋼筋的等效直徑（mm）；第種縱向受拉鋼筋的直徑（mm）；第種縱向受拉鋼筋的根數(shù)；第種縱向受拉鋼筋的相對(duì)粘結(jié)特性系數(shù)，對(duì)帶肋鋼筋，取1.0；對(duì)光面鋼筋，取0.7。圖8-4 有效受拉混凝土截面面積3、平均裂縫寬度、平均裂縫寬度（1）平均裂縫寬度計(jì)算公式： crsmsmcmcrcmcrsmm1lllw（8-4） 圖8-5平均裂縫寬度計(jì)算圖 ， 分別為裂縫間鋼筋及混凝土的平均拉應(yīng)變。 smcm85. 0/1smcmccrsskcmlew (8-5

5、) 按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的構(gòu)件縱向受拉鋼筋應(yīng)力。 sk（2）裂縫間鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)）裂縫間鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)的計(jì)算：的計(jì)算： ssm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隨鋼筋應(yīng)力的增大而增大 sktetkf65. 01 . 1 (8-6)當(dāng)1.0時(shí)，取=1.0。對(duì)直接承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，取=1.0。4、最大裂縫寬度、最大裂縫寬度s=1.90 =1.66 s=1.50。scrsskcsmaxlewl (8-7)teeqdcew08. 09 . 1sskcrmax (8-8) 構(gòu)件受力特征系數(shù)，為前述各系數(shù)、 、 、的乘積。對(duì)軸心受拉構(gòu)件取2.7，對(duì)偏心受

6、拉構(gòu)件取2.4；對(duì)受彎構(gòu)件和偏心受壓構(gòu)件取2.1；crcsl 根據(jù)試驗(yàn)，偏心受壓構(gòu)件e0/h00.55時(shí)，正常使用階段裂縫寬度較小，均能滿足要求，故可不進(jìn)行驗(yàn)算。對(duì)于直接承受重復(fù)荷載作用的吊車梁，卸載后裂縫可部分閉合，同時(shí)由于吊車滿載的概率很小，吊車最大荷載作用時(shí)間很短暫，可將計(jì)算所得的最大裂縫寬度乘以系數(shù)0.85。如果超過允許值，則應(yīng)采取相應(yīng)措施，如適當(dāng)減小鋼筋直徑，使鋼筋在混凝土中均勻分布；采用與混凝土粘結(jié)較好的變形鋼筋；適當(dāng)增加配筋量（不夠經(jīng)濟(jì)合理），以降低使用階段的鋼筋應(yīng)力。這些方法都能一定程度減小正常使用條件下的裂縫寬度。但對(duì)限制裂縫寬度而言，最根本的方法也是采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

7、三、裂縫截面鋼筋應(yīng)力三、裂縫截面鋼筋應(yīng)力1、軸心受拉構(gòu)件、軸心受拉構(gòu)件skskan （8-9） 按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的軸向拉力值 kn2、矩形截面偏心受拉構(gòu)件、矩形截面偏心受拉構(gòu)件 )(0sksskahaen (8-10) 按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的軸向拉力值 kn e軸向拉力作用點(diǎn)至縱向受壓鋼筋（對(duì)小偏心受拉構(gòu)件， 為拉應(yīng)力較小一側(cè)的鋼筋）合力點(diǎn)的距離， ahee2/0圖8-6偏心受拉構(gòu)件截面應(yīng)力圖形（a）小偏心受拉；（b）大偏心受拉3、受彎構(gòu)件、受彎構(gòu)件s0ksk87.0ahm(8-11)mk按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的彎矩值。 圖8-7 受彎構(gòu)件截面應(yīng)力圖形4、大偏心受壓構(gòu)件、大偏心受壓構(gòu)件00f112

8、. 087. 0hehz (8-12)s0syee2000s)(/400011hlhe0fffbhhbb (8-13) (8-14) (8-15)由圖8-8的力矩平衡條件可得1skskzean (8-16)按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的軸向壓力值；e軸向壓力作用點(diǎn)至縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)的距離； z縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓區(qū)合力點(diǎn)的距離； 使用階段的偏心距增大系數(shù)。當(dāng)l0/h14時(shí)，可取1.0；截面重心至縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)的距離； 受壓翼緣面積與腹板有效面積的比值，圖8-8 大偏心受壓構(gòu)件截面應(yīng)力圖形knssyfy當(dāng)h f0.2h0時(shí)，取h f=0.2h08-3 變形驗(yàn)算變形驗(yàn)算一、一般要求一、一般要求鋼筋

9、混凝土受彎構(gòu)件的變形計(jì)算是指對(duì)其撓度進(jìn)行驗(yàn)算，按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用影響計(jì)算的撓度最大值 ，應(yīng)滿足maxflim, fmax, faa（8-17） 受彎構(gòu)件的撓度限值。 limf二、二、 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件截面剛度鋼筋混凝土受彎構(gòu)件截面剛度 22flsleimsa （8-18）=m/el，為截面曲率；s是與荷載形式、支承條件有關(guān)的撓度系數(shù)。如對(duì)于均布荷載作用下的簡支梁，s=5/48。 對(duì)于鋼筋混凝土適筋梁，其彎矩（m）與撓度（af）間的關(guān)系如圖8-9的實(shí)線所示。可見其截面剛度不是常數(shù)，而是隨著彎矩的變化而變化。在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的截面抗彎剛度，簡稱短期剛度，用bs表

10、示；在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用影響的截面抗彎剛度，簡稱長期剛度，用b表示。圖8-9 m-a f 與m-關(guān)系曲線1、短期剛度、短期剛度bs的計(jì)算的計(jì)算對(duì)于要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件對(duì)于要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 0cs85. 0ieb （8-19）i0換算截面慣性矩。換算截面慣性矩。 對(duì)于允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件短對(duì)于允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件短期剛度期剛度bs的計(jì)算公式：的計(jì)算公式：20s5 . 3162 . 015. 1fesshaeb （8-20） 按式按式(8-6)計(jì)算；計(jì)算； f按式按式(8-15)計(jì)算。計(jì)算。2、長期剛度、長期剛度b的計(jì)算的計(jì)算荷載長期作用下的撓度增大

11、系數(shù)用荷載長期作用下的撓度增大系數(shù)用 表示，根據(jù)試驗(yàn)表示，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果， 可按下式計(jì)算可按下式計(jì)算:4 . 00 . 2 （8-21）式中，式中， 、 分別為縱向受拉和受壓鋼筋的配筋率。分別為縱向受拉和受壓鋼筋的配筋率。 當(dāng)當(dāng) / 1時(shí)，取時(shí)，取 / =1。對(duì)于翼緣在受拉區(qū)的。對(duì)于翼緣在受拉區(qū)的t形截面形截面 值應(yīng)比式（值應(yīng)比式（8-21）的計(jì)算值增大）的計(jì)算值增大20。 skqkbmmmb) 1( （8-22）提高截面剛度最有效的措施：提高截面剛度最有效的措施：（1）增加截面高度；增加受拉或受壓翼緣可）增加截面高度；增加受拉或受壓翼緣可 使剛度有所增加；使剛度有所增加；（2）當(dāng)設(shè)計(jì)上構(gòu)

12、件截面尺寸不能加大時(shí)，可考慮增加）當(dāng)設(shè)計(jì)上構(gòu)件截面尺寸不能加大時(shí)，可考慮增加 縱向受拉鋼筋截面面積或提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)來縱向受拉鋼筋截面面積或提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)來 提高截面剛度，但其作用不明顯；提高截面剛度，但其作用不明顯；（3）對(duì)某些構(gòu)件還可以充分利用縱向受壓鋼筋對(duì)長）對(duì)某些構(gòu)件還可以充分利用縱向受壓鋼筋對(duì)長 期剛度的有利影響，在構(gòu)件受壓區(qū)配置一定數(shù)期剛度的有利影響，在構(gòu)件受壓區(qū)配置一定數(shù) 量的受壓鋼筋來提高截面剛度。量的受壓鋼筋來提高截面剛度。三、三、 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度計(jì)算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度計(jì)算最小剛度原則：最小剛度原則： 即對(duì)于等截面構(gòu)件，可假定各同號(hào)彎矩區(qū)段內(nèi)的剛度即對(duì)于等截

13、面構(gòu)件，可假定各同號(hào)彎矩區(qū)段內(nèi)的剛度相等，并取用該區(qū)段內(nèi)最大彎矩處的剛度。對(duì)簡支梁相等，并取用該區(qū)段內(nèi)最大彎矩處的剛度。對(duì)簡支梁取最大正彎矩截面計(jì)算截面剛度；帶懸挑的簡支梁、取最大正彎矩截面計(jì)算截面剛度；帶懸挑的簡支梁、連續(xù)梁或框架梁，取最大正彎矩截面的剛度和最小負(fù)連續(xù)梁或框架梁，取最大正彎矩截面的剛度和最小負(fù)彎矩截面的剛度，分別作為相應(yīng)區(qū)段的剛度。彎矩截面的剛度，分別作為相應(yīng)區(qū)段的剛度。肚松衯宸&愮鐝d)? $?d悡!餯怉 扈鋹a 嘬貑 d?噡1/2001騫寸15鏈?-crm鍦氱敤.files/imgr_logo.gif 冣杁9/erp鏂噡1/2001騫寸15鏈?-crm鍦氱敤.fi

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