混凝土构件的变形及裂缝宽度验算课件.ppt

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1、混凝土结构设计原理(第8章电子教案)进入第8章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助第8章钢筋混凝土构件裂缝宽度和挠度验算2第8章混凝土结构设计原理主页目录上一章下一章帮助本章重点了解受弯构件竖向弯曲裂缝的出现和开展过程；掌握受弯构件裂缝宽度的验算方法；掌握受弯构件截面刚度计算与变形验算方法。8.1钢筋混凝土受弯构件的挠度验算8.1.1截面弯曲刚度的概念及其定义材料（结构）力学中，匀质弹性材料梁的跨中挠度为20EIMlSf=式中S——与荷载类型和支承条件有关的系数；EI——梁截面的抗弯刚度。由于是匀质弹性材料，所以当梁截面的

2、尺寸确定后，其抗弯刚度即可确定且为常量，挠度f与M成线性关系。对钢筋混凝土构件，由于材料的非弹性性质和受拉区裂缝的开展，梁的抗弯刚度不是常数而是变化的，其主要特点如下：①随荷载的增加而减少，即M越大，抗弯刚度越小。验算变形时，截面抗弯刚度选择在曲线第Ⅱ阶段（带裂缝工作阶段）确定；②随配筋率ρ的降低而减少。对于截面尺寸和材料都相问的适筋梁，ρ小，变形大些；截面抗弯刚度小些；③沿构件跨度，弯矩在变化，截面刚度也在变化，即使在纯弯段刚度也不尽相同，裂缝截面处的小些，裂缝间截面的大些；④随加载时间的增长而减小。构件在长期荷载作用下，变形会

3、加大，在变形验算中，除了要考虑短期效应组合，还应考虑荷载的长期效应的影响，故有短期刚度Bs和长期刚度B。8.1.2短期刚度Bs短期刚度是指钢筋混凝土受弯构件在荷载短期效应组合下的刚度值（以N·mm2计）。对矩形、T形、工字形截面受弯构件，短期刚度的计算公式为式中γf′——受压翼缘的加强系数；当hf′>0.2h0时，取hf′=0.2h0。——钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，Es/Ec；ρ——纵向受拉钢筋的配筋率，；ψ——裂缝间纵向受拉普通钢筋应变不均匀系数，是裂缝之间钢筋的平均应变与裂缝截面钢筋应变之比，它反映了裂缝间混凝土受拉

4、对纵向钢筋应变的影响程度。ψ愈小，裂缝间混凝土协助钢筋抗拉作用愈强。该系数按下列公式计算并规定0.2≤ψ≤1.0；对直接承受重复荷载的构件，取ψ=1式中ρte——按有效受拉混凝土面积计算的纵向受拉钢筋配筋率，。——有效受拉混凝土面积。对受弯构件，近似取——按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向手拉普通钢筋应力，根据使用阶段（Ⅱ阶段）的应力状态及受力特征计算:sqs对受弯构件式中Mq——按荷载准永久组合计算的弯矩值。8.1.3长期刚度B长期刚度B是指考虑荷载长期效应组合时的刚度值。在荷载的长期作用下，由于受压区混凝土的徐变以及受拉

5、区混凝土不断退出工作，即钢筋与混凝土间粘结滑移徐变、混凝土收缩，致使构件截面抗弯刚度降低，变形增大，故计算挠度时必须采用长期刚度B。《规范》建议采用荷载长期效应组合挠度增大的影响系数θ来考虑荷载长期效应对刚度的影响。采用准永久组合时长期刚度按下式计算：式中θ——考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数。——分别为受压及受拉钢筋的配筋率。此处反映了在受压区配置受压钢筋对混凝土受压徐变和收缩起到一定约束作用，能够减少构件在长期荷载作用下的变形。上述θ适用于一般情况下的矩形、T形、工字形截面梁，θ值与温湿度有关，对干燥地区，θ值应酌情增加1

6、5％～25％。对翼缘位于受拉区的T形截面，θ值应增加20％。8.1.4受弯构件变形验算（1）变形验算目的与要求其主要从以下几个方面考虑：保证结构的使用功能要求；防止对结构构件产生不良影响；防止对非结构构件产生不良影响；保证使用者的感觉在可接受的程度之内。因此，对受弯构件在使用阶段产生的最大变形值af,max必须加以限制，即受弯构件变形验算目的主要是用以满足适用性。其中af,lim—为挠度变形限值。af,max≤af,lim混凝土结构构件变形和裂缝宽度验算属于正常使用极限状态的验算，与承载能力极限状态计算相比，正常使用极限状态验算具

7、有以下二个特点：①考虑到结构超过正常使用极限状态对生命财产的危害远比超过承载能力极限状态的要小，因此其目标可靠指标β值要小一些，故《规范》规定变形及裂缝宽度验算均采用荷载标准值和材料强度的标准值。②由于可变荷载作用时间的长短对变形和裂缝宽度的大小有影响，故验算变形和裂缝宽度时应按荷载准永久组合值并考虑荷载长期效应的影响进行。8.1.5受弯构件变形计算方法为了简化计算，《规范》在挠度计算时采用了“最小刚度原则”，即：在同号弯矩区段采用最大弯矩处的截面抗弯刚度（即最小刚度）作为该区段的抗弯刚度，对不同号的弯矩区段，分别取最大正弯矩和最

8、大负弯矩截面的刚度作为正负弯矩区段的刚度。理论上讲，按Bmin计算会使挠度值偏大,但实际情况并不是这样。因为在剪跨区段还存在着剪切变形，甚至出现斜裂缝，它们都会使梁的挠度增大，而这是在计算中没有考虑到的，这两方面的影响大致可以相互抵消，亦即在梁的挠