第8章-正常使用极限状态验算.ppt

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1、第8章钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算安全性适用性耐久性结构的功能要求：结构的极限状态：承载能力极限状态正常使用极限状态第34567章第8章结构构件达到影响正常使用或耐久性能的某项规定限值，超过该极限状态，结构就不满足预定的适用性或耐久性要求。正常使用极限状态：正常使用极限状态验算可能成为设计中控制情况。一般只对持久状况进行验算。正常使用极限状态验算的可靠度要求较低，一般要求β=1.0~2.0。材料强度和荷载采用标准值。水口规范中，还不考虑结构重要性系数。正常使用极限状态的验算内容：1、正常使用的抗裂验算或裂缝宽度验算2、正常使用的挠度验算钢筋混凝土结构构件一般都是首先进行承载力计

2、算以确定构件的截面尺寸与配筋。因此变形、裂缝等正常使用极限状态的计算内容属于验算性质。如何同时保证承载能力极限状态与正常使用极限状态？§8.1抗裂验算影响外观，产生不安全感缩短混凝土碳化到达钢筋的时间，钢筋提早锈蚀侵蚀环境中，加速钢筋锈蚀水头较大时，产生水力劈裂现象一般混凝土结构都是带裂缝工作的，裂缝对混凝土结构有以下不利影响：裂缝控制等级一级严格不出现裂缝无拉应力一般为压力容器、水池、管道、核工作室等，以及预应力混凝土构件二级一般不出现裂缝拉应力小于允许值三级允许开裂，裂缝宽度不超出允许值一般钢筋混凝土结构一、轴心受拉构件钢筋与混凝土变形协调，即将开裂时，c=ft；s=sEs

3、=tuEs=Esft/Ec=Eft为满足目标可靠指标要求，引进拉应力限制系数αct，ft改用ftk:靠增加钢筋提高抗裂能力是不经济，不合理的。Nk——由荷载标准值计算的轴向力；ftk——砼轴心抗拉强度标准值；αct——砼拉应力限制系数，αct=0.85；A0——换算截面面积，A0=Ac+αEAs，αE——钢筋和砼的弹性模量比，αE=Es/Ec；As为钢筋截面面积；Ac为砼截面面积。二、受弯构件受弯构件正截面即将开裂时，应力处于第I阶段末。受拉区近似假定为梯形，塑化区占受拉区高度的一半。利用平截面假定，根据力和力矩的平衡，求出Mcr。更方便的是在保持Mcr相等的条件下，将受拉区梯形

4、应力图折换成直线分布应力图。受拉边缘应力为γmft。γm为截面抵抗矩的塑性系数。换算后可直接用弹性体的材料力学公式进行计算。A0=Ac+αEAs+αEAs’把钢筋换算为同位置的砼截面面积αEAs和αEAs’：W0——换算截面A0对受拉边缘的弹性抵抗矩；y0——换算截面重心轴至受压边缘的距离；I0——换算截面对其重心轴的惯性矩。为满足目标可靠指标的要求，引用拉应力限制系数，荷载和材料强度均取用标准值。各种截面的值见附录五表4。三、偏心受拉构件把钢筋换算为砼截面面积，将应力折换成直线分布，引入，采用迭加原理，用材料力学公式进行计算：为偏心受拉构件的截面抵抗矩塑性系数。偏心受拉构件抗裂验算

5、公式：e0——轴向拉力的偏心距，三、偏心受拉构件四、偏心受压构件§8.2裂缝开展宽度验算一、裂缝的成因和对策拉应力超过了混凝土的抗拉强度裂缝1、由荷载引起的裂缝一般总是与主拉应力方向大致垂直，最先发生在荷载效应较大和混凝土抗拉能力最薄弱处。弯矩、轴拉、偏拉（压）剪力（扭矩）和弯矩共同作用垂直裂缝或正截面裂缝斜裂缝由荷载引起的裂缝主要通过合理的配筋来控制正常使用条件下的裂缝不致过宽。2、由非荷载因素引起的裂缝温度变化混凝土收缩基础不均匀沉降冰冻钢筋锈蚀……….二、裂缝宽度计算理论概述1、半经验半理论公式2、数理统计公式粘结滑移理论、无滑移理论、综合理论，为我国规范采用。通过对大量试验资

6、料的分析，选出影响裂缝宽度的主要参数，进行数理统计后得出。三、裂缝开展机理及计算理论荷载很小时，未出现裂缝，在纯弯段各个截面的拉应力大致相同。当达到混凝土的抗拉强度时，达到将裂未裂的状态。第一阶段末。在混凝土最薄弱截面处出现第一批裂缝。（一条或几条）。钢筋应力和应变有突变，混凝土回缩，所以裂缝一旦出现就会有一定的宽度。a1、裂缝出现前后的应力状态abσctσslcr两者之间有相对滑移，直到共同变形。通过粘结应力的作用,混凝土又逐渐承受拉力。拉力从零到最大。一定距离后，两者应力恢复到开裂前的状态。一定距离后，混凝土拉应力又达到最大，又可能产生新的裂缝。裂缝出现后，沿构件长度方向，钢筋与

7、砼的应力随裂缝位置变化，中和轴随裂缝位置呈波浪形起伏。由于砼质量不均，裂缝间距有疏有密。最大间距可为平均间距的1.3～2倍。裂缝出现有先有后，荷载超过开裂荷载50％以上时，裂缝间距才趋于稳定。裂缝开展宽度有大有小，实际设计应考虑最大裂缝宽度。平均裂缝宽度ωm乘以扩大系数α最大裂缝宽度ωmax2、平均裂缝宽度ωm钢筋重心处裂缝宽度wm等于两条相邻裂缝之间钢筋与砼伸长之差：εsm、εcm——分别为裂缝间钢筋及砼的平均应变；lcr——裂缝间距。砼的拉伸变形极小，