第8章 构件裂缝与变形.ppt

概述 概述 构件的极限状态计算内容包括：承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算 1. 承载能力极限状态计算： 所有构件都必须进行承载力计算；地震区尚应进行抗震验算；必要时进行结构的倾覆和滑移验算；对承受重复荷载的构件应进行疲劳强度的验算 根据构件的承载力决定构件的材料、尺寸、配筋。 2. 正常使用极限状态验算： 使用阶段的适用性（即裂缝宽度和变形）和耐久性 8.1.5 挠度验算的讨论 正常使用阶段验算与承载力计算的区别 1、计算依据不同 承载能力极限状态：破坏阶段末（Ⅲa）； 正常使用极限状态：第Ⅱ阶段，即梁带缝工作阶段。 2、要求不同 超过正常使用极限状态所造成的后果相对要小，因而可适当放宽对满足正常使用极限状态的要求。 3、计算的内容不同 承载能力极限状态：进行截面设计和截面复核。 正常使用极限状态：验算裂缝宽度和变形，要求小于规范规定的限值。 4、荷载效应及抗力的计算取值不同 当裂缝过宽时， ①加速混凝土的碳化作用，使钢筋锈蚀而降低了耐久性； ②影响正常使用。如水池、储气罐等出现渗漏现象等； ③影响观瞻。 第8章 钢筋混凝土构件变形、裂缝、延性和耐久性 * 第8章 钢筋混凝土构件的变形、裂缝、延性和耐久性 结构的 功能要求 具有足够的承载力和变形能力 安全性 适用性 耐久性 在使用荷载下不产生过大的变形和过宽的裂缝 在一定时期内维持其安全性和适用性的能力 4 0 384EI 5ql f = 8.1 钢筋混凝土构件的变形 8.1.1 截面弯曲刚度的定义 材料力学中，匀质弹性材料梁的跨中挠度为 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。 48 5 S= Bs ––– 荷载效应标准组合下的受弯构件的短期刚度 B ––– 按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影响的抗弯刚度(长期刚度) B 2 0 EI Ml S f = 匀质弹性材料，当梁截面的尺寸确定后，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： ②随配筋率ρ 的降低而减小。对于截面尺寸和材料都相同的适筋梁，ρ小，变形大些；截面抗弯刚度小些； ①随荷载的增加而减小，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； 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，故有长期刚度B 和短期刚度Bs。 ③沿构件跨度，弯矩在变化，截面刚度也在变化，弯矩大的截面刚度小 弯曲刚度的确定采用两种简化方法： ２. 正常使用阶段的截面弯曲刚度 正常使用处于第Ⅱ阶段，这时M-Ф不能简化成直线，截面弯曲刚度应该比0.85EcI0 小，而且是随弯矩的增大而变小的，是变化的值 M-f曲线的0.5Mu和0.7Mu区段内，曲线上任一点与原点相连割线的斜率 １．混凝土未裂时的截面弯曲刚度 ψ ——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协助钢筋抗拉工作的程度。 ψ愈小，裂缝间混凝土协助钢筋抗拉作用愈强。 ——按荷载准永久效应组合计算的纵向受拉钢筋的应力 对受弯构件 式中 M q——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影响时的刚度值。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、混凝土徐变、应力松弛和收缩，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》建议采用荷载长期作用对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。长期刚度按下式计算： ——分别为受拉及受压钢筋的配筋率 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。 式中 Mk--按荷载标准组合计算的弯矩值 Mq—按荷载准永久组合计算的弯矩值 由于弯矩沿梁长是变化的，故梁的截面抗弯刚度沿梁长也是变化的。但按变刚度梁来计算变形又很麻烦，通常只用最大弯矩截面的弯曲刚度来进行计算，称为最小刚度原则。 8.1.4. 最小刚度原则和挠度验算 对于带悬挑的简支梁、连续梁和框架梁，取最大正弯矩截面和最小负弯矩截面的刚度，即取∣Mmax∣分别计算相应区