第9章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算

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1、第9章钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算本章的重点是：了解考虑构件变形、裂缝和耐久性的重要性；掌握钢筋混凝土构件裂缝宽度和变形的验算方法；熟悉减小构件裂缝宽度、变形和以及提高结构构件耐久性的方法。关键词：正常使用极限状态，荷载效应的标准组合、准永久组合、标准组合并考虑长期作用影响，平均裂缝宽度，平均裂缝间距，最大裂缝间距，裂缝宽度限值，有效配筋率，短期刚度，长期刚度，“最小刚度原则”，挠度，最大挠度，极限挠度，曲率，曲率半径，耐久性设计，结构使用环境类别，结构耐久性等级。NC—1关于正常使用极限

2、状态的一般概念：(Nfornormality)1．正常使用极限状态的逻辑解释：⑴结构设计的目标是满足结构的可靠度；⑵可靠度是可靠性的概率度量；⑶可靠性是安全性，适用性，耐久性的总称；⑷承载能力极限状态是通过材料的强度元素和构件的几何元素描述构件抗力（强度）大于构件内力（作用效应）的状态（）；主要用于解决安全性问题；⑸正常使用极限状态是通过材料的时间因素和构件的几何元素描述构件抗力（刚度）大于构件变形（作用效应）的状态（）；主要用于解决适用性、耐久性问题。2．进行设计时，既要通过18计算和验算保证

3、构件不超过承载能力极限状态（满足），又要通过验算和计算保证构件不超过正常使用极限状态（满足），为此，要求：⑴所有结构构件均应进行承载力（包括压屈失稳）计算，必要时应进行结构的抗倾覆和滑移（相对于地基）验算；⑵在地震区应进行抗震承载力验算；⑶对某些直接承受吊车（或震动荷载）的构件，应进行疲劳强度验算；⑷对使用上需要控制变形的构件应进行变形验算；⑸根据裂缝控制等级要求，应对构件的裂缝宽度进行验算；对叠合受弯构件，应进行纵向钢筋拉应力计算。3．荷载效应的组合对构件进行正常使用极限状态验算时，应根据不同

4、要求，分别按：⑴荷载效应的标准组合、准永久组合，或：⑵荷载效应的标准组合并考虑长期作用的影响进行验算，使其。⑴荷载效应的标准组合：⑵荷载效应的准永久组合：NC—2裂缝宽度验算的一般要求：1．由荷载引起的裂缝仅占20%左右，由收缩、温差变化、混凝土碳化、地基不均匀沉降等引起的裂缝约占80。18注意：下面研究的裂缝宽度验算为荷载引起的正截面裂缝验算，其中亦考虑了混凝土在长期荷载作用下的徐变因素。对于非直接荷载引起的裂缝成因复杂，目前主要通过构造措施进行控制。2．裂缝控制等级分为三级：一级：严格要求不

5、出现裂缝；二级：一般要求不出现裂缝；三级：常带裂缝工作。混凝土构件正常情况下为三级裂缝控制等级，一级、二级裂缝控制等级须施加预应力才能实现。3．钢筋混凝土构件的裂缝宽度应满足：式中——按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度；——裂缝宽度限值（按规定查表，为给定数值）。NC—3“”的计算方法：1．在作用下构件截面开裂，在平均裂缝间距之间，与不是定值；2．混凝土在裂缝处已退出工作；由于粘结应力的存在，在两条裂缝中点达到最大，；3．钢筋在裂缝处应变最大，其；在两条裂缝中点最小，；181．平

6、均裂缝宽度的计算：⑴等于平均裂缝间距之间钢筋伸长量与混凝土伸长量之差，即⑵为简化计算，将曲线应变分布与简化为平均应变分布与，于是式中，。由试验得知，，故，于是再令，则有式中，、已知，但、及的计算方法尚未知，详见下面第⑶、⑷、⑸款的分析。⑶理论分析表明，主要取决于有效配筋率、钢筋直径、表面形状、以及混凝土保护层厚度。计算有效配筋率：；当时，取。式中——18纵向受拉钢筋（轴心受拉为全部纵筋，受弯为一侧受拉纵筋）；——有效受拉混凝土截面积[受拉构件取全截面积，受弯、偏心受压、偏心受拉构件：]。计算平均

7、裂缝间距：式中——系数，试验结果：受弯、偏压为，偏拉为，轴拉为；——混凝土保护层厚度，取，取；——受拉钢筋等效直径，——根数；——受拉区第种纵筋表面系数，变形钢筋为，光圆钢筋为。。注意：有效减小裂缝宽度的措施，主要是减小平均裂缝间距，当、或、时，则。⑷的计算轴拉：；偏拉：；受弯：；偏压：18当时，取。式中——受拉区纵向钢筋截面面积：对轴心受拉构件，取全部纵向钢筋截面面积；对偏心受拉构件，取受拉较大边的纵向钢筋截面面积；对受弯、偏心受压构件，取受拉区纵向钢筋截面面积；（在混凝土首先开裂区）——轴向

8、拉力作用点至受压区或受拉较小边纵向钢筋合力点的距离；——轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离；——纵向受拉钢筋合力点至截面受压区合力点的距离，且不大于（对比受弯时的力臂）；——使用阶段的轴向压力偏心距增大系数，当时，取；——截面重心至纵向受拉钢筋合力点的距离；——受压翼缘截面面积与腹板有效截面面积的比值；、——受压区翼缘的宽度、高度；在计算的公式中，当时，取；、——按荷载效应的标准组合计算的轴向力值、弯矩值。。18⑸钢筋应变不均匀系数的计算，于是有；愈小，裂缝之间的混凝土协助钢筋抗拉作用愈大