第八章_钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性

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1、第九章裂缝、变形及耐久性验算结构构件的可靠性本章的1～3节内容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裂缝和变形在一定时期内维持其安全性和适用性的能力一、为什么要进行受弯构件的变形验算？1、保证结构的使用功能要求。结构构件产生过大的变形将影响甚至丧失其使用功能，如支承精密仪器设备的楼盖产生过大的挠度或震动将降低仪器的精度；屋面结构挠度过大会造成积水，产生渗漏；吊车梁和桥梁的过大变形会妨碍吊车和车辆的正常运行；2、防止对结构构件产生不良影响。如支承在砖墙上的梁端产生过大转角

2、将使支承面积减小、反力偏心，引起墙体开裂；3、防止对非结构构件产生不良影响。结构变形过大会使门窗等不能正常开关，甚至导致隔墙、天花板和饰面的开裂或损坏。4、防止对人心理产生不安。§9-1钢筋混凝土受弯构件的挠度验算附表4-1保证结构正常使用的挠度限值二、钢筋混凝土梁抗弯刚度的特点截面抗弯刚度EI体现了截面抵抗弯曲变形的能力，同时也反映了截面弯矩与曲率之间的物理关系根据物理学的定义，刚度是产生单位变形所需要的力钢筋混凝土适筋梁随弯矩增大，由于混凝土开裂、塑性变形和钢筋屈服等影响，截面刚度逐渐减小，变形

3、曲线M-f不再是直线，而是呈曲线变化。注意：这里的变形和力是指广义概念上的变形和力。例如：力可以是轴力、弯矩或剪力，变形可以是轴向变形、曲率或剪切角。钢筋混凝土适筋梁的变形曲线混凝土规范中的弯曲刚度对要求不出现裂缝的构件，可近似地把混凝土开裂前的M-φ曲线视为直线，它的斜率就是截面弯曲刚度，取0.85EI0。I0换算截面惯性矩。正常使用阶段，构件是带裂缝工作，选用割线刚度。三、短期刚度Bs平均曲率平均应变短期荷载效应平衡方程—根据裂缝截面的应力分布物理关系几何关系四、参数η、ψ和ζ的表达式1.裂缝截

4、面内力臂长度系数η2.裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ裂缝出现自由金属裂缝截面εsk平均应变εsmσεεsk2εsm2σsk2σsk1εsk1εsm1裂缝截面处及平均钢筋应力-应变关系随着荷载的增大，平均应变的增量比裂缝截面钢筋应变的增量大些，致两者的差距逐渐减小。裂缝出现后受拉混凝土是参加工作的。随着荷载的增大，裂缝间受拉混凝土是逐渐退出工作的。ψ的大小还与以有效受拉混凝土截面面积Ate计算的纵向受拉钢筋配筋率te有关。当y<0.2时，取y=0.2；当y>1.0时，取y=1.0；对直接承受重复

5、荷载作用的构件，取y=1.0。te<0.01时，取te=0.013.系数ζ4.短期刚度公式的计算公式h=0.87《规范》根据试验结果分析给出五、受弯构件截面刚度B1.荷载长期作用下刚度降低的原因：（1）受压区混凝土发生徐变（2）裂缝间受拉混凝土的应力松弛、混凝土和钢筋的滑移徐变，使受拉混凝土不断退出工作（3）裂缝不断向上发展，使其上部原来受拉的混凝土脱离工作，使内力臂减小（4）由于受拉区和受压区混凝土的收缩不一致，使梁发生翘曲，亦将导致曲率的增大和刚度的降低（5）所有影响混凝土徐变和收缩的因素都

6、将影响刚度的降低，使构件挠度增大2.截面刚度B（荷载长期作用下）恒+活中“恒”flMlfs活中“活”Ms+用荷载效应的准永久组合对挠度增大的影响系数θ来考虑荷载效应的准永久组合作用（即长期作用）对刚度的影响考虑部分荷载长期作用的影响长期作用的荷载效应短期作用的荷载效应短期作用荷载产生的短期挠度长期作用荷载产生的总挠度长期作用荷载产生的短期挠度根据长期试验观测结果，荷载长期作用的挠度与短期作用的挠度的比值q可按下式计算：sB+MKMqMKB)1-=（q考虑部分荷载长期作用的抗弯刚度六、最小刚度原则

7、与挠度计算沿梁长的刚度和曲率分布最小刚度原则就是在同一符号弯矩区段内最大弯矩Mmax处的截面刚度Bmin作为该区段的刚度B以计算构件的挠度。不考虑剪切变形的影响斜裂缝的影响，使剪跨内钢筋应力大于按正截面的计算值Bmin代替匀质弹性材料梁截面抗弯刚度EI，梁的挠度计算按《规范》要求，挠度验算应满足:f≤flim式中，flim——允许挠度值，按附录五附表5-1取用f——根据最小刚度原则并采用长期刚度B进行计算的挠度，当跨间为同号弯矩时MMsMl1/ρ1/ρs1/ρlθ/ρlEI或B=M/(1/ρ)，即刚

8、度为图中各彩色斜线的斜率，EI—理想弹性体的抗弯刚度；Bs—在荷载短期效应作用下的抗弯刚度;B—考虑部分荷载效应长期作用的抗弯刚度;Bl—荷载长期效应作用下的抗弯刚度；Ml—荷载长期效应组合；Ms—荷载短期效应组合,即荷载标准值作用下的的最不利内力组合Mk；fM—1/ρ曲线MMsMl1/ρ1/ρ1/ρs1/ρlθ/ρlEI1Bl1Bs1B1关于受弯构件刚度的讨论关于受弯构件刚度的讨论1.影响短期刚度Bs的因素：1)混凝土是弹塑性体，在荷载作用下会发生塑性变形，荷载越大