混凝土结构设计原理 教学课件 作者 周新刚 等 第十章 钢筋混凝土正常使用极限状态验算与耐久性设计.ppt

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1、混凝土结构设计原理第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计章节要点第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计本章主要讲述正常使用极限状态的验算和耐久性。主要内容包括正常使用极限状态验算与耐久性设计的目的、基本要求与方法。正常使用极限状态验算有两个主要内容，一是受弯构件的变形验算，二是构件的裂缝验算；耐久性设计主要包括混凝土耐久性的概念、环境分类、主要耐久性措施及基本规定等。本章内容第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计§10-1概述§10-2受弯构件的变形计算§10-3正截面裂缝宽度验算§10-4混凝土结构的耐久性§10-1概述第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计混凝土

2、结构构件承载力的计算原理和设计方法混凝土结构构件的变形与裂缝计算原理以及耐久性要求安全可靠适用耐久2010版《规范》新增了楼板振动控制的要求，以保证建筑使用的舒适度。结构的耐久性是指结构在预定的使用期间内不需要大修或加固而仍能满足其预定安全性和适用性要求的能力。§10-1概述第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计正常使用极限状态可逆当产生超过这一状态的荷载卸除后，结构构件仍能恢复到正常的状态。当产生超过这一状态的荷载卸除后，结构构件不能恢复到正常的状态。一般情况下，可逆的程度介于可逆与不可逆之间，其可靠指标为0~1.5。可逆的程度越高，结构构件所受的荷载越小，可靠指

3、标就越小，反之越大。不可逆对于正常使用极限状态，结构构件应分别按荷载的准永久组合、标准组合、准永久组合并考虑长期作用的影响或标准组合并考虑长期作用的影响。§10-1概述第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计标准组合不可逆正常使用极限状态设计可逆正常使用极限状态设计长期效应是决定性因素的正常使用极限状态设计频遇组合准永久组合第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计§10-2受弯构件的变形计算受弯构件应有足够的刚度正常使用极限状态的计算挠度值挠度变形限值受压构件：不需要对其变形进行计算。在侧向力的作用下，需要限制其层间的弹性位移受弯构件(均质的、处于弹性状态)：挠度挠度系

4、数，与支承条件、荷载类型及分布有关；10.2.1截面刚度图10-1受弯构件的关系混凝土构件§10-2受弯构件的变形计算第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计对于要求不出现裂缝的构件，抗弯刚度近似为0.85EcI0对于允许出现裂缝的构件，0.5~0.7区段内，任一点与坐标原点o连线的割线斜率。考虑长期荷载作用对变形的影响，截面的刚度与裂缝有关，而裂缝与弯矩有关。受弯构件的刚度分布§10-2受弯构件的变形计算第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计10.2.2截面短期刚度1.刚度公式的建立§10-2受弯构件的变形计算第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计图10-3受弯构件

5、钢筋与混凝土的应变分布平均曲率-钢筋的平均应变；-混凝土的平均应变。短期刚度裂缝处钢筋与混凝土的应变为：引入钢筋和混凝土的应变沿构件长度方向分布的不均匀系数，则平均应变：和§10-2受弯构件的变形计算第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计得到钢筋混凝土受弯构件的短期刚度为：图10-4正常使用状态的截面应力图根据截面平衡条件得：§10-2受弯构件的变形计算第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计由此得裂缝截面处钢筋和混凝土压区边缘的应力为：则简化为§10-2受弯构件的变形计算第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计受压区边缘混凝土平均应变综合系数对于T型和I型截面，截面应

6、力分布见下图：图10-4T形截面的截面应力图§10-2受弯构件的变形计算第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计影响短期刚度Bs的因素：弯矩增大，刚度减小；配筋率增大，刚度略有增大；有受拉和受压翼缘，刚度略有增大；在1~2%配筋率的情况下，提高混凝土强度等级对提高刚度的影响不大；当配筋率和材料给定时，提高截面高度对提高截面刚度影响显著。§10-2受弯构件的变形计算第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计2）在的情况下，弯矩对混凝土受压区平均应变综合系数影响较小，配筋率与受压区的形状对的影响较大，其变化规律见图10-6。2.参数的确定1）开裂截面的内力臂系数对于常用情况，

7、，平均值为0.87。。《规范》为简化计算，取§10-2受弯构件的变形计算第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计§10-2受弯构件的变形计算第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计图10-6混凝土压区平均应变综合系数根据实验结果回归分析得到的计算公式为：3）钢筋应变不均匀系数应变不均匀系数与弯矩的比值成线性关系，见图10-7：反映的是裂缝间混凝土协助钢筋抗拉作用的程度§10-2受弯构件的变形计算第十章正常使用极限状态验算及耐久性设计当时，取图10-7弯矩与应力不均匀系数的关系时，取；当时，取对直接承受重复荷载的构件，取§10-2受弯构件的变形计算第十章正常使用极限状