结构设计原理正常使用极限状态PPT学习教案

1、会计学1结构设计原理结构设计原理 正常使用极限状态正常使用极限状态进行正常使用极限状态验算时采用荷载的标准值；不考虑结构的重要性系数；主要用于当一个极限状态被超越时将产生严重的永久性损害的情况主要用于当一个极限状态被超越时将产生局部损害、较大变形或瞬间振动的情况主要用于当长期效应是决定性因素时的一些场合 niQikcikQGkSSSS21 niQikqikQfGkSSSS211 niQikqiGkSSS1 第1页/共37页钢筋混凝土受弯构件 附表23 钢结构受弯构件 表7-2第2页/共37页最大裂缝宽度 附表22 第3页/共37页 硅酸盐混凝土的初始碱度高，钢筋表面形成氧化膜。空气中的CO2与

2、其中的碱性水化物反应而降低Ph值。环境因素（ CO2的浓度，相对湿度、温度交替变化）和材料本身的性质（水泥用量、水灰比等）也可根据碳化深度和时间的关系预测碳化的深度4)4.碳化深度的测定（碳酸试液）第4页/共37页氧化膜破坏和含氧水分侵入电化学腐蚀，钢材中铁变成Fe2O3或Fe2O4而膨胀。坑蚀、环蚀、锈蚀面，严重时体积膨胀，导致沿钢筋长度出现纵向裂缝，并使混凝土保护层剥离，习称“暴筋”氯含量；2)采用覆盖层，防止CO2、O2、Cl-的渗入；3)在海洋结构、强腐蚀介质中的混凝土结构中，可采用钢筋阻锈剂、防腐蚀钢筋、环氧涂层钢筋、镀锌钢筋、不锈钢钢筋等。第5页/共37页在设计工作寿命期内，在正常

3、维护下，必须保持适合于使用，而不需要进行维修加固。控制水灰比，提高密实性4)冬季施工加氯盐：严格禁止使用氯盐5)碱骨料反应：控制含活性成分的骨料，采用低碱水泥或掺入粉煤灰降低混凝土中的碱性。第6页/共37页第7页/共37页第8页/共37页主要与结构类型和环主要与结构类型和环境类别有关，附表境类别有关，附表29第9页/共37页需进行裂缝宽度验算：施工不当引起，减小水灰比，振捣密实，加强养护水泥的安定性不合标准，骨料中含有活性骨料，砂子中含有泥土，配合比、使用外加剂不当。大体积混凝土施工，环境温度的变化选择合理的配比，加强养护第10页/共37页严格要求不出现裂缝的构件。在荷载的标准组合下，构件受拉

4、边缘混凝土不产生拉应力，即一般要求不出现裂缝的构件。要求构件受拉边缘混凝土按荷载准永久组合下进行计算时不产生拉应力，而按荷载标准组合计算时允许产生拉应力，但拉应力不得大于混凝土抗拉强度标准值，即允许出现裂缝的构件。在荷载的标准组合下，并考虑荷载长期作用影响的最大裂缝宽度，应满足下列要求0 pcck tkpcckpccqf 0limmaxww 第11页/共37页裂缝计算理论有：黏结滑移理论、无滑移理论、综合理论按上述理论可建立理论公式，其系数依赖试验和经按上述理论可建立理论公式，其系数依赖试验和经验；另一类裂缝计算公式为统计公式，通过实测回验；另一类裂缝计算公式为统计公式，通过实测回归得出。归得

5、出。第12页/共37页裂缝开展前，钢筋、混凝土共同受力，开展后，裂缝截面混凝土应力降为裂缝开展前，钢筋、混凝土共同受力，开展后，裂缝截面混凝土应力降为0，钢筋应力突然增加，钢筋应力突然增加第13页/共37页开裂后混凝土回缩，受到钢筋的约束，因而在长度开裂后混凝土回缩，受到钢筋的约束，因而在长度l的范围内产生黏结应力，混凝土应力回升，钢筋应力下降。的范围内产生黏结应力，混凝土应力回升，钢筋应力下降。长度超过长度超过l的混凝土仍处于受拉张紧状态，当混凝土应力达到的混凝土仍处于受拉张紧状态，当混凝土应力达到ft时，会出现第二批裂缝。时，会出现第二批裂缝。理论上裂缝的间距为理论上裂缝的间距为l，但由于

6、混凝土的非均匀性，裂缝间距将不等，取平均值，但由于混凝土的非均匀性，裂缝间距将不等，取平均值lm=1.5l。第14页/共37页内力平衡条件内力平衡条件取钢筋为脱离体取钢筋为脱离体第15页/共37页n传递长度 平均裂缝间距平均裂缝间距 考虑钢筋的表面特性和混凝土保护层厚度的影响考虑钢筋的表面特性和混凝土保护层厚度的影响通过试验资料分析通过试验资料分析，规范给定公式，规范给定公式第16页/共37页n有效配筋率钢筋相对黏结特性系数，表钢筋相对黏结特性系数，表7-1。 钢筋等效直径钢筋等效直径第17页/共37页令：令：有：有：第18页/共37页n钢筋应变不均匀系数（反映了裂缝间受拉混凝土对纵向钢筋应变

7、的影响程度）sksm sktetkf 65. 01 . 1 第19页/共37页n裂缝截面处钢筋的应力2）轴心受拉构件）轴心受拉构件第20页/共37页第21页/共37页第22页/共37页1）最大裂缝宽度考虑裂缝宽度的不均匀性和长期荷载的影响等因素，裂缝宽度会比计算的增大，规范取：考虑裂缝宽度的不均匀性和长期荷载的影响等因素，裂缝宽度会比计算的增大，规范取：1.5第23页/共37页第24页/共37页2） 裂缝宽度验算limmaxww 如不满足上式要求，可减少钢筋的直径，然后考虑如不满足上式要求，可减少钢筋的直径，然后考虑壮大配筋率。壮大配筋率。第25页/共37页n匀质弹性材料梁的跨中挠度2020l

8、SfEIMlSf 或或 截面抗弯刚度就是使截面产生单位转角需要施截面抗弯刚度就是使截面产生单位转角需要施加的弯矩值。当梁的截面形状、尺寸和材料已知时加的弯矩值。当梁的截面形状、尺寸和材料已知时，梁的截面抗弯刚度为一常数。，梁的截面抗弯刚度为一常数。 MEI 但钢筋混凝土梁由于材料的非但钢筋混凝土梁由于材料的非弹性性质和受拉区裂缝的发展弹性性质和受拉区裂缝的发展，截面的抗弯刚度不是常数，截面的抗弯刚度不是常数第26页/共37页n钢筋混凝土梁的截面抗弯刚度抗弯刚度接近弹性刚度取抗弯刚度接近弹性刚度取085. 0IEBcs 增长比增长比M快，抗弯刚度下降快，抗弯刚度下降抗弯刚度急剧下降抗弯刚度急剧下

9、降第27页/共37页“第二阶段第二阶段”梁受力的特点：梁受力的特点：1）钢筋应变分布不均匀）钢筋应变分布不均匀2）混凝土应变分布不均匀）混凝土应变分布不均匀3）中和轴位置是变化的）中和轴位置是变化的4）平均应变与平均受压区高度间的关系符合平截面假定）平均应变与平均受压区高度间的关系符合平截面假定第28页/共37页第29页/共37页进入第二阶段后混凝土受压区不能用初始弹性模量进入第二阶段后混凝土受压区不能用初始弹性模量第30页/共37页钢筋应力钢筋应力混凝土应力混凝土应力000)()( bhbxhbbfff ：混凝土受压区的面积为混凝土受压区的面积为将混凝土受压区曲线分布的应压力换算成平均压应力将混凝土受压区曲线分布的应压力换算成平均压应力0/)(bhhbbfff 第31页/共37页cfkccmssksmEbhMEhAM 2000)( 第32页/共37页2)混凝土平均应变综合系数混凝土平均应变综合系数第33页/共37页 由于徐变等因素的影响，在荷载长期作用下，钢筋混凝土受弯构件将增大规范建议用荷载准永久组合作用下的挠度增大系数来考虑荷载长期作用对刚度的影响 /4 . 00 . 206 . 10 . 20 时，