第4章 构件正常使用极限状态设计

辽宁省交通高等专科学校钢筋混凝土12构件正常使用极限状态设计4.1受弯构件的变形验算4.2裂缝宽度验算

受弯构件的挠度限值构件类型挠度限值吊车梁手动吊车电动吊车l0/500l0/600屋盖、楼盖及楼梯构件当l0<7m时当7m≤l0≤9m时当l0>9m时l0/200(l0/250)l0/250(l0/300)l0/300(l0/400)注：①表中l0为构件的计算跨度；②表中括号内数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件；③计算悬臂梁构件的挠度限值时，其计算跨度l0按实际悬臂长度的2倍取用。

结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值环境类别钢筋混凝土结构预应力混凝土结构裂缝控制等级wlim(mm)裂缝控制等级wlim(mm)一三0.3(0.4)三0.2二三0.2二—三三0.2一—注：①

1表中规定适用于采用热轧钢筋的混凝土构件和采用预应力钢丝、钢绞线及处理钢筋的预应力混凝土构件；②

对处于年平均相对湿度小于60%地区一类环境下的受弯构件，其最大裂缝宽度可采用括号内的数值；③

表中的最大裂缝宽度限值用于验算荷载作用引起的最大裂缝宽度。

4.1受弯构件的变形验算1.钢筋混凝土梁抗弯刚度的特点材料力学中匀质弹性材料梁的挠度计算方法钢筋混凝土构件材料属弹塑性

截面抗弯刚度不再是常数

抗弯刚度逐渐减小

计算钢筋混凝土受弯构件的挠度，关键是确定截面的抗弯刚度

《规范》规定：荷载效应的标准组合作用下的截面抗弯刚度即短期刚度，用Bs表示；按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响的截面抗弯刚度即长期刚度，用B表示。

由几何关系、物理关系、平衡关系得短期刚度

–––挠度增大系数。=2.00.4'/…8－6Bs

–––短期刚度按式(3-72)计算3.长期刚度4.受弯构件的挠度验算受弯构件在正常状态下，刚度沿长度是变化的。为了简化计算，可近似的按纯弯区段平均的截面抗弯刚度，即该区段最小刚度Bmin作为全梁的抗弯刚度，这一计算原则通常称为“最小刚度原则”。最小刚度原则提高刚度的有效措施h0或As增加'钢筋混凝土受弯构件的挠度计算

≤

当钢筋混凝土梁产生的挠度值不满足《规范》规定的限值要求时，可采取提高刚度的措施选择合理的截面形式(T形、I形)

采用双筋截面

提高混凝土的强度等级

构件的裂缝宽度和挠度验算是属于正常使用极限状态。挠度过大影响使用功能，不能保证适用性，而裂缝宽度过大，则同时影响使用功能和耐久性。裂缝荷载引起的裂缝：非荷载引起的裂缝：占20%ct>ft

计算max[max]材料收缩、温度变化、混凝土碳化后引起钢筋锈蚀、地基不均匀沉降。(80%)通常，裂缝宽度和挠度一般可分别用控制最大钢筋直径和最大跨高比来控制，只有在构件截面尺寸小，钢筋应力高时进行验算。为防止温度应力过大引起的开裂，规定了最大伸缩缝之间的间距。为防止由于钢筋周围砼过快的碳化失去对钢筋的保护作用，出现锈胀引起的沿钢筋纵向的裂缝，规定了钢筋的混凝土保护层的最小厚度。非荷载引起的裂缝4.2裂缝宽度验算

裂缝控制的目的与要求4.2裂缝宽度验算•

外观要求•

耐久要求

1.裂缝的发生与其分布ftkNN(a)(b)(c)sssct=ftkNcrNcrNsNs11max《规范》在若干假定的基础上，根据裂缝出现机理，建立理论公式，然后按试验资料确定系数，得到相应的裂缝宽度计算经验式。随机性当cftk，在某一薄弱环节第一条裂缝出现，由于钢筋和砼之间的粘结，砼应力逐渐增加至ft出现第二批裂缝，一直到裂缝之间的距离近到不足以使粘结力传递至砼达到ftk–––裂缝出现完成。当荷载继续增加到Ns，ss与sm相差越小，砼回缩。在一定区段由钢筋与砼应变差的累积量，即形成了裂缝宽度。出现：开展：认为裂缝宽度是由于钢筋与混凝土之间的粘结破坏。出现相对滑移，引起裂缝处混凝土的回缩引起的。粘结–––滑移理论：Ncr+N211Ncr+N123<ftkNsNs分布<ftksmss(b)(a)(c)(d)(e)2.平均裂缝间距3.平均裂缝宽度式中：sm=

ss

…8－1c–––0.85lcr+cmlcrlcr+smlcrmmcscmsmssc分布s分布(a)(c)(b)

–––与受力特性有关的系数c

–––保护层厚度d–––钢筋直径轴心受拉=1.1受弯、偏心受压、偏拉=1.0

–––纵向受拉钢筋的表面特征系数光面=1.1变形=1.0式中：hh/2bbfhfh/2hbbbfhfh/2hhfbfh/2hbhfbf(a)(b)(c)(d)te

–––截面的有效配筋率te=As/Ate–––钢筋应力不均匀系数，表示砼参与工作的程度(0.41.0)Atess

–––裂缝截面处钢筋应力轴心受拉：受弯：偏心受拉：偏心受压：0.87h0h0NsssAsMsCssAsee0eNsh0–asAsAsense0sAsAssAsCCcZssAsNs(a)(b)(c)(d)CssAssAs4.最大裂缝宽度与裂缝宽度验算max=ssl