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1、第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.1概述第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算第—節(jié)概述結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為兩類:承載能力極限狀態(tài):結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力或不適應(yīng)承載的過大變形。超過該極限狀態(tài),結(jié)構(gòu)就不能滿足預(yù)定的安全性要求。對各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件都應(yīng)進(jìn)行該極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。采用荷載設(shè)計(jì)值及材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。荷載效應(yīng)采用基本組合及偶然組合。(二)正常使用極限狀態(tài)超過該極限狀態(tài),結(jié)構(gòu)就不滿足預(yù)定的適用性和耐久性要求。產(chǎn)生過大的變形,影響正常使用和外觀;(不安全感、不能正常使用等)產(chǎn)生過寬的裂縫,對耐久性有影響或者產(chǎn)生人們心理上不能接受的感覺;(鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等)產(chǎn)生過大的振動影響使用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2、首先要滿足承載能力的要求,以保證結(jié)構(gòu)安全使用;然后按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行校核,以保結(jié)構(gòu)的適用性及耐久性。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.1概述三.正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的可靠度要求較低,一般要求β=1.0~2.0。材料強(qiáng)度采用標(biāo)準(zhǔn)值而不用設(shè)計(jì)值,即材料分項(xiàng)系數(shù)取為1.0。荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值而不用設(shè)計(jì)值,即荷載分項(xiàng)系數(shù)γG及γQ取為1.0。結(jié)構(gòu)系數(shù)γd及設(shè)計(jì)狀況系數(shù)ψ也均取為1.0。按荷載效應(yīng)的短期組合及長期組合分別驗(yàn)算。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.1概述(一)短期組合γ0Ss(Gk,Qk,fk,ak)≤c1(二)長期組合γ0Sl(Gk,ρQk,fk,a
3、k)≤c2c1、c2——結(jié)構(gòu)的功能限值(裂縫寬度或撓度);Ss(·)、Sl(·)——短期組合及長期組合時的功能函數(shù);fk——材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值;ρ——可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值的長期組合系數(shù),參照有關(guān)荷載規(guī)范規(guī)定及工程經(jīng)驗(yàn)取用。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.1概述第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.1概述正常使用極限狀態(tài):結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到影響正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算可能成為設(shè)計(jì)中控制情況。一般只對持久狀況進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算內(nèi)容:抗裂驗(yàn)算、裂縫寬度驗(yàn)算及變形驗(yàn)算。抗裂驗(yàn)算范圍:承受水壓的軸拉、小偏拉及發(fā)生裂縫后引起嚴(yán)重滲漏構(gòu)件。裂縫寬度驗(yàn)算范圍:一般鋼筋砼構(gòu)件。變形驗(yàn)算范
4、圍:嚴(yán)格限制變形的構(gòu)件。最大裂縫寬度容許值根據(jù)環(huán)境類別及長、短期組合確定。變形容許值根據(jù)構(gòu)件類型及長、短期組合確定。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算第二節(jié)抗裂驗(yàn)算一.軸心受拉構(gòu)件鋼筋與混凝土變形協(xié)調(diào),即將開裂時,?c=ft;?s=?sES=?tmaxEs=Esft/Ec=?Eft第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算Ns、Nl——由荷載標(biāo)準(zhǔn)值按荷載效應(yīng)短期組合及長期組合計(jì)算的軸向力;ftk——砼軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;αct——砼拉應(yīng)力限制系數(shù),短期組合,αct=0.85;長期組合,αct=0.70;Ao——換算截面面積,Ao=Ac+αEAs,αE=Es/Ec;As
5、為鋼筋截面面積;Ac為砼截面面積。為滿足目標(biāo)可靠指標(biāo)要求,引進(jìn)拉應(yīng)力限制系數(shù)αct,ft改用ftk:靠增加鋼筋提高抗裂能力是不經(jīng)濟(jì),不合理的。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算二.受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件正截面即將開裂時,應(yīng)力處于第I階段末。受拉區(qū)近似假定為梯形,塑化區(qū)占受拉區(qū)高度的一半。利用平截面假定,根據(jù)力和力矩的平衡,求出Mcr。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算更方便的是在保持Mcr相等的條件下,將受拉區(qū)梯形應(yīng)力圖折換成直線分布應(yīng)力圖。受拉邊緣應(yīng)力為γmft。γm為截面抵抗矩的塑性系數(shù)。換算后可直接用彈性體的材料力學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀
6、態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算Ao=Ac+αEAs+αEAs’把鋼筋換算為同位置的砼截面面積αEAs和αEAs′:W0——換算截面A0對受拉邊緣的彈性抵抗矩;y0——換算截面重心軸至受壓邊緣的距離;I0——換算截面對其重心軸的慣性矩。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算Ms,、Ml——由荷載標(biāo)準(zhǔn)值按荷載效應(yīng)短期組合及長期組合計(jì)算的彎矩值。為滿足目標(biāo)可靠指標(biāo)的要求,引用拉應(yīng)力限制系數(shù)αct,荷載和材料強(qiáng)度均取用標(biāo)準(zhǔn)值。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算γm是受拉區(qū)為梯形的應(yīng)力圖形,按抗裂彎矩相等的原則,折算成直線應(yīng)力圖形時,相應(yīng)受拉邊緣應(yīng)力比值。γm值與假定的受拉區(qū)應(yīng)力圖形
7、有關(guān),各種截面的γm值見附錄五表4。γm值還與截面高度h﹑配筋率和受力狀態(tài)有關(guān)。γm值隨h值的增大而減小。乘以考慮截面高度影響的修正系數(shù),其值不大于1.1。h以mm計(jì),當(dāng)h>3000mm,取h=3000mm。第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算雙筋工字形換算截面特征值第八章鋼筋砼構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算8.2抗裂驗(yàn)算三.偏心受拉構(gòu)件把鋼筋換算為砼截面面積,將應(yīng)力折換成直線分布,引入γ偏拉,采用迭