zj第4章3钢筋混凝土受弯构件截面承载力计算10教案.ppt
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1、zj第4章3钢筋混凝土受弯构件截面承载力计算10 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第 4 章第第4章章钢筋混凝土受弯构件截面承载力计算钢筋混凝土受弯构件截面承载力计算第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助重点重点了解受弯构件竖向弯曲裂缝的出现和开展了解受弯构件竖向弯曲裂缝的出现和开展过程;过程;掌握掌握受弯构件裂缝宽度的验算方法;受弯构件裂缝宽度的验算方法;掌握掌握受弯构件截面刚度计算与变形验算方受弯构件截面刚度计算与变形验算方法
2、。法。第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助4.15概概概概 述述述述v构件的裂缝宽度和挠度验算属于正常使用极限状态。构件的裂缝宽度和挠度验算属于正常使用极限状态。v挠度过大影响使用功能,不能保证适用性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。而裂缝宽度过大,则同时影响使用功能和耐久性。裂缝裂缝荷载引起的裂缝:荷载引起的裂缝:非荷载引起的裂缝:非荷载引起的裂缝:由材料收缩、温度变化、钢由材料收缩、温度变化、钢筋锈蚀后体积增大、地基不筋锈蚀后体积增大、地基不均匀沉降等产生的裂缝。均匀沉降等产生的裂缝。(约占约占80%)与构件的受力特征有
3、关与构件的受力特征有关。(约占约占20%)第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助NkNkNkNkNkNke0e0Tk(a)(b)(c)(e)(d)TkMkMk(a)轴心受拉轴心受拉;(b)偏心受拉偏心受拉;(c)偏心受压偏心受压;(d)受弯和受剪受弯和受剪;(e)受扭。受扭。第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助通常,裂缝宽度和挠度一般可分别用控制通常,裂缝宽度和挠度一般可分别用控制最大钢筋直径最大钢筋直径和和最大跨高比最大跨高比来控制,只有在构件来控制,只有在构件截面尺寸小、钢筋应力大时进行验算。截面尺寸小、钢筋应力大时进行验算。为防止温度应力过大引起
4、的开裂,规定了为防止温度应力过大引起的开裂,规定了伸缩缝之间的伸缩缝之间的最大间距最大间距。为防止由于钢筋周围混凝土过快地碳化失为防止由于钢筋周围混凝土过快地碳化失去对钢筋的保护作用,出现锈胀引起的沿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钢筋纵向的裂缝,规定了钢筋的混凝土保护层的护层的最小厚度最小厚度。非非荷荷载载引引起起的的裂裂缝缝第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助v 与承载能力极限状态设计相比,正常使用极限状与承载能力极限状态设计相比,正常使用极限状 态设计的目标可靠度可以相对较低。态设计的目标可靠度可以相对较低。C结构构件达到正常
5、使用要求的结构构件达到正常使用要求的规定限值规定限值、裂、裂缝宽度和变形限值。缝宽度和变形限值。v 裂缝宽度和变形的验算表达式如下:裂缝宽度和变形的验算表达式如下:SCS 结构构件按荷载效应的标准组合、准永久组结构构件按荷载效应的标准组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作用影响得到的合或标准组合并考虑长期作用影响得到的裂裂缝宽度或变形值缝宽度或变形值;式中式中第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助荷载效应的荷载效应的标准组合标准组合为:为:荷载效应的荷载效应的准永久组合准永久组合为:为:在进行荷载效应计算时,荷载组合有两种情况:在进行荷载效应计算时,荷载组合有两种情况:第
6、4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助4.16裂缝宽度验算裂缝宽度验算裂缝宽度验算裂缝宽度验算裂缝的控制等级分为三级,钢筋混凝土结构构件裂缝的控制等级分为三级,钢筋混凝土结构构件进行裂缝宽度的验算。进行裂缝宽度的验算。4.16.1验算公式验算公式按荷载效应标准值组合并考虑长期作用影响计按荷载效应标准值组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度;算的最大裂缝宽度;最大裂缝宽度的限值。最大裂缝宽度的限值。第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助4.16.2wmax的计算方法的计算方法规范的思路:规范的思路:得到最大裂缝宽度得到最大裂缝宽度wmax若干假定若干假定根据
7、裂缝出现机理根据裂缝出现机理建立理论公式,计算平均裂缝宽度建立理论公式,计算平均裂缝宽度wm按试验资料确定扩大系数按试验资料确定扩大系数第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助1.裂缝的出现和开展裂缝的出现和开展当当 c ftk,在某一薄弱环节第一条裂缝出现,由在某一薄弱环节第一条裂缝出现,由于钢筋和混凝土之间的粘结,混凝土应力逐渐增加至于钢筋和混凝土之间的粘结,混凝土应力逐渐增加至ftk出现第二批裂缝,一直到裂缝之间的距离近到不足出现第二批裂缝,一直到裂缝之间的距离近到不足以使粘结力传递至混凝土达到以使粘结力传递至混凝土达到ftk完成裂缝出现完成裂缝出现的的全部过程全部过程
8、。出现:当当荷荷载载继继续续增增加加到到Nk,在在一一个个裂裂缝缝间间距距范范围围内内由由钢钢筋筋与与混混凝凝土土应应变变差差的的累累积积量量,即即形形成成了了裂裂缝缝宽宽度。度。开展:裂缝特性裂缝特性 由于混凝土的不均匀性、荷载的可变性以及截面尺由于混凝土的不均匀性、荷载的可变性以及截面尺寸偏差等因素的影响,裂缝的出现、分布和开展宽度具寸偏差等因素的影响,裂缝的出现、分布和开展宽度具有很大的随机性。但它们又具有一定的规律,从平均意有很大的随机性。但它们又具有一定的规律,从平均意义上讲,裂缝间距和宽度具有以下特性:义上讲,裂缝间距和宽度具有以下特性:裂裂缝缝宽宽度度与与裂裂缝缝间间距距密密切切
9、相相关关。裂裂缝缝间间距距大大裂裂缝缝宽宽度度也也大大。裂裂缝缝间间距距小小,裂裂缝缝宽宽度度也也小小。而而裂裂缝缝间间距距与与钢钢筋筋表表面面特特征征有有关关,变变形形钢钢筋筋裂裂缝缝密密而而窄窄,光光圆圆钢钢筋筋裂裂缝缝疏疏而而宽宽。在在钢钢筋筋面面积积相相同同的的情情况况下下,钢钢筋筋直直径径细细根根数数多多,则裂缝密而窄,反之裂缝疏而宽;则裂缝密而窄,反之裂缝疏而宽;裂缝间距和宽度随裂缝间距和宽度随受拉区混凝土有效面积增大而增受拉区混凝土有效面积增大而增大大,随混凝土,随混凝土保护层厚度增大而增大保护层厚度增大而增大;裂缝宽度随裂缝宽度随受拉钢筋用量增大而减小受拉钢筋用量增大而减小;裂
10、缝宽度与荷载作用时间长短有关。裂缝宽度与荷载作用时间长短有关。第 4章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助2.平均裂缝宽度平均裂缝宽度wmNcr+N211Ncr+N 分布ftksmss(b)(c)(d)(e)123ftkNkNk(a)裂缝宽度等于裂缝裂缝宽度等于裂缝间距范围内钢筋和混间距范围内钢筋和混凝土的变形差凝土的变形差;v粘结粘结-滑移理论:滑移理论:第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助我国我国规范规范是建立在粘结是建立在粘结滑移理论和无滑滑移理论和无滑移理论的基础上,移理论的基础上,结合大量试验结果得到的结合大量试验结果得到的半理论半理论半经验半经验公
11、式。公式。构件表面裂缝宽度构件表面裂缝宽度主要是由钢筋周围的主要是由钢筋周围的混凝土回缩形成的混凝土回缩形成的;v 无滑移理论无滑移理论第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助式中:式中:sm=sk c 取 0.85lcr+cmlcrlcr+smlcrmm(a)cscmsmssc分布s分布(c)(b)第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助平均裂缝间距平均裂缝间距lmc 保护层厚度保护层厚度;deq 纵向受拉钢筋的等效直径,纵向受拉钢筋的等效直径,mm;式中:式中:与受力特性有关的系数与受力特性有关的系数轴心受拉轴心受拉 =1.1受弯、偏心受压受弯、偏心受压
12、 =1.05偏拉偏拉 =1.0第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助 i 纵向受拉钢筋的表面特征系数纵向受拉钢筋的表面特征系数光面光面:=0.7带肋带肋:=1.0hh/2bbfhfh/2hbbbfhfh/2hhfbfh/2hbhfbf(a)(b)(c)(d)te 截面的有效配筋率,截面的有效配筋率,te=As/Ateni 第第i种纵向受拉钢筋的根数种纵向受拉钢筋的根数;第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助(0.2 1.0)钢筋应力不均匀系数钢筋应力不均匀系数Ate倒T形截面裂缝截面处钢筋应力裂缝截面处钢筋应力sk的计算的计算 受弯构件受弯构件sk计算按
13、式计算按式:轴心受拉构件轴心受拉构件 式中式中Ns、As分别为按荷载短期效应组合计算的轴分别为按荷载短期效应组合计算的轴向拉力值和受拉钢筋总截面面积。向拉力值和受拉钢筋总截面面积。偏心受拉构件。大小偏心受拉构件偏心受拉构件。大小偏心受拉构件sk按下式计算按下式计算:式中式中e轴向拉力作用点至受压区或受拉较小边纵轴向拉力作用点至受压区或受拉较小边纵筋合力点的距离,筋合力点的距离,yc截面重心至受压或较小受拉边缘的距离。截面重心至受压或较小受拉边缘的距离。偏心受压构件。偏心受压构件偏心受压构件。偏心受压构件sk按下式计算按下式计算:式式中中h0纵纵向向受受拉拉钢钢筋筋合合力力点点至至受受压压区区合
14、合力力点点的的距距离,离,0.87,近似取近似取 eNs至至受受拉拉钢钢筋筋As合合力力点点的的距距离离,e=sh0+ys,此此处处ys为为截截面面重重心心至至纵纵向向受受拉拉筋筋合合力力点点的的距距离离,s是是指指第第阶段的偏心距增大系数,近似取阶段的偏心距增大系数,近似取f意义同前。意义同前。第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助0.87h0h0NkskAsMkCskAsee0eNkh0asAsAseke0kAsAskAsCCcZskAsNk(a)(b)(c)(d)CskAsskAs第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助wmax=s l wm偏心受拉
15、轴心受拉cr=2.7cr=2.4受弯、偏压cr=2.13.最大裂缝宽度最大裂缝宽度wmax扩大系数荷载长期效应裂缝扩大系数构件受力特征系数wmax=0.85s l cr第 4 章主主页页目目录录上一章上一章下一章下一章帮帮助助9.2.3减小裂缝宽度的措施减小裂缝宽度的措施优先选择带肋钢筋;优先选择带肋钢筋;选择直径较小的钢筋;选择直径较小的钢筋;增加钢筋用量。增加钢筋用量。当计算裂缝宽度超过裂缝宽度的限值时,从最大当计算裂缝宽度超过裂缝宽度的限值时,从最大裂缝计算公式可知,常见的减小裂缝宽度的措施有:裂缝计算公式可知,常见的减小裂缝宽度的措施有:4.17.14.17.1变形验算目的与要求变形验
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