混凝土结构原理第9章 正常使用极限状态验算
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三、正常使⽤极限状态验算钢筋混凝⼟构件,除了有可能由于承载⼒不⾜超过承载能⼒极限状态外,还有可能由于变形过⼤或裂缝宽度超过允许值,使构件超过正常使⽤极限状态⽽影响正常使⽤。
因此规范规定,根据使⽤要求,构件除进⾏承载⼒计算外,尚须进⾏正常使⽤极限状即变形及裂缝宽度的验算。
(⼀)规范中,对正常使⽤极限状态的验算及耐久性的规定1.对于正常使⽤极限状态,结构构件应分别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,采⽤下列极限状态设计表达式:S≤C (7-111)式中 S--正常使⽤极限状态的荷载效应组合值;C——结构构件达到正常使⽤要求所规定的变形、裂缝宽度和应⼒等的限值。
荷载效应的标准组合和准永久组合应按《荷载规范》的规定进⾏计算。
2.受弯构件的挠度应按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作⽤影响进⾏计算,其计算值不应超过表7-24规定的挠度限值。
受弯构件的挠度限值表7-24构件类型挠度限值吊车梁:⼿动电动 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.表中括号内的数值适⽤于使⽤上对挠度有较⾼要求的构件;3. 如果构件制作时预先起拱,且使⽤上也允许,则在验算挠度时,可将计算所得的挠度值减去起拱值;对预应⼒混凝⼟构件.尚可减去预加⼒所产⽣的反拱值;4.计算悬臂构件的挠度限值时,其计算跨度l0按实际息臂长度的2倍取⽤。
3.结构构件正截⾯的裂缝控制等级分为三级。
裂缝控制等级的划分应符合下列规定:⼀级——严格要求不出现裂缝的构件,按荷载效应标准组合计算时,构件受拉边缘混凝⼟不应产⽣拉应⼒。
⼆级——⼀般要求不出现裂缝的构件,按荷载效应标准组合计算时,构件受拉边缘混凝⼟拉应⼒不应⼤于混凝⼟轴⼼抗拉强度标准值;按荷载效应准永久组合计算时,构件受拉边缘混凝⼟不宜产⽣拉应⼒,当有可靠经验时可适当放松。
混凝土结构设计原理习题集之七9 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算一.填空题:1 其他条件相同时,配筋率越高,平均裂缝间距越,平均裂缝宽度越。
其他条件相同时,混凝土保护层厚度越厚,平均裂缝宽度越。
2 在截面抗弯刚度的计算公式中,体现截面抗弯刚度随弯矩的增大而减小的是系数,它的名称是,其物理意义是。
3 纵向钢筋应变不均匀系数ψ,反应了裂缝间受拉区混凝土参与工作,从而降低裂缝间钢筋应变的程度。
ψ越小,表明裂缝间受拉区混凝土参与工作的程度越,ψ随钢筋应力的增大而,随配筋率ρ的减小而,随混凝土强度等级的提高而,随钢筋与混凝土间黏结能力的提高而。
4 有一试验梁,在纯弯区段量得的钢筋平均应变为εs=8.30×10 -4 ,平均间l cr=120mm,则纯弯区段平均裂缝宽度大致为mm。
5 钢筋混凝土构件在荷载作用下,若计算所得的最大裂缝宽度超过允许值,则应采取相应措施,以减小裂缝宽度,例如可以适当钢筋直径;采用钢筋;必要时可适当配筋量,以使用阶段的钢筋应力。
对于抗裂和限制裂缝宽度而言,最根本的方法是采用。
二.选择题:1 在钢筋混凝土构件中,钢筋表面处的裂缝宽度比构件表面处的裂缝宽度()。
A.小得多B.大得多C.稍小一些2 其它条件相同时,钢筋的保护层厚度与平均裂缝间距、裂缝宽度的关系是()A.保护层越厚,平均裂缝间距越大,裂缝宽度也越大B.保护层越厚,平均裂缝间距越小,但裂缝宽度也越大C.保护层厚度对平均裂缝间距没有影响,但保护层越厚,裂缝宽度越大3 钢筋混凝土受弯构件中,裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数ψ与弯矩M 的关系是()。
A.M 增大,ψ增大B.M 增大,ψ减小C.M 增大,ψ可能增大也可能减小4 长期荷载作用下,钢筋混凝土梁的挠度会随时间而增长,其主要原因是()。
A.受拉钢筋产生塑性变形B.受拉混凝土产生塑性变形C.受压混凝土产生塑性变形D.受压混凝土产生徐变5 钢筋混凝土梁截面抗弯刚度随荷载的增加以及持续时间增加而()。
正常使用极限状态验算8.1 裂缝控制验算第8.1.1条钢筋混凝土和预应力混凝土构件,应根据本规范第3.3.4条的规定,按所处环境类别和结构类别确定相应的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值,并按下列规定进行受拉边缘应力或正截面裂缝宽度验算:1一级--严格要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定:σck-σpc≤0(8.1.1-1)2二级--一般要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定:σck-σpc≤f tk(8.1.1-2) 在荷载效应的准永久组合下宜符合下列规定:σcq-σpc≤0(8.1.1-3)3三级--允许出现裂缝的构件按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度,应符合下列规定;ωmax≤ω1im(8.1.1-4) 式中σck、σcq——荷载效应的标准组合、准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力;σpc——扣除全部预应力损失后在抗裂验算边缘混凝土的预压应力,按本规范公式(6.1.5-1)或公式(6.1.5-4)计算;f tk--混凝土轴心抗拉强度标准值,按本规范表4.1.3采用;ωmax--按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度,按本规范第8.1.2条计算;ω1im--最大裂缝宽度限值,按本规范第3.3.4条采用。
注:对受弯和大偏心受压的预应力混凝土构件,其预拉区在施工阶段出现裂缝的区段,公式(8.1.1-1)至公式(8.1.1-3)中的σpc应乘以系数0.9。
第8.1.2条在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中,按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度(mm)可按下列公式计算:(8.1.2-1)(8.1.2-2)d eq=Σn i d2i/Σn i v i d i(8.1.2-3)(8.1.2-4)式中αcr--构件受力特征系数,按表8.1.2-1采用;ψ--裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数:当ψ<0.2时,取ψ=0.2;当ψ>1时,取ψ=1;对直接承受重复荷载的构件,取ψ=1;σsk--按荷载效应的标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力或预应力混凝土构件纵向受拉钢筋的等效应力,按本规范第8.1.3条计算;E s--钢筋弹性模量,按本规范表4.2.4采用;c--最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(mm):当c<20时,取c=20;当c>65时,取c=65;ρte--按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率;在最大裂缝宽度计算中,当ρte<0.01时,取ρte=0.01;A te--有效受拉混凝土截面面积:对轴心受拉构件,取构件截面面积;对受弯、偏心受压和偏心受拉构件,取A te=0.5bh+(b f-b)h f,此处,b f、h f为受拉翼缘的宽度、高度;A s--受拉区纵向非预应力钢筋截面面积;A p--受拉区纵向预应力钢筋截面面积;d eq--受拉区纵向钢筋的等效直径(mm);d i--受拉区第i种纵向钢筋的公称直径(mm);n i--受拉区第i种纵向钢筋的根数;v i--受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数,按表8.1.2-2采用。
混凝土结构正常使用极限状态验算1.国家和行业规范要求的验算:混凝土结构的设计和验算需要符合国家和行业相关的规范要求,如《混凝土结构工程施工质量检验规范》、《建筑结构荷载规范》等。
这些规范中包含了对混凝土结构在正常使用状态下的验算方法和要求,包括荷载和抗力的验算、变形和裂缝的控制等。
2.荷载验算:混凝土结构在正常使用状态下应能承受其设计荷载的作用,在验算时需要考虑到各种荷载的组合,如永久荷载、活荷载、风荷载、地震荷载等。
验算时需要根据结构的布置形态、构造特点和受力性能等确定荷载的作用位置和求和方式,并考虑不同荷载的组合系数。
3.抗力验算:混凝土结构在正常使用状态下需要满足一定的抗力要求,如强度要求、稳定性要求等。
抗力验算主要包括混凝土和钢筋的强度验算、构件的稳定性验算等。
强度验算时需要通过受拉区混凝土的抗张强度验算、受压区混凝土的抗压强度验算、钢筋的抗拉强度验算等来确保结构的强度满足要求。
稳定性验算则主要是针对构件的整体稳定性,如柱和墙等的稳定性验算。
4.变形和裂缝控制:混凝土结构在正常使用状态下也要考虑其变形和裂缝控制。
在验算中需根据结构的变形和裂缝控制要求,计算出结构在正常使用荷载下的变形,并与规范的限值进行比较,确保变形控制在规范允许的范围内。
混凝土结构在正常使用状态下的极限状态验算需要进行详细的力学计算和受力分析。
通过应力和变形的计算和分析,可以确定混凝土结构在正常使用状态下的受力性能和安全可靠性。
同时,还需进行紧固件的验算、接缝的设计和施工与应力调整等方面的验算和措施。
混凝土结构正常使用极限状态验算是设计混凝土结构的重要工作之一,对于保证结构的安全性和可靠性具有重要意义。
只有在正常使用状态下进行合理和准确的验算,才能确保混凝土结构的正常使用和使用寿命的延长。
因此,在混凝土结构的设计和施工过程中,要严格按照相关规范进行验算,确保结构的安全可靠性。