09第九章混凝土构件的变形及裂缝宽度验算
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第九章混凝土结构变形、裂缝宽度及混凝土结构耐久性计算概述对于超过正常使用极限状态的情况,由于其对生命财产的危害性比超过承载力极限状态要小,因此相应的可靠度水平可比承载力极限状态低一些。
正常使用极限状态的计算表达式为,Sk≤Rk作用效应标准值,如挠度变形和裂缝宽度,应根据荷载标准值和材料强度标准值确定。
以受弯构件为例,在荷载标准值产生的弯矩可表示为,Mk = CGGk+CQQk由于活荷载达到其标准值Qk的作用时间较短,故称为短期弯矩,其值约为弯矩设计值的50%~70%。
由于在荷载的长期作用下,构件的变形和裂缝宽度随时间增长,因此需要考虑上式中长期荷载的影响,长期弯矩可表示为,Ml = CGGk+yqCQQkyq为活荷载准永久系数9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算9.1.1 截面弯曲刚度的概念定义对混凝土受弯构件,混凝土受弯构件的截面抗弯刚度不为常数而是变化的,其主要特点如下:(1)在裂缝出现前,曲线与直线OA几乎重合,因而截面抗弯刚度仍可视为常数,并近似取0.85EcI。
当接近裂缝出现时,即进入第1阶段末时,曲线已偏离直线,逐渐弯曲,说明截面抗弯刚度有所降低。
出现裂缝后,即进入第Ⅱ阶段后,曲线发生转折,截面抗弯刚度明显降低。
钢筋屈服后进人第Ⅲ阶段,此阶段M增加很少,截面抗弯刚度急剧降低。
(2)随配筋率的降低而减小,截面尺寸和材料都相同的适筋梁,配筋率大的,其M—曲线陡些,变形小些,相应的截面抗弯刚度大些;反之,截面抗弯刚度就小些。
(3)沿构件跨度,截面抗弯刚度是变化的,即使在纯弯区段,各个截面承受的弯矩相同,但曲率也即截面抗弯刚度却不相同,裂缝截面处的小些,裂缝间截面的大些。
(4)随加载时间的增长而减小,对一个构件保持不变的荷载值,则随时间的增长,截面抗弯刚度将会减小,但对一般尺寸的构件,三年以后可趋于稳定。
在变形验算中,除了要考虑荷载的短期效应组合以外,还应考虑荷载的长期效应组合的影响,对前者采用短期刚度Bs,,对后者则采用长期刚度B 。
第9章 钢筋混凝土构件的变形和裂缝9.1选择题1.下面的关于受弯构件截面弯曲刚度的说明错误的是( D )。
A . 截面弯曲刚度随着荷载增大而减小;B . 截面弯曲刚度随着时间的增加而减小;C . 截面弯曲刚度随着变形的增加而减小;D . 截面弯曲刚度不变;2.钢筋混凝土构件变形和裂缝验算中关于荷载、材料强度取值说法正确的是(B )。
A . 荷载、材料强度都取设计值;B . 荷载、材料强度都取标准值;C . 荷载取设计值,材料强度都取标准值;D . 荷载取标准值,材料强度都取设计值;3.钢筋混凝土受弯构件挠度计算公式正确的是( D )。
A .sk B l M S f 2=;B .B l M S f k 2=;C .sq B l M S f 2=;D .B l M S f q 2=;4.下面关于短期刚度的影响因素说法错误的是( B )。
A .ρ增加,sB 略有增加;B .提高混凝土强度等级对于提高s B 的作用不大;C .截面高度对于提高s B 的作用的作用最大;D .截面配筋率如果满足承载力要求,基本上也可以满足变形的限值;5.《混凝土结构设计规范》定义的裂缝宽度是指:( B )。
A . 受拉钢筋重心水平处构件底面上混凝土的裂缝宽度;B . 受拉钢筋重心水平处构件侧表面上混凝土的裂缝宽度;C . 构件底面上混凝土的裂缝宽度;D . 构件侧表面上混凝土的裂缝宽度;6.减少钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度,首先应考虑的措施是( A )。
A . 采用直径较细的钢筋;B . 增加钢筋的面积;C . 增加截面尺寸;D.提高混凝土强度等级;7.混凝土构件的平均裂缝间距与下列哪个因素无关( A )。
A.混凝土强度等级;B.混凝土保护层厚度;C.纵向受拉钢筋直径;D.纵向钢筋配筋率;8.提高受弯构件截面刚度最有效的措施是( D )。
A.提高混凝土强度等级;B.增加钢筋的面积;C.改变截面形状;D.增加截面高度;9.关于受弯构件裂缝发展的说法正确的是( C )。
第9章钢筋混凝土构件的变形、裂缝验算及耐久性一、填空题1.混凝土构件裂缝开展宽度及变形验算属于正常使用极限状态的设计要求,验算时材料强度采用标准值,荷载采用标准值、准永久值。
2. 增大构件截面高度是提高钢筋混凝土受弯构件抗弯刚度的最有效措施。
3.平均裂缝宽度计算公式中,σ是指裂缝截面处的纵向钢筋拉应力,其值是按荷载sk效应的标准组合计算的。
4.钢筋混凝土构件的平均裂缝间距随混凝土保护层厚度增大而增大,随纵筋配筋率增大而减小。
5.钢筋混凝土受弯构件挠度计算中釆用的最小刚度原则是指在相同符号弯矩范围内,假定其刚度为常数,并按最大弯矩截面处的最小刚度进行计算。
6.裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ是指裂缝间受拉纵筋平均应变与裂缝截面处的受拉纵筋应变之比,反映了裂缝间拉区混凝土参与工作的程度。
7.结构构件正常使用极限状态的要求主要指在各种作用下的裂缝宽度和变形不应超过规定的限值。
8.结构的耐久性设计要求是指结构构件应满足设计使用年限的要求。
9.混凝土结构应根据使用环境类别和结构类别进行耐久性设计。
10.在荷载作用下,截面受拉区混凝土中出现裂缝,裂缝宽度与受拉纵筋应力几乎成正比。
11.钢筋混凝土和预应力混凝土构件,按所处环境类别和结构类别确定相应的裂缝控制等级最大裂缝宽度限值。
12.平均裂缝间距与混凝土保护层厚度、纵向受拉钢筋直径、纵向受拉钢筋表面特征系数及纵向钢筋配筋率有关。
13.轴心受拉构件的平均裂缝宽度为构件裂缝区段范围内钢筋的平均伸长与相应水平处构件侧表面混凝土平均伸长之差。
14.最大裂缝宽度等于平均裂缝宽度乘以扩大系数,这个系数是考虑裂缝宽度的随机性以及长期荷载作用的影响。
15.受弯构件的最大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。
16.结构构件正截面的裂缝控制等级分为三级。
17.环境类别中一类环境是指室内正常环境。
二、选择题1.减少钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度,首先应考虑的措施是[ a ]。
9钢筋混凝土构件的变形与裂缝验算、目的要求1 .掌握构件在裂缝出现前后沿构件长度各截面的应力状态2•了解裂缝宽度计算公式的推导过程(平均裂缝间距、平均裂缝宽度)3.掌握受弯构件裂缝宽度验算和变形验算的方法二、重点难点1.裂缝的出现与分布规律2.平均裂缝间距、平均裂缝宽度3.短期刚度、长期刚度计算公式的建立三、主要内容9.1概述结构构件应根据承载能力极限状态及正常使用极限状态分别进行计算和验算。
通常,对各类混凝土构件都要求进行承载力计算;对某些构件,还应根据其使用条件,通过验算,使变形和裂缝宽度不超过规定限值,常使用及耐久性的其同时还应满足保证正他要求与规定限值,例如混凝土保护层的最小厚度等。
与不满足承载能力极限状态相比,结构构件不满足正常使用极限状态对生命财产的危害性要小,正常使用极限状态的目标可靠指标P可以小些。
《规范》规定:结构构件承载力计算应采用荷载设计值;对于正常使用极限状态,结构构件应分别技荷载的标准组合、准永久组合进行验算或按照标准组合并考虑长期作用影响进行验算。
并应保证变形、裂缝、应力等计算值不超过相应的规定限值。
由于混凝土构件的变形及裂缝宽度都随时间增大,因此,验算变形及裂缝宽度时, 应按荷载的标准组合并考虑荷载长期效应的影响。
荷载效应的标准组合也称为荷载短期效应,是指按永久荷载及可变荷载的标准值计算的荷载效应;荷载效应的准永久组合也称为荷载长期效应,是按永久荷载的标准值及可变荷载的准永久值计算的荷载效应。
按正常使用极限状态验算结构构件的变形及裂缝宽度时,其荷载效应值大致相当于破坏时荷载效应值的50%—70%。
9.2裂缝验算921裂缝控制的目的与要求确定最大裂缝宽度限值,主要考虑两个方面的原因:一是外观要求,二是耐久性要求,并以后者为主。
从外观要求考虑,裂缝过宽将给人以不安全感,同时也影响对结构质量的评 价。
满足外观要求的裂缝宽度限值,与人们的心理反应、裂缝开展长度、裂缝所 处位置,乃至光线条件等因素有关,难以取得完全统一的意见。