第4章鋼筋混凝土基本構(gòu)件3

1、 變形和裂縫寬度的計(jì)算 Deformation and Crack Width of RC Beam外觀感覺裂縫過寬：鋼筋銹蝕導(dǎo)致承載力降低， 影響使用壽命耐久性耐久性心理承受：不安全感，振動噪聲對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響：門窗開關(guān)，隔墻開裂等振動、變形過大對其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響影響正常使用：如吊車、精密儀器適用性適用性承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)安全性安全性結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的 功能功能變形及裂縫寬度驗(yàn)算原因：變形及裂縫寬度驗(yàn)算原因： 因?yàn)闃?gòu)件過大的撓度和裂縫會影響結(jié)構(gòu)的正常使用。因?yàn)闃?gòu)件過大的撓度和裂縫會影響結(jié)構(gòu)的正常使用。例如，樓蓋構(gòu)件撓度過大，將造成樓層地面不平，或使用例如，樓蓋構(gòu)件撓度過大，將造成

2、樓層地面不平，或使用中發(fā)生有感覺的震顫；屋面構(gòu)件撓度過大會妨礙屋面排水；中發(fā)生有感覺的震顫；屋面構(gòu)件撓度過大會妨礙屋面排水；吊車梁撓度過大會影響吊車的正常運(yùn)行，等等。吊車梁撓度過大會影響吊車的正常運(yùn)行，等等。 而構(gòu)件裂縫過大時(shí)，會使鋼筋銹蝕，從而降低結(jié)構(gòu)的而構(gòu)件裂縫過大時(shí)，會使鋼筋銹蝕，從而降低結(jié)構(gòu)的耐久性，并且裂縫的出現(xiàn)和擴(kuò)展還會降低構(gòu)件的剛度，從耐久性，并且裂縫的出現(xiàn)和擴(kuò)展還會降低構(gòu)件的剛度，從而使變形增大，甚至影響正常使用。而使變形增大，甚至影響正常使用。(a) 混凝土開裂混凝土開裂鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫(b) 水、水、CO2侵入侵入鋼筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫(c) 開始銹蝕開始銹蝕(d) 鋼筋體積

3、膨脹鋼筋體積膨脹凍結(jié)溶解產(chǎn)生的裂縫反復(fù)凍融產(chǎn)生的裂縫反復(fù)凍融產(chǎn)生的裂縫4、保證使用者的感覺在可接受的程度之內(nèi)保證使用者的感覺在可接受的程度之內(nèi)。過大振動、變形。過大振動、變形會引起使用者的不適或不安全感。會引起使用者的不適或不安全感。我們所要驗(yàn)算的裂縫寬度是指受拉鋼筋重心水我們所要驗(yàn)算的裂縫寬度是指受拉鋼筋重心水平處構(gòu)件側(cè)表面上混凝土的裂縫寬度。平處構(gòu)件側(cè)表面上混凝土的裂縫寬度。影響裂縫寬度的主要因素影響裂縫寬度的主要因素 1）縱向鋼筋的應(yīng)力）縱向鋼筋的應(yīng)力鋼筋應(yīng)力值大，鋼筋應(yīng)力值大，裂縫寬度也大。裂縫寬度也大。 2）縱筋的直徑）縱筋的直徑當(dāng)構(gòu)件內(nèi)受拉縱筋截面相同時(shí)，采用細(xì)而密的當(dāng)構(gòu)件內(nèi)受拉縱

4、筋截面相同時(shí)，采用細(xì)而密的鋼筋，裂縫寬度變小。鋼筋，裂縫寬度變小。3）縱筋配筋率）縱筋配筋率 構(gòu)件受拉區(qū)的縱筋配筋率越大，裂縫寬度越小。構(gòu)件受拉區(qū)的縱筋配筋率越大，裂縫寬度越小。4）鋼筋的表面形狀）鋼筋的表面形狀 帶肋鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度較光面鋼筋大得多，可減小裂帶肋鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度較光面鋼筋大得多，可減小裂度寬度。度寬度。5）混凝土保護(hù)層厚度）混凝土保護(hù)層厚度 保護(hù)層厚度越厚，裂縫寬度越大。保護(hù)層厚度越厚，裂縫寬度越大。6）在長期荷載作用下，）在長期荷載作用下，裂縫寬度增大。裂縫寬度增大。裂縫寬度計(jì)算公式裂縫寬度計(jì)算公式 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在荷載長期效應(yīng)組合作用下的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在荷載長期效應(yīng)組

5、合作用下的最大裂縫寬度計(jì)算公式為：最大裂縫寬度計(jì)算公式為： 式中式中c最外層縱向受拉鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，當(dāng)最外層縱向受拉鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，當(dāng)c20mm時(shí)，取時(shí)，取c=20mm；當(dāng)；當(dāng)c65mm時(shí)，取時(shí)，取c=65mm；teeqsskmax08. 09 . 11 . 2dcEwiii2iidndndeqdeq 受拉區(qū)縱向鋼筋的等效直徑，當(dāng)受拉區(qū)縱向鋼筋為受拉區(qū)縱向鋼筋的等效直徑，當(dāng)受拉區(qū)縱向鋼筋為一種直徑時(shí)，一種直徑時(shí)，deq= di/ i ； 受拉區(qū)第受拉區(qū)第i種鋼筋的相對粘結(jié)特性系數(shù)，對帶肋鋼筋，種鋼筋的相對粘結(jié)特性系數(shù)，對帶肋鋼筋，取取i=1.0；對光面鋼筋，取；對光面鋼筋，取i

6、 =0.7；對環(huán)氧樹脂涂層的鋼筋，；對環(huán)氧樹脂涂層的鋼筋，i 按前述數(shù)值的按前述數(shù)值的0.8倍采用；倍采用； ni受拉區(qū)第受拉區(qū)第i種鋼筋的根數(shù)；種鋼筋的根數(shù)； di受拉區(qū)第受拉區(qū)第i種鋼筋的公稱直徑。種鋼筋的公稱直徑。 對于直接承受吊車荷載但不需做疲勞驗(yàn)算的吊車梁，對于直接承受吊車荷載但不需做疲勞驗(yàn)算的吊車梁，計(jì)算出的最大裂縫寬度可乘以系數(shù)計(jì)算出的最大裂縫寬度可乘以系數(shù)0.85。i裂縫寬度驗(yàn)算步驟裂縫寬度驗(yàn)算步驟 1）計(jì)算）計(jì)算deq； 2）計(jì)算）計(jì)算te、sk、； 3）計(jì)算）計(jì)算wmax，并判斷裂縫是否滿足要求。，并判斷裂縫是否滿足要求。 當(dāng)當(dāng)wmaxwlim時(shí)，裂縫寬度滿足要求。否則，不

7、滿足要時(shí)，裂縫寬度滿足要求。否則，不滿足要求，應(yīng)采取措施后重新驗(yàn)算。其中求，應(yīng)采取措施后重新驗(yàn)算。其中wlim為最大裂逢寬度限為最大裂逢寬度限值。值。 減小裂縫寬度的措施減小裂縫寬度的措施 增大鋼筋截面積；增大鋼筋截面積； 在鋼筋截面面積不變的情況下，采用較小直徑的鋼筋；在鋼筋截面面積不變的情況下，采用較小直徑的鋼筋； 采用變形鋼筋；采用變形鋼筋； 提高混凝土強(qiáng)度等級；提高混凝土強(qiáng)度等級； 增大構(gòu)件截面尺寸；增大構(gòu)件截面尺寸； 減小混凝土保護(hù)層厚度。減小混凝土保護(hù)層厚度。 最小剛度原則與撓度計(jì)算最小剛度原則與撓度計(jì)算為了簡化計(jì)算，規(guī)范在撓度計(jì)算時(shí)采用了“最小剛度原最小剛度原則則”，即：在簡支梁

8、全跨長范圍內(nèi)，按彎矩最大處的截面抗彎剛度，即按最小的截面抗彎剛度，用材料力學(xué)方法中不考慮剪切變形影響的公式來計(jì)算撓度。當(dāng)構(gòu)件上存在正負(fù)彎矩時(shí)，分別取同號彎矩區(qū)段內(nèi)的最大彎矩截面的最小剛度計(jì)算撓度。（為什么？合理為什么？合理嗎？嗎？）剛度實(shí)際1/沿梁長的剛度和曲率分布BminM/Bmin采用最小剛度原則的合理性采用最小剛度原則的合理性 理論上講，按Bmin計(jì)算會使撓度值偏大,但實(shí)際情況并不是這樣。因?yàn)樵诩艨鐓^(qū)段還存在著剪切變形，甚至出現(xiàn)斜裂縫，它們都會使梁的撓度增大，而這是在計(jì)算中沒有考慮到的，這兩方面的影響大致可以相互抵消，亦即在梁的撓度計(jì)算中除了彎曲變形的影響外，還包含了剪切變形的影響。 B

9、min 代替勻質(zhì)彈性材料梁截面抗彎剛度EI，梁的撓度計(jì)算按規(guī) 范要求，撓度驗(yàn)算應(yīng)滿足 : ff lim 式中 ， f lim 允許撓度值，按表取用 f根據(jù)最小剛度原則并采用長期剛度B進(jìn)行計(jì)算的撓度，當(dāng)跨間為同號彎 矩時(shí): BlMSfk20對受彎構(gòu)件撓度驗(yàn)算的討論1. 影響短期剛度Bs的因素2. 配筋率對承載力和撓度的影響3. 跨高比4. 混凝土結(jié)構(gòu)的變形限值1、影響短期剛度Bs的因素 (1)Mk增大， 也增大；從上式知， Bs就相應(yīng)地減小。 (2) 增大， Bs也略有增大。 (3)截面形狀對Bs有所影響。當(dāng)僅受拉區(qū)有翼緣時(shí)， te較小些，則 也小些，相應(yīng)Bs增大些；當(dāng)僅有受壓翼緣時(shí)，f不為零，故Bs增大。 (4)在常用配筋率(12)的情況下，提高混凝土強(qiáng)度等級對提高Bs的作用不大。 (5)當(dāng)配筋率和材料給定時(shí)，截面有效高度對截面抗彎剛度的提高作用最顯著。fEssshAEB5.3162.015.1202配筋率對承載力和撓度的影響配筋率加大對提高截面抗彎剛度并不顯著，因此就有可能出現(xiàn)不滿足撓度驗(yàn)算的要求。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：增大配筋率，彎矩幾乎與配筋率成線性關(guān)系增長；但是剛度增長緩慢，最終導(dǎo)致?lián)隙入S配筋率增高而增大。當(dāng)配筋率超過一定數(shù)值后，滿足了正截面承載力要求，就不滿足撓 度要求。3跨高比 由上式可見，l0越大，f越大。因此，我們可以做到在承載力計(jì)算前選定足夠的截面高度或較小的跨高比