第三章钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算-混凝土结构设计原理.doc

第八章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算 本章学习要点： 1、了解裂缝出现、分布和开展的过程； 2、掌握影响裂缝宽度的主要因素（钢筋直径、配筋率）； 3、掌握裂缝宽度计算公式的应用； 4、掌握挠度计算公式计算挠度的过程； 5、掌握最小刚度原则、ψ的含义，减小挠度最有效的措施。 重点深入理解梁在纯弯区段内的应力重分布全过程，开裂后钢筋和混凝土应变分布规律及其影响因素，等主要参数的物理意义。 难点：裂缝宽度及截面抗弯刚度计算原理。抗裂验算 (8-1) 式中——由荷载组合组合计算的值； ——混凝土抗拉强度标准值； ——混凝土拉应力限制系数（对荷载组合，0.85；荷载组合，0.70） §8-2 钢筋混凝土结构裂缝宽度的验算 一、裂缝产生的原因： 1、荷载引起的裂缝：占20%，计算，式中， (最大裂缝宽度限值0%，而为防止温度应力过大引起的开裂，规定了最大伸缩缝之间的间距；为防止由于钢筋周围砼过快的碳化失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护层的最小厚度。 通常，裂缝宽度和挠度一般可分别用控制最大钢筋直径和最大跨高比来控制，只有在构件截面尺寸小，钢筋应力高时进行验算。 二、裂缝宽度的计算方法 1、裂缝出现与分布规律 图 第一条裂缝至将出现第二条裂缝间混凝土及钢筋应力 由于混凝土的不均匀性，各截面混凝土的实际抗拉强度有差异，随着荷载的增加，在某一最薄弱的截面上将出现第一条裂缝图中的截面。有时也可能在几个截面上同时出现一批裂缝。在裂缝截面混处混凝土拉应力增大到，附近的2倍，则由于粘结应力传递长度不够，混凝土拉应力不可能达到混凝土的抗拉强度，将不会出现新的裂缝。因此裂缝的间距最终将稳定在（l~2lmin）在裂缝陆续出现后，沿构件长度方向，钢筋与混凝土的应力是随着裂缝的位置而变化的（图）。同时，中和轴也随着裂缝的位置呈波浪形起伏。试验表明，对正常配筋率或配筋率较高的梁来说，大概在荷载超过开裂荷载的50％以上时，裂缝间距已基本趋于稳定。也就是说，此后再增加荷载，构件也不产生新的裂缝，而只是使原来的裂缝继续扩展与延伸，荷载越大，裂缝越宽。随着荷载的逐步增加，裂缝间的混凝土逐渐脱离受拉工作，钢筋应力逐渐趋于均匀。 图 中和轴、混凝土及钢筋应力随着裂缝位置变化情况 2平均裂缝间距 (8-2) (8-3) 式中(——系数，对轴心受拉构件，取(=1.1；对偏心轴心受拉构件，取(=1.05；对其他受力构件，取(=1.0； c——最外层纵向受力钢筋外边缘至受拉区底边的距离（mm），当c20mm时，取c=20mm；当c65mm时，取c=65mm； ——按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率，。当 0.01时，取 =0.01； ——有效受拉混凝土截面面积，可按下列规定取用：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，取腹板截面面积的一半与受拉翼缘截面面积之和（图8-4），即，此处、为受拉翼缘的宽度、高度； ——纵向受拉钢筋截面面积； ——纵向受拉钢筋的等效直径（mm）； ——第种纵向受拉钢筋的直径（mm）； ——第种纵向受拉钢筋的根数； ——第种纵向受拉钢筋的相对粘结特性系数，对带肋钢筋，取1.0；对光面钢筋，取0.7。 图8-4 有效受拉混凝土截面面积 3、平均裂缝宽度 平均裂缝宽度等于平均裂缝间距内钢筋和混凝土的受拉伸长之差（图），即 （）式中，—裂缝间钢筋及混凝土的平均拉应变 图平均裂缝宽度计算图 混凝土的拉伸变形很小可，并引裂缝间钢筋应变不均匀系数则上式可改写为 (8-5) 式中——按荷载组合计算的构件纵向受拉钢筋应力。裂缝间钢筋应变不均匀系数ψ，反映了裂缝间受拉混凝土参与受拉工作的程度。裂缝间钢筋的平均拉应变肯定小于裂缝截面处的钢筋应变。显然，ψ值不会大于1。ψ值越小，表示混凝土承受拉力的程度越大；ψ值越大，表示混凝土承受拉力的程度越小，各截面中钢筋的应力、应变也比较均匀；当ψ值等于1时，表示混凝土完全脱离受拉工作，钢筋应力趋于均匀。 ψ值钢筋应力。有关，当较小时，说明钢筋周围的混凝土参加受拉的有效相对面积大些，它所承担的总拉力也相对大些，对纵向受拉钢筋应变的影响程度也相应大些，因而ψ小些。此外，ψ还与钢筋与混凝土之间的粘结性能、荷载作用的时间和性质等有关。准确地计算ψ值是相当复杂的，半理论半经验公式