钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝,及变形验算,7.1,概述,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,结构构件应进行承载力计算，以保证安全性；对某些构件根据需要进行裂缝宽度和变形验算，以保证其适用性和耐久性。,例如，钢筋混凝土构件裂缝宽度过大，裂缝处钢筋将锈蚀，影响构件的安全性和耐久性；梁、板变形过大将影响屋面排水效果，影响精密机器及仪表的使用，造成非承重构件的损坏；吊车梁变形过大将影响吊车的正常运行等。,规范,规定：,对构件进行正常使用极限状态验算时，应按荷载效应的标准组合和准永久组合，或标准组合并考虑长期作用影响来进行。标准组合是指对可变荷载采用标准值、组合值为荷载代表值的组合；准永久组合是指对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。,7.2,裂缝宽度验算,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,裂缝宽度验算就是要计算构件的在荷载作用下产生的最大裂缝宽度不应超过,规范,规定的最大裂缝宽度限值，即,w,max,w,lim,混凝土构件的最大裂缝宽度限值,w,lim,见附表,A-12,。,通过理论分析可知，裂缝之间混凝土和钢筋的应变沿轴线分布为曲线形，如图,7-1,（,b,）、（,c,）所示。裂缝截面钢筋应变最大，混凝土的应变为零；裂缝间混凝土的应变最大，钢筋的应变最小。,一、钢筋混凝土构件裂缝的形成和开展过程,图,7-1,裂缝间混凝土和钢筋的应变分布图,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,二、裂缝宽度计算,1,、裂缝平均宽度,（受弯构件）,（轴心受拉构件）,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,2,、最大裂缝宽度,式中,cr,构件受力特征系数。,对轴心受拉构件，,cr,=2.7,；,对偏心受拉构件，,cr,=2.4;,对受弯和偏心受压构件，,cr,=2.1,。,te,有效配筋率，按有效受拉混凝土截面面积,A,te,计,算的纵向受拉钢筋的配筋率。,te,=,A,s,/,A,te,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,3,、减小裂缝宽度的措施,（,1,）选用变形钢筋；,（,2,）当钢筋截面面积一定时，选用直径较细的钢筋；,（,3,）可以增加钢筋的数量；,（,4,）提高混凝土的强度等级；,（,5,）增大截面尺寸。,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,对于简支梁承受均布荷载作用时，其跨中挠度：,B,s,荷载短期效应组合下的抗弯刚度,B,l,荷载长期效应组合影响的抗弯刚度,B,钢筋混凝土梁的挠度计算,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,7.3,受弯构件挠度验算,一、受弯构件挠度验算的特点,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,二、短期刚度的计算,式中,E,s,纵向受拉钢筋的弹性模量；,A,s,纵向受拉钢筋截面面积；,h,0,构件截面有效高度；,裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数；,e,钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，,e,=,E,s,/,E,c,；,纵向受拉钢筋配筋率，,式中,M,s,按荷载的标准组合计算的弯矩值，取计算区段内,的最大弯矩值；,M,l,按荷载的准永久组合计算的弯矩值，取计算区段内,的最大弯矩值；,考虑荷载的准永久组合对挠度增大的影响系数。对于,钢筋混凝土受弯构件,。,=2.0 0.4,/,B,s,短期刚度。,三、受弯构件刚度的计算,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,按荷载短期效用组合并考虑荷载长期效用影响的长期刚度计算所得的长期挠度，不应超过,规范,规定的允许挠度，见,附表,A-13,。,在实际计算中，为简化计算通常取同号弯矩区段内弯矩最大截面的抗弯刚度作为该区段的抗弯刚度,B,来计算变形，这种处理原则称为,“最小刚度原则”。,例如，对于简支梁即取最大弯矩截面计算截面刚度，并作为全梁的截面刚度；对于连续梁或框架梁则取最大弯矩截面和最大负弯矩截面的刚度分别作为相应弯矩区段的刚度。,四、受弯构件挠度计算,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,（,1,）增大截面高度；,最有效的措施。,（,2,）配置受压钢筋；,（,3,）采用预应力混凝土；,（,4,）提高混凝土的强度等级；,（,5,）增加钢筋截面面积。,五、减小挠度的措施,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,7.4,钢筋代换,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,一、代换原则,当施工中遇到钢筋的品种、级别或规格与设计图纸要求不符时，按下列原则进行代换：,（,1,）等强度代换。当构件受承载力控制时，钢筋可按强度相等原则进行代换。,（,2,）等面积代换。当构件按最小配筋率配筋时，钢筋可按面积相等原则进行代换。,（,3,）当构件受裂缝宽度或挠度控制时，钢筋代换后应进行裂缝宽度或挠度验算。,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,二、代换方法,1,、等强度代换,不同规格钢筋的代换，应按钢筋抗力相等的原则进行代换,即,在具体代换时，若钢筋代换前、后强度相同，而直径不同，则,若钢筋代换前、后直径相同，而强度不同，则,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,2,、等面积代换,规格相同的钢筋代换以及构件按最小配筋率配筋时,按钢筋面积相等的原则代换。即,A,s1,=,A,s2,式中,A,s1,原设计钢筋总截面面积；,A,s2,代换钢筋总截面面积。,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,三、,构件截面承载力的影响,钢筋代换后,有时由于钢筋直径加大或根数增多而需要增加排数，会导致构件截面的有效高度,h,0,减小，从而使构件截面承载力降低。对这种情况，如有必要需进行截面承载力复核。,例如，对矩形截面受弯构件，可根据代换前、后弯矩相等原则复核截面承载力，即,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,四、代换注意事项,（,1,）钢筋代换时应充分了解构件的使用条件和代换钢筋性能，并严格遵守,规范,的各项规定，凡重要结构中的钢筋代换应征得设计单位同意，办理设计变更文件。,（,2,）对某些重要构件，如吊车梁、薄腹梁、桁架下弦梁等，不宜用,HPB235,级光圆钢筋代换,HRB335,级和,HRB400,级变形钢筋。,（,3,）同一截面内，可同时配有不同种类和直径的代换钢筋，但每根钢筋的拉力差不应过大（如同品种钢筋直径差值一般不大于,5 mm,）,以免构件受力不均。,（,4,）钢筋代换后应满足配筋构造要求，如钢筋的最小直径、间距、根数、锚固长度、对称等。,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,（,5,）梁的纵向受力钢筋与弯起钢筋应分别代换，以保证正截面与斜截面承载力。,（,6,）偏心受压构件（如框架柱、吊车厂房柱、桁架上弦等）或偏心受拉构件进行钢筋代换时，不取整个截面配筋量计算，应按受力（受压或受拉）面分别代换。,（,7,）当构件受裂缝宽度控制时，如以小直径钢筋代换大直径钢筋或以强度等级低的钢筋代换强度等级高的钢筋，则可不进行裂缝宽度验算。,（,8,）钢筋代换后除满足结构各项技术要求外，同时还要保证用料的经济性和加工操作的方便。,本章结束,第,7,章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算,