第四節(jié) 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算
正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算主要是對(duì)構(gòu)件進(jìn)行裂縫控制和梁的撓度控制,以確保構(gòu)件的適用性和耐久性功能要求。在驗(yàn)算中,荷載效應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)組合、準(zhǔn)永久組合或標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用的影響;材料強(qiáng)度采用標(biāo)準(zhǔn)值。
一、裂縫控制驗(yàn)算
(一)裂縫的成因、影響裂縫寬度的因素及減少裂縫寬度的措施
(1)裂縫成因鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因可分兩大類(lèi):一類(lèi)為荷載直接引起的裂縫;另一類(lèi)為非荷載原因引起的裂縫。
非荷載引起的裂縫,其產(chǎn)生原因主要有下列:
1 )溫度變化;
2 )地基不均勻沉降;
3 )混凝土收縮,及其塑性變形;
4 )鋼筋銹蝕;
5 )水泥水化熱
6 )水泥的堿液與活性骨料的化學(xué)反應(yīng)。
(2)對(duì)于荷載引起的裂縫,影響其寬度的主要因素為:
l )鋼筋應(yīng)力;
2 )鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度;
3 )鋼筋的有效約束區(qū);
4 )混凝土保護(hù)層厚度。
(3)控制和減少裂縫寬度的措施:
1 )合理布置鋼筋;
2 )采用合適的混凝土保護(hù)層厚度;
3 )采用帶肋鋼筋;
4 )采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。
(二)裂縫控制的目的
(1)防護(hù)鋼筋腐蝕,提高構(gòu)件的耐久性;
(2)使結(jié)構(gòu)具有正常的外觀,不引起使用者在心理上造成不安全和不舒適的感覺(jué)。
(三)裂縫控制等級(jí)
裂縫控制等級(jí)分為三級(jí)。它們是按構(gòu)件的使用條件要求、其所處環(huán)境類(lèi)別、鋼筋對(duì)腐蝕的敏感程度及荷載長(zhǎng)期作用的影響來(lái)確定的。
(1)結(jié)構(gòu)的環(huán)境類(lèi)別分五類(lèi),見(jiàn)表 4 -3 所列
(2)裂縫控制等級(jí)
一級(jí)——嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí),構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力。
二級(jí)—— 一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí),構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計(jì)算時(shí),構(gòu)件受拉邊緣混凝土不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)可適當(dāng)放松
三級(jí) ——允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算時(shí),構(gòu)件的裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)表 4 -4 的限值。
注: ① 表中的規(guī)定適用于采用熱軋鋼筋的鋼筋混凝土構(gòu)件和采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線(xiàn)及熱處理鋼筋的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件;當(dāng)采用其他類(lèi)別的鋼絲或鋼筋時(shí),其裂縫控制要求可按專(zhuān)門(mén)標(biāo)準(zhǔn)確定;
② 對(duì)處于年平均相對(duì)濕度小于 60 寫(xiě)地區(qū)一類(lèi)環(huán)境下的受彎構(gòu)件,其裂縫寬度限值可采用括號(hào)內(nèi)的數(shù)值;
③ 在一類(lèi)環(huán)境下,對(duì)鋼筋混凝土屋架、托架及需作疲勞驗(yàn)算的吊車(chē)梁,其裂縫寬度限值應(yīng)取為0.2mm ; 對(duì)鋼筋混凝土屋面梁和托梁,其裂縫寬度限值應(yīng)取為 0.3mm;
④ 在一類(lèi)環(huán)境下,對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土屋面梁、托梁、屋架、托架、屋面板和樓板,應(yīng)按二級(jí)裂縫控制等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)算;在一類(lèi)和二類(lèi)環(huán)境下,對(duì)需作疲勞驗(yàn)算的預(yù)應(yīng)力混凝土吊車(chē)梁,應(yīng)按一級(jí)裂縫控制等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)算;
⑤ 表中規(guī)定的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)和裂縫寬度限值僅適用于正截面的驗(yàn)算;預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的斜截面裂縫控制驗(yàn)算應(yīng)符合相關(guān)要求;
⑥ 對(duì)于煙囪、筒倉(cāng)和處于液體壓力下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其裂縫控制要求應(yīng)符合專(zhuān)門(mén)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定;
⑦ 對(duì)于處于四、五類(lèi)環(huán)境下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其裂縫控制要求應(yīng)符合專(zhuān)門(mén)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定;
⑧ 表中的裂縫寬度限值用于驗(yàn)算荷載作用引起的裂縫寬度。
正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算主要是對(duì)構(gòu)件進(jìn)行裂縫控制和梁的撓度控制,以確保構(gòu)件的適用性和耐久性功能要求。在驗(yàn)算中,荷載效應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)組合、準(zhǔn)永久組合或標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用的影響;材料強(qiáng)度采用標(biāo)準(zhǔn)值。
一、裂縫控制驗(yàn)算
(一)裂縫的成因、影響裂縫寬度的因素及減少裂縫寬度的措施
(1)裂縫成因鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因可分兩大類(lèi):一類(lèi)為荷載直接引起的裂縫;另一類(lèi)為非荷載原因引起的裂縫。
非荷載引起的裂縫,其產(chǎn)生原因主要有下列:
1 )溫度變化;
2 )地基不均勻沉降;
3 )混凝土收縮,及其塑性變形;
4 )鋼筋銹蝕;
5 )水泥水化熱
6 )水泥的堿液與活性骨料的化學(xué)反應(yīng)。
(2)對(duì)于荷載引起的裂縫,影響其寬度的主要因素為:
l )鋼筋應(yīng)力;
2 )鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度;
3 )鋼筋的有效約束區(qū);
4 )混凝土保護(hù)層厚度。
(3)控制和減少裂縫寬度的措施:
1 )合理布置鋼筋;
2 )采用合適的混凝土保護(hù)層厚度;
3 )采用帶肋鋼筋;
4 )采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。
(二)裂縫控制的目的
(1)防護(hù)鋼筋腐蝕,提高構(gòu)件的耐久性;
(2)使結(jié)構(gòu)具有正常的外觀,不引起使用者在心理上造成不安全和不舒適的感覺(jué)。
(三)裂縫控制等級(jí)
裂縫控制等級(jí)分為三級(jí)。它們是按構(gòu)件的使用條件要求、其所處環(huán)境類(lèi)別、鋼筋對(duì)腐蝕的敏感程度及荷載長(zhǎng)期作用的影響來(lái)確定的。
(1)結(jié)構(gòu)的環(huán)境類(lèi)別分五類(lèi),見(jiàn)表 4 -3 所列
(2)裂縫控制等級(jí)
一級(jí)——嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí),構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力。
二級(jí)—— 一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí),構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計(jì)算時(shí),構(gòu)件受拉邊緣混凝土不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)可適當(dāng)放松
三級(jí) ——允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算時(shí),構(gòu)件的裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)表 4 -4 的限值。
注: ① 表中的規(guī)定適用于采用熱軋鋼筋的鋼筋混凝土構(gòu)件和采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線(xiàn)及熱處理鋼筋的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件;當(dāng)采用其他類(lèi)別的鋼絲或鋼筋時(shí),其裂縫控制要求可按專(zhuān)門(mén)標(biāo)準(zhǔn)確定;
② 對(duì)處于年平均相對(duì)濕度小于 60 寫(xiě)地區(qū)一類(lèi)環(huán)境下的受彎構(gòu)件,其裂縫寬度限值可采用括號(hào)內(nèi)的數(shù)值;
③ 在一類(lèi)環(huán)境下,對(duì)鋼筋混凝土屋架、托架及需作疲勞驗(yàn)算的吊車(chē)梁,其裂縫寬度限值應(yīng)取為0.2mm ; 對(duì)鋼筋混凝土屋面梁和托梁,其裂縫寬度限值應(yīng)取為 0.3mm;
④ 在一類(lèi)環(huán)境下,對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土屋面梁、托梁、屋架、托架、屋面板和樓板,應(yīng)按二級(jí)裂縫控制等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)算;在一類(lèi)和二類(lèi)環(huán)境下,對(duì)需作疲勞驗(yàn)算的預(yù)應(yīng)力混凝土吊車(chē)梁,應(yīng)按一級(jí)裂縫控制等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)算;
⑤ 表中規(guī)定的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)和裂縫寬度限值僅適用于正截面的驗(yàn)算;預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的斜截面裂縫控制驗(yàn)算應(yīng)符合相關(guān)要求;
⑥ 對(duì)于煙囪、筒倉(cāng)和處于液體壓力下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其裂縫控制要求應(yīng)符合專(zhuān)門(mén)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定;
⑦ 對(duì)于處于四、五類(lèi)環(huán)境下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其裂縫控制要求應(yīng)符合專(zhuān)門(mén)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定;
⑧ 表中的裂縫寬度限值用于驗(yàn)算荷載作用引起的裂縫寬度。

