刚度变形计算(长期刚度与短期刚度)课件.ppt
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1、变形和裂缝宽度的计算第9章 变形和裂缝宽度的计算Deformation and Crack Width of RC Beam9.1 概 述外观感觉裂缝过宽:钢筋锈蚀导致承载力降低,影响使用寿命耐久性耐久性心理承受:不安全感,振动噪声对非结构构件的影响:门窗开关,隔墙开裂等振动、变形过大对其它结构构件的影响影响正常使用:如吊车、精密仪器适用性适用性承载能力极限状态承载能力极限状态安全性安全性结构的结构的功能功能变形和裂缝宽度的计算 对于超过对于超过正常使用极限状态正常使用极限状态的情况,由于其对生命财产的危害的情况,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性
2、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。力极限状态低一些。正常使用极限状态的计算表达式正常使用极限状态的计算表达式为,为,SC GB50010-2002中采用的荷载组合包括:中采用的荷载组合包括:(1)标准组合)标准组合(2)准永久组合)准永久组合 本章主要对梁的挠度、构件的最大裂缝宽度进行分析计算,应保证它们在规范的规定范围内。9.2 受弯构件的变形验算一、变形限值一、变形限值 f f f为挠度变形限值。主要从以下几个方面考虑:为挠度变形限值。主要从以下几个方面考虑:1、保证结构的使用功能要求保证结构的使用功能要求。结构构件产生过大的变形将影响。结构构件产生过
3、大的变形将影响甚至丧失其使用功能,如支承精密仪器设备的梁板结构挠度甚至丧失其使用功能,如支承精密仪器设备的梁板结构挠度过大,将难以使仪器保持水平;屋面结构挠度过大会造成积过大,将难以使仪器保持水平;屋面结构挠度过大会造成积水而产生渗漏;吊车梁和桥梁的过大变形会妨碍吊车和车辆水而产生渗漏;吊车梁和桥梁的过大变形会妨碍吊车和车辆的正常运行等。的正常运行等。2、防止对结构构件产生不良影响防止对结构构件产生不良影响。如支承在砖墙上的梁端产生。如支承在砖墙上的梁端产生过大转角,将使支承面积减小、支承反力偏心增大,并会引过大转角,将使支承面积减小、支承反力偏心增大,并会引起墙体开裂。起墙体开裂。3、防止对
4、非结构构件产生不良影响防止对非结构构件产生不良影响。结构变形过大会使门窗等。结构变形过大会使门窗等不能正常开关,也会导致隔墙、天花板的开裂或损坏。不能正常开关,也会导致隔墙、天花板的开裂或损坏。4、保证使用者的感觉在可接受的程度之内保证使用者的感觉在可接受的程度之内。过大振动、变形。过大振动、变形会引起使用者的不适或不安全感。会引起使用者的不适或不安全感。表表 11.1 受弯构件的挠度限值受弯构件的挠度限值构 件 类 型挠度限值(以计算跨度 l0计算)吊车梁:手动吊车电动吊车l0/500l0/600屋盖、楼盖及楼梯构件:当 l07m 时当 7ml09m 时当 l0 9m 时l0/200(l0/
5、250)l0/250(l0/300)l0/300(l0/400)注:1、表中括号内数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件;2、悬臂构件的挠度限值按表中相应数值乘以系数 2.0 取用。二、钢筋混凝土梁抗弯刚度的特点二、钢筋混凝土梁抗弯刚度的特点fEIMlEIqlf244853845均布:2 MfClEI截面截面抗弯刚度抗弯刚度EI 体现了截面抵抗弯曲变形的能力,同时也反映体现了截面抵抗弯曲变形的能力,同时也反映了截面弯矩与曲率之间的物理关系。了截面弯矩与曲率之间的物理关系。EIMlEIPlf23121481集中:MEI对于钢梁,由于是匀质材料,可以按照结构力学的方法计算挠对于钢梁,由于是匀质材料
6、,可以按照结构力学的方法计算挠度。但是,对于钢筋混凝土梁,情况要复杂得多。度。但是,对于钢筋混凝土梁,情况要复杂得多。一方面,钢筋混凝土梁为非匀质非弹性材料,抗弯刚度确定比一方面,钢筋混凝土梁为非匀质非弹性材料,抗弯刚度确定比较复杂;另一方面,混凝土具有收缩、徐变的特点,会使得长较复杂;另一方面,混凝土具有收缩、徐变的特点,会使得长期抗弯刚度会减小(也就是说,要考虑荷载的长期影响)。期抗弯刚度会减小(也就是说,要考虑荷载的长期影响)。所所以,钢筋混凝土梁的挠度,应该由长期刚度求得。以,钢筋混凝土梁的挠度,应该由长期刚度求得。长期刚度与短期刚度存在一定的联系。下面先来研究短期刚度。长期刚度与短期
7、刚度存在一定的联系。下面先来研究短期刚度。混凝土开裂前,刚度可取为混凝土开裂前,刚度可取为0.85EcI0。由于混凝土开裂、弹塑性。由于混凝土开裂、弹塑性应力应力-应变关系和钢筋屈服等影响,应变关系和钢筋屈服等影响,钢筋混凝土钢筋混凝土适筋梁适筋梁的的M-关关系不再是直线系不再是直线。MyMsMcrEcI0BsMMMcrEcI00.85EcI0短期弯矩短期弯矩Msk一般处于第一般处于第阶段,阶段,刚度计算需要研究构件带裂缝刚度计算需要研究构件带裂缝时的工作情况时的工作情况。该阶段裂缝基本等间距分布,钢筋和混凝土的。该阶段裂缝基本等间距分布,钢筋和混凝土的应变分布具有以下特征:应变分布具有以下特
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