混凝土结构设计原理教学课件作者关萍第9章课件.pptVIP

学习要求 ① 掌握钢筋混凝土构件挠度的验算方法。 ② 掌握钢筋混凝土构件裂缝宽度的验算方法。 ③ 理解混凝土碳化、钢筋锈蚀的机理；熟悉耐久性设计的内容。 2.混凝土的碳化及钢筋的锈蚀 砼的碳化及钢筋的锈蚀是影响砼结构耐久性的最主要的综合因素。 碳化是砼中性化的形式，是指大气中的二氧化碳（CO2）不断向砼内部扩散，并与其中的碱性物质发生反应，使砼的PH值降低。 碳化对砼本身无害，其主要是当碳化至钢筋表面，氧化膜被破坏形成钢筋锈蚀的必要条件，同时含氧水份侵入形成钢筋锈蚀的充分条件，从而加剧砼开裂，导致结构破坏。 钢筋锈蚀是影响钢筋砼结构耐久性的最关键问  题， 它是一个电化学过程，因此锈蚀主要取决 于氧气 通过砼保护层向钢筋表面的阴极的扩散 速度，而 这种扩散速度主要取决于砼的密实度。 减缓砼的碳化和防止钢筋锈蚀的主要措施有： (1)具有足够的保护层厚度。 (2)采用低水灰比砼，提高砼的密实性和抗渗性。 (3)采用覆盖层，防止CO2、O2和Cl-的渗入。 (4)严格控制Cl-含量。 (5)在海工结构、强腐蚀介质中的砼结构中，可采 用钢筋阻锈剂、环氧涂层钢筋和对钢筋采用阴极 保护法等。 4.耐久性设计 (1)耐久性设计的目的及基本原则 耐久性设计的目的是指在规定的设计使用年限内，在正常维护下，必须保持适合于使用，满足既定功能的要求。 耐久性设计的基本原则是根据结构的环境类别和设计使用年限进行设计。 (2)保证耐久性的措施 a.规定最小保护层厚度； b.满足砼的基本要求；控制最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量以及最大碱含量; c.裂缝控制： 一级——严格要求不出现裂缝的构件； 二级——一般要求不出现裂缝的构件； 三级——允许出现裂缝的构件。 d.其他措施 对环境较差的构件，宜采用可更换或易更换的构件； 对于暴露在侵蚀性环境中的结构和构件，宜采用带肋环氧涂层钢筋，预应力钢筋应有防护措施。 采用有利提高耐久性的高强砼。 第9章 构件正常使用阶段验算及 结构的耐久性 9.1 概述 前面我们讲过，结构设计必须满足建筑结构的功能要求，即安全性、适用性和耐久性。因此，结构及其构件应分别进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计。 前面几章关于受弯构件与轴心受力构件正截面与斜截面承载力的计算，主要解决结构构件的安全性问题；对于使用上需要控制变形和裂缝的结构构件，还要进行正常使用下的变形和裂缝验算。此外，为了满足设计使用年限的要求，混凝土结构还应根据其使用环境和设计使用年限进行耐久性设计。 9.2 受弯构件变形验算 实际工程中，对砼构件的变形要有一定的限制要求，这主要是出于以下几方面的考虑： （1）保证建筑的使用功能要求。 （2）防止对结构构件产生不良影响。 （3）防止对非结构构件产生不良影响。 （4）保证人们的感觉在可接受程度之内。 本节主要讨论受弯构件挠度的验算方法。 一、钢筋砼受弯构件变形计算的特点 材料力学中，匀质弹性材料梁的跨中挠度为 式中 S ——与荷载类型和支承条件有关的系数； EI——梁截面的抗弯刚度。 由于是匀质弹性材料，所以当梁截面的尺寸确定后，其抗弯刚度即可确定且为常量，挠度 f 与M成线性关系。 （9-30） （9-1） ①随荷载的增加而减少，即M越大，抗弯刚度越小。验算变形时，截面抗弯刚度选择在曲线第Ⅱ阶段（带裂缝工作阶段）确定； ②随配筋率ρ的降低而减少。对于截面尺寸和材料都相同的适筋梁，ρ小，变形大些；截面抗弯刚度小些； ③沿构件跨度，弯矩在变化，截面刚度也在变化，即使在纯弯段刚度也不尽相同，裂缝截面处的小些，裂缝间截面的大些； 对钢筋砼构件，由于材料的非弹性性质和受拉区裂缝的开展，梁的抗弯刚度不是常数而是变化的，其主要特点如下： ④随加载时间的增长而减小。构件在长期荷载作用下，变形会加大，在变形验算中，除了要考虑短期效应组合，还应考虑荷载的长期效应的影响，故有长期刚度B 和短期刚度Bs。 二、短期刚度Bs 短期刚度是指钢筋砼受弯构件在荷载效应准永久组合作用下的刚度值(以N·mm2计)。短期刚度Bs可以通过以下几个关系条件得到。 1. 应变和曲率的关系——几何关系 根据平均应变符合平截面的假定，可得平均曲率: （9-2） 因此，短期刚度