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混凝土结构挠度验算结果

【摘要】:然而,配筋率加大对提高截面弯曲刚度并不显著,因此就有可能出现不满足挠度验算的要求。对此,可以给出不需做挠度验算的最大跨高比。图7.14梁端支撑处转角过大引起的问题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。例如,防止梁、板明显下垂引起的不安全感,防止可变荷载引起的振动及噪声产生的不良感觉等。调查表明,从外观要求来看,构件的挠度宜控制在l0/250的限值以内。

1)与截面承载力计算的区别

要注意的是,这里将要讲的挠度验算以及下面要讲的裂缝宽度验算与前面几章讲的截面承载力计算有以下3个方面的区别。

(1)极限状态不同

截面承载力计算是为了使结构构件满足承载能力极限状态要求,挠度、裂缝宽度验算则是为了满足正常使用极限状态。

(2)要求不同

结构构件不满足正常使用极限状态对生命财产的危害程度比不满足承载能力极限状态的要小,因此对满足正常使用极限状态的要求可以放宽些(在有关规范中将讲到其相应的目标可靠指标[β]值要小些)。所以,称挠度、裂缝宽度为“验算”而不是“计算”,并在验算时采用由荷载标准组合值、荷载准永久组合值产生的内力标准值、内力准永久值以及材料强度的标准值,而不是像截面承载力计算时那样采用由荷载设计值产生的内力设计值以及材料强度的设计值(详见第2章)。

(3)受力阶段不同

第3章讲过,3个受力阶段是钢筋混凝土结构的基本属性,截面承载力以破坏阶段为计算的依据;第Ⅱ阶段是构件正常使用时的受力状态,它是挠度、裂缝宽度验算的依据。

2)配筋率对承载力和挠度的影响

一根梁,如果满足了承载力的计算要求,是否就满足挠度的验算要求呢?这就要看它的配筋率大小了。当梁的尺寸和材料性能给定时,若其正截面弯矩设计值M比较大,就应配置较多的受拉钢筋方可满足Mu≥M的要求。然而,配筋率加大对提高截面弯曲刚度并不显著,因此就有可能出现不满足挠度验算的要求。

3)跨高比

从式(7.50)可知,l0越大,f越大。因此,在承载力计算前若选定足够的截面高度或较小的跨高比l0/h,配筋率又限制在一定范围内时,如满足承载力要求,挠度也必然同时满足。对此,可以给出不需做挠度验算的最大跨高比。

根据工程经验,为了便于满足挠度的要求,建议设计时可选用下列跨高比:对采用HRB335级钢筋配筋的简支梁,当允许挠度为l0/200时,l0/h在20~10范围内选取;当永久荷载所占比例大时,取较小值;当用HPB235级或HRB400级钢筋配筋时,分别取较大值或较小值;当允许挠度为l0/250或l0/300时,l0/h取值应相应减小些;当为整体肋形梁或连续梁时,则取值可大些。

4)混凝土结构构件变形限值

在一般建筑中,对混凝土构件的变形有一定的要求,主要是出于以下4方面考虑:

①保证建筑的使用功能要求。结构构件产生过大的变形将损害甚至丧失其使用功能。例如,楼盖梁、板的挠度过大,将使仪器设备难以保持水平;吊车梁的挠度过大会妨碍吊车的正常运行;屋面构件和挑檐的挠度过大会造成积水和渗漏等。

图7.14 梁端支撑处转角过大引起的问题

②防止对结构构件产生不良影响。这是指防止结构性能与设计中的假定不符。例如,梁端的旋转将使支承面积减小,当梁支承在砖墙上时,可能使墙体沿梁顶、底出现内外水平缝,严重时将产生局部承压或墙体失稳破坏(图7.14);又如当构件挠度过大,在可变荷载下可能出现因动力效应引起的共振等。

③防止对非结构构件产生不良影响。这包括防止结构构件变形过大使门窗等活动部件不能正常开关,防止非结构构件(如隔墙)及天花板的开裂、压碎、膨出或其他形式的损坏等。

④保证人们的感觉在可接受程度之内。例如,防止梁、板明显下垂引起的不安全感,防止可变荷载引起的振动及噪声产生的不良感觉等。调查表明,从外观要求来看,构件的挠度宜控制在l0/250的限值以内。

随着高强度混凝土和钢筋的采用,构件截面尺寸相应减小,变形问题更为突出。

《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)在考虑前述因素的基础上,根据工程经验,对受弯构件规定了允许挠度值。