钢筋混凝土正常使用极限
混凝土结构设计规范--正常使用极限状态验算
正常使用极限状态验算8.1 裂缝控制验算第8.1.1条钢筋混凝土和预应力混凝土构件，应根据本规范第3.3.4条的规定，按所处环境类别和结构类别确定相应的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值，并按下列规定进行受拉边缘应力或正截面裂缝宽度验算：1一级--严格要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：σck-σpc≤0(8.1.1-1)2二级--一般要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：σck-σpc≤f tk(8.1.1-2) 在荷载效应的准永久组合下宜符合下列规定：σcq-σpc≤0(8.1.1-3)3三级--允许出现裂缝的构件按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，应符合下列规定；ωmax≤ω1im(8.1.1-4) 式中σck、σcq——荷载效应的标准组合、准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力；σpc——扣除全部预应力损失后在抗裂验算边缘混凝土的预压应力，按本规范公式(6.1.5-1)或公式(6.1.5-4)计算；f tk--混凝土轴心抗拉强度标准值，按本规范表4.1.3采用；ωmax--按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，按本规范第8.1.2条计算；ω1im--最大裂缝宽度限值，按本规范第3.3.4条采用。
注：对受弯和大偏心受压的预应力混凝土构件，其预拉区在施工阶段出现裂缝的区段，公式(8.1.1-1)至公式(8.1.1-3)中的σpc应乘以系数0.9。
第8.1.2条在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度(mm)可按下列公式计算：(8.1.2-1)(8.1.2-2)d eq=Σn i d2i/Σn i v i d i(8.1.2-3)(8.1.2-4)式中αcr--构件受力特征系数，按表8.1.2-1采用；ψ--裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数：当ψ<0.2时，取ψ=0.2；当ψ>1时，取ψ=1；对直接承受重复荷载的构件，取ψ=1；σsk--按荷载效应的标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力或预应力混凝土构件纵向受拉钢筋的等效应力，按本规范第8.1.3条计算；E s--钢筋弹性模量，按本规范表4.2.4采用；c--最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(mm):当c<20时，取c=20;当c>65时，取c=65;ρte--按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率；在最大裂缝宽度计算中，当ρte<0.01时，取ρte=0.01；A te--有效受拉混凝土截面面积：对轴心受拉构件，取构件截面面积；对受弯、偏心受压和偏心受拉构件，取A te=0.5bh+(b f-b)h f,此处，b f、h f为受拉翼缘的宽度、高度；A s--受拉区纵向非预应力钢筋截面面积；A p--受拉区纵向预应力钢筋截面面积；d eq--受拉区纵向钢筋的等效直径(mm);d i--受拉区第i种纵向钢筋的公称直径(mm);n i--受拉区第i种纵向钢筋的根数；v i--受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数，按表8.1.2-2采用。
第八章钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算
第八章钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算，是指在使用过程中，构件受到工作荷载作用时，保证其安全可靠地工作的一种验算方法。
该验算方法主要涉及构件的强度验算和变形验算两个方面。
首先，对于强度验算，需要计算构件所受工作荷载产生的应力和变形，与构件的抗弯强度、抗压强度、抗剪强度等进行比较。
通常，构件的设计强度可以通过相应的设计规范中的计算公式来确定。
例如，在抗弯强度验算时，可以根据规范中的受拉区和受压区的计算公式，计算出构件的最大抗弯强度。
然后，将该抗弯强度与施加在构件上的工作荷载产生的弯矩进行比较，以确定构件是否能够满足强度要求。
另外，对于变形验算，主要考虑构件在受荷状态下的变形情况，以确保构件在使用过程中不会产生过大的变形，影响正常使用。
一般来说，变形验算主要包括挠度验算和裂缝宽度验算。
挠度验算需要计算构件在工作荷载下的挠度，与规范中所要求的挠度限值进行比较，以确定构件的变形是否满足要求。
裂缝宽度验算则需要计算构件在工作荷载下的裂缝宽度，与规范中规定的最大裂缝宽度进行比较，以确保构件在使用过程中不会出现过大的裂缝。
在进行正常使用极限状态验算时，需要结合实际工程情况，确定构件的荷载组合，并考虑不同荷载组合下的最不利情况。
同时，还需要注意构件的截面尺寸、钢筋配筋、混凝土等材料的性能参数等因素的准确性，以提高验算的准确性和可靠性。
最后，进行正常使用极限状态验算的目的是为了确保钢筋混凝土构件在使用过程中不会发生破坏或损坏，保证其安全、稳定和可靠地工作。
通过合理地进行验算，可以有效避免因工作荷载超过构件承载能力而引起的结构安全隐患，提高工程质量和使用寿命。
总之，钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算是一项重要的设计工作，需要综合考虑构件的强度和变形特性，并利用相应的设计规范和计算方法进行验算。
只有通过科学、合理的验算，才能保证结构在使用过程中的安全可靠性。
6 正常使用极限状态解析
1
sm cm
Ms Bs
E s As h0 Bs 1.15 0.2 6 E Es E Ec
（3）截面刚度B 荷载长期作用下，挠度增大的原因：
1）荷载长期作用下受压混凝土将发生徐变 2）受拉钢筋的应力应变随时间的增长而增长 3）由于混凝土的收缩，梁发生翘曲
6 混凝土结构正常使用极限状态验算
6.2 产生裂缝原因及其控制措施 （1）材料方面的原因 1）水泥方面的原因 异常凝结和异常膨胀 水泥水化热 2）骨料方面的原因 骨料中的泥分 碱骨料反应
6 混凝土结构正常使用极限状态验算
6.2 产生裂缝原因及其控制措施 3) 固体下沉，表面泌水而引起的: 浇筑时混凝土表面 纵向裂缝
2
Mk B Bs M q ( 1) M k
' 2.0 0.4
Mq：按荷载准永久组合计算的弯矩值，取计算区段内的最 大弯矩值； Mk：按荷载标准组合计算的弯矩值，取计算区段内的最大弯 矩值 θ：考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数 受弯构件：ρ’=0时， θ=2.0； ρ’= ρ时， θ=1.6，当ρ’为 中间数值时，θ 按线性内插法取用。
–––裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数，表示
混凝土参与工作的程度
1.1 0.65 te sq
f tk
cs—最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距 离(mm)：当cs<20时，取cs =20；当cs>65 时，取 cs=65； ρte—按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉
钢筋配筋率 te = As / Ate
A、粘结滑移理论
裂缝的出现，分布和开展 出现：当c ftk，在某一薄弱环节第一条裂缝 出现，由于钢筋和混凝土之间的粘结，混凝土应力 逐渐增加至 ft 出现第二批裂缝，一直到裂缝之间的 距离近到不足以使粘结力传递至混凝土达到 ftk ––– 裂缝出现完成。 开展： 当荷载继续增加到 Ns ，由于裂缝截面 处混凝土回缩,钢筋的不断伸长,在一定区段由钢筋 与混凝土应变差的累积量，即形成了裂缝宽度。
08--水工钢筋砼--钢筋混凝土正常使用极限状态 2012
概述
四、裂缝的控制等级规定
分三级： 一级---严格要求不出现裂缝的构件，按荷载效应的标准组合 进行计算，构件受拉边缘砼不应产生拉应力; 二级---一般要求不出现裂缝的构件，按荷载效应的标准组合 进行计算，构件受拉边缘砼允许产生拉应力，但拉应力不应超
过以砼拉应力限制系数αct控制的应力值；
三级---允许出现裂缝的构件，按荷载效应的标准组合分别进 行计算，最大裂缝宽度计算值不应超过附录5表1所列允许值。
概述
三、裂缝控制验算规范规定
钢筋混凝土结构构件设计时，应根据使用要求进行 不同的裂缝控制验算： 1、抗裂验算
承受水压的轴心受拉构件、小偏心受拉构件、以及 发生裂缝后会引起严重渗漏的其它构件，应进行抗裂 验算。如有可靠防渗措施或不影响正常使用时，也可 不进行抗裂验算。
抗裂验算时，结构构件受拉边缘的拉应力不应超过
8.1 抗裂验算
二、受弯构件
4、讨论: （1）γm 的影响因素： γm是受拉区为梯形的应力图形，按Mcr相等的原则， 折算成直线应力图形时，相应受拉边缘应力比值 γm与假定的受拉区应力图形有关，各种截面的γm值见 附录五表4 γm还与截面高度h﹑配筋率和受力状态有关 γm随h值的增大而减小
述
概述
一、结构的极限状态分类
分为两类： 1、承载能力极限状态: 结构或构件达到最大承载力或不适应承载的过大变 形。超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性 要求。 对各种结构构件都应进行承载能力极限状态设计。 采用荷载设计值及材料强度设计值。 荷载效应采用基本组合及偶然组合。
概述
普通钢筋混凝土结构构件，由于混凝土抗拉强度低，通常带 裂缝工作，裂缝的控制等级属于三级，故需进行裂缝宽度的验 算。若需达到一、二级，需使用预应力技术。
混凝土结构原理第9章 正常使用极限状态验算
混凝土的徐变、收缩造成梁截面弯曲刚度降低，挠度随时 间增长。计算挠度时必须采用按荷载效应的标准组合并考虑荷 载效应的长期作用影响的刚度B。
1．荷载长期作用下刚度降低的原因
（1）混凝土的徐变 裂缝间受拉混凝土的应力松弛以及 混凝土和钢筋的徐变滑移，使受拉钢筋的平均应变和平均应力 随时间而增大；裂缝的发展，受拉混凝土退出工作；受压混凝 土的塑性发展，内力臂减小。
刚度是反映力与变形之间的关系：
s Ee 应力-应变： M EI ×f 弯矩-曲率： EI P 48 × 3 × f 荷载-挠度： （集中荷载） l EI V 12 3 d（两端刚接） 水平力-侧移： h
9.3.1
截面弯曲刚度的概念及定义
对于弹性均质材料截面，EI为常数，M-f 关系为直线。 钢筋混凝土是不均质的非弹性材料，因此受弯过程中EI不 是常数。
9.3.2
钢筋混凝土受弯构件的短期刚度Bs
2．物理关系
e sq
s sq
Es
，
s cq e ck Ec
x h0
sc wsc
C
3．平衡关系
M q C h h0 ws cq x h0 b hh0 M q T hh0 s sq As hh0
ssAs
hh0
9.3.2
“扩大系数”主要考虑两种情况：1）裂缝宽度的不均匀性，
采用扩大系数t；2）荷载长期作用下混凝土的收缩以及受力 混凝土的应力松弛、滑移徐变导致裂缝间受拉混凝土不断退 出工作，采用扩大系数tl。
9.2.4
最大裂缝宽度及其验算
最大裂缝宽度的计算
wmax t l ws ,max
s sk t t l wm 0.77 t t l y lm Es
混凝土结构设计规范--正常使用极限状态验算
正常使用极限状态验算8.1 裂缝控制验算第8.1.1条钢筋混凝土和预应力混凝土构件，应根据本规范第3.3.4条的规定，按所处环境类别和结构类别确定相应的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值，并按下列规定进行受拉边缘应力或正截面裂缝宽度验算：1一级--严格要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：σck-σpc≤0(8.1.1-1)2二级--一般要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：σck-σpc≤f tk(8.1.1-2) 在荷载效应的准永久组合下宜符合下列规定：σcq-σpc≤0(8.1.1-3)3三级--允许出现裂缝的构件按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，应符合下列规定；ωmax≤ω1im(8.1.1-4) 式中σck、σcq——荷载效应的标准组合、准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力；σpc——扣除全部预应力损失后在抗裂验算边缘混凝土的预压应力，按本规范公式(6.1.5-1)或公式(6.1.5-4)计算；f tk--混凝土轴心抗拉强度标准值，按本规范表4.1.3采用；ωmax--按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，按本规范第8.1.2条计算；ω1im--最大裂缝宽度限值，按本规范第3.3.4条采用。
注：对受弯和大偏心受压的预应力混凝土构件，其预拉区在施工阶段出现裂缝的区段，公式(8.1.1-1)至公式(8.1.1-3)中的σpc应乘以系数0.9。
第8.1.2条在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度(mm)可按下列公式计算：(8.1.2-1)(8.1.2-2)d eq=Σn i d2i/Σn i v i d i(8.1.2-3)(8.1.2-4)式中αcr--构件受力特征系数，按表8.1.2-1采用；ψ--裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数：当ψ<0.2时，取ψ=0.2；当ψ>1时，取ψ=1；对直接承受重复荷载的构件，取ψ=1；σsk--按荷载效应的标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力或预应力混凝土构件纵向受拉钢筋的等效应力，按本规范第8.1.3条计算；E s--钢筋弹性模量，按本规范表4.2.4采用；c--最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(mm):当c<20时，取c=20;当c>65时，取c=65;ρte--按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率；在最大裂缝宽度计算中，当ρte<0.01时，取ρte=0.01；A te--有效受拉混凝土截面面积：对轴心受拉构件，取构件截面面积；对受弯、偏心受压和偏心受拉构件，取A te=0.5bh+(b f-b)h f,此处，b f、h f为受拉翼缘的宽度、高度；A s--受拉区纵向非预应力钢筋截面面积；A p--受拉区纵向预应力钢筋截面面积；d eq--受拉区纵向钢筋的等效直径(mm);d i--受拉区第i种纵向钢筋的公称直径(mm);n i--受拉区第i种纵向钢筋的根数；v i--受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数，按表8.1.2-2采用。
混凝土结构正常使用极限状态验算
混凝土结构正常使用极限状态验算1、混凝土结构构件应根据其使用功能及外观要求,按下列规定进行正常使用极限状态验算：1对需要控制变形的构件,应进行变形验算；2对不允许出现裂缝的构件,应进行混凝土拉应力验算；3对允许出现裂缝的构件，应进行受力裂缝宽度验算；4对舒适度有要求的楼盖结构，应进行竖向自振频率验算。
2、对于正常使用极限状态，钢筋混凝土构件、预应力混凝土构件应分别按荷载的准永久组合并考虑长期作用的影响或标准组合并考虑长期作用的影响，采用下列极限状态设计表达式进行验算：S≤C(3.4.2)式中：S-正常使用极限状态荷载组合的效应设计值；C——结构构件达到正常使用要求所规定的变形、应力、裂缝宽度和自振频率等的限值。
3、钢筋混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载的准永久组合，预应力混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载的标准组合，并均应考虑荷载长期作用的影响进行计算，其计算值不应超过表3.4.3规定的挠度限值。
表3 4.3受弯构件的挠度限值注：1表中Io为构件的计算跨度；计算悬臂构件的挠度限值时，其计算跨度Io 按实际悬臂长度的2倍取用；2表中括号内的数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件；3如果构件制作时预先起拱，且使用上也允许，则在验算挠度时，可将计算所得的挠度值减去起拱值；对预应力混凝土构件，尚可减去预加力所产生的反拱值；4构件制作时的起拱值和预加力所产生的反拱值，不宜超过构件在相应荷载组合作用下的计算挠度值。
4、结构构件正截面的受力裂缝控制等级分为三级，等级划分及要求应符合下列规定：一级——严格要求不出现裂绛的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。
二级——一般要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土抗拉强度的标准值。
三级——允许出现裂缝的构件：对钢筋混凝土构件，按荷载准永久组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过本规范表3.4.5规定的最大裂缝宽度限值。
钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算极限状态验算的类型
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
❖更方便的是在保持Mcr相等的条件下，将受拉区梯形
应力图折换成直线分布应力图。
❖受拉边缘应力为γmft 。γm为截面抵抗矩的塑性系数。 ❖换算后可直接用弹性体的材料力学公式进行计算。
8.2 抗裂验算
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
❖把钢筋换算为同位置的砼截面面积αEAs：
使用期间的裂缝----荷载裂缝
斜裂缝！！
拉、弯、剪、扭、粘结等引起的裂缝
垂直裂缝！
目前，只有在拉、弯状态下混凝土 横向裂缝宽度的计算理论比较成熟。 这也是下面所要介绍的主要内容
纵向裂缝！！！
8.1 概述
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
（3）变形验算
➢范围：针对使用上需要控制挠度的结构而进行的验算。 ➢在水工建筑物中，构件的截面尺寸设计得都比较大，
8.1 概述
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
4、验算内容：抗裂验算、裂缝宽度验算及变形验算。一 般只对持久状况进行验算。 （1）抗裂验算
➢范围：针对使用上不允许出现裂缝构件的而进行的验算。
规范要求在荷载效应的短期组合和长期组合两种情况下， 对构件进行验算。按《水工规范》的规定，应对承受水压 的轴拉、小偏拉及发生裂缝后引起严重渗漏构件。
Ao——换算截面面积，Ao=Ac + αEAs， 面积。靠增加钢αE筋= E提s 高/Ec抗；裂As能为钢力筋是截不面经面济积，；不A合c为理砼的截。面
8.2 抗裂验算
第八章 钢筋砼构件正常使用极限状态验算
二.受弯构件 ❖受弯构件正截面即将开裂时，应力处于第I阶段末。 ❖受拉区近似假定为梯形，塑化区占受拉区高度的一半。 ❖利用平截面假定，根据力和力矩的平衡，求出Mcr。
钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算PPT
而受压区应力分布仍接近于三角形。
根据试验研究和理论分析，计算受弯构件的开裂弯矩
Mf时，混凝土受拉区的应力图形可采用梯形，并假设塑化 区高度占受拉区高度的一半。
●截面换算
为了便于计算，规范引入换算截
性系数可按下列公式确定：
短期组合: 长期组合:
pls m ( m 1 )N s f tk A0 pll m ( m 1 )N l f tk A0
在荷载效应的短期组合与长期组合下，偏心受拉构件 截面受拉边缘即将开裂时的最大拉应力可分别按下列公式 进行计算：
N s cts m ftk A0W0 ( e0s A0 mW0 ) N l ctL m ftk A0W0 ( e0l A0 mW0 )
和材料强度标准值，结构系数d=1.0。
裂缝及其控制
按裂缝产生的原因分类，混凝土结构的裂缝可分 为以下几类：
裂缝控制等级： 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，但是裂缝最大宽度不 应超过规定的最大裂缝宽度限值。
1．抗裂验算
抗裂就是不允许混凝 土开裂。规范要求在荷载效 应的短期组合和长期组合两 种情况下，构件验算点拉应 力不能超过由混凝土拉应力
截面抵抗矩塑性系数m较大；但考虑简化计算，其m 可偏安全地取为受弯构件的m；
因此在荷载效应的短期及长期组合下，偏心受压构件应分别 按下列公式进行抗裂度验算：
N s cts m ftk A0W0 ( e0s A0 W0 ) N l ctL m ftk A0W0 ( e0l A0 W0 )
面的概念，即将钢筋面积As按弹性模 量比E=Es/Ec换算成与混凝土具有相同
钢筋砼构件正常使用极限状态计算及短暂状况应力验算概述
钢筋砼构件正常使用极限状态计算及短暂状况应力验算概述 一、两种极限状态的区别
承载能力极限状态计算：
讨论构件在各种不同受力状态下的承载力计算，承载力 计算是保证结构安全的首要条件，由此决定了构件的尺寸、 材料、配筋及构造。
正常使用极限状态验算：
钢筋混凝土构件除了可能由于强度破坏或失稳等原 因达到承载能力极限状态以外，还可能由于构件变形或 裂缝过大等影响构件的适用性及耐久性，而达不到结构 正常使用要求。因此，对于所有的钢筋混凝土构件都要 求进行承载力计算，而对某些构件，还要根据使用条件 进行正常使用极限状态的验算，以保证在正常使用情况 下的应力、裂缝和变形小于正常使用极限状态的限值。
• 计算的内容不同： 承载能力极限状态：包括截面设计和截面复核。 其计算决定了构件设计尺寸、材料、配筋数量及钢筋
布置，以保证：γ0Md≤Mu。
正常使用阶段：验算正常使用情况下裂缝宽度和变形 小于规范规定的各项限值。
荷载效应及抗力的取值不同
➢ 承载能力极限状态：汽车荷载应计入冲击系数，作用 （或荷载）效应及结构构件的抗力均应采用考虑了分 项系数的设计值；在多种作用（或荷载）效应情况下， 应将各效应设计值进行最不利组合，并根据参与组合 的作用（或荷载）效应情况，取用不同的效应组合系 数。
➢正常使用极限状态：汽车荷载应不计冲击系数，作 用（或荷载）效应组合取用短期效应和长期效应的 一种或几种组合。短期效应组合就是永久作用（结 构自重）标准值与可变作用频遇值效应的组合；长 期应组合则为永久作用标准值与可变作用准永久 值效应的组合
混凝土设计与施工
二、正常使用极限状态验算的内容：
施工阶段的砼和钢筋应力验算。 使用阶段的变形。 使用阶段的最大裂缝宽度。
第十章钢筋混凝土正常使用极限状态验算与
第十章钢筋混凝土正常使用极限状态验算与钢筋混凝土是一种常用的建筑材料，其在正常使用情况下需要进行极限状态验算，以确保结构的安全性和可靠性。
本章将介绍钢筋混凝土正常使用极限状态验算的基本原理、方法和步骤。
1.概述钢筋混凝土结构在正常使用情况下，不仅需要承受荷载的作用，还要满足一定的变形要求，以保证结构的正常使用。
正常使用极限状态验算主要是验证结构在正常使用载荷下的强度和刚度，以及满足相关的变形要求。
2.验算的基本原理正常使用极限状态验算的基本原理是结构在正常使用载荷下，钢筋混凝土的受力性能和变形控制是否满足设计要求。
主要包括以下两个方面：-强度验算：通过验算结构在正常使用荷载下的强度是否满足设计要求，包括钢筋的抗拉和抗压性能、混凝土的抗压性能等。
-变形验算：通过验算结构在正常使用荷载下的变形是否满足设计要求，包括结构的挠度、裂缝宽度等。
3.验算的方法和步骤正常使用极限状态验算的方法和步骤可以按照以下几个方面进行：-荷载计算：首先需要计算出结构在正常使用情况下的荷载，包括永久荷载、活荷载等。
根据设计规范的要求，确定荷载的组合形式和作用时间。
-材料的力学性能：根据钢筋混凝土的设计要求，确定使用的材料的力学性能参数，包括混凝土的强度、钢筋的强度等。
-构件受力计算：根据结构的平面布置和受力情况，进行构件的受力计算，包括弯矩、剪力、轴力等。
根据不同构件的要求，进行不同的验算方法和步骤。
-刚度验算：根据结构的变形要求，进行正常使用荷载下的刚度验算。
主要是验证结构的挠度是否满足设计要求，如果不满足，则需要进行必要的刚度调整措施。
-强度验算：根据结构的强度要求，进行正常使用荷载下的强度验算，包括钢筋的抗拉和抗压性能、混凝土的抗压性能等。
如果存在强度不足的情况，则需要采取合理的加固措施。
-验算结果的评估：根据正常使用极限状态验算的结果，对结构的安全性进行评估，确定是否满足设计要求。
4.注意事项在进行正常使用极限状态验算时，需要注意以下几个方面：-选择合适的验算方法和步骤，根据具体的结构类型和受力特点，灵活采用不同的验算方法。
《混凝土结构设计规范》之正常使用极限状态验算
配置表层钢筋网片梁的计算： 对按本规范第9.2.15 条配置表层钢筋网片的梁，按公式（7.1.2-1） 计算的最大裂缝宽度可适当折减，折减系数可取0.7；
7.1.3 7 1 3 条提出了正常使用极限状态验算的基本假定 新增条款
1 2 3 4 截面应变保持平面； 受压区混凝土的法向应力图取为三角形； 不考虑受拉区混凝土的抗拉强度； 采用换算截面。 采用换算截面
6α E ρ 1.15ψ + 0.2 + 1 + 3.5γ ′f
预应力混凝土受弯构件
要求不出现裂缝的构件
允许出现裂缝的构件
对预压时预拉区出现裂缝的构件，Bs应降低10%。
7.2.4混凝土构件的截面抵抗矩塑性影响系数 条款内容不变 7.2.5 考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数θ 条款内容 不变 钢筋混凝土受弯构件
对受弯、偏压构件
α cr = τ s ⋅τ l ⋅ α c ⋅ β
= 1.66 ×1.5 × 0.77 ×1.0 = 1.9173
表7.1.2 1中的1.9 表7.1.2-1中的1.9
对轴心受拉构件
α cr = τ s ⋅τ l ⋅ α c ⋅ β
= 1.9 × 1.5 × 0.85 × 1.1 = 2.7
ε sm
Mk =ψ Es Asηh0
Bs =
ψ αEρ + η ζ
E s As h
2 0
ψ = 1.1 − 0.65
f tk
ρ teσ sk
Bs =
6α E ρ αE ρ = 0 .2 + 1 + 3.5γ ′f ζ
η=0.87
ψ αEρ + η ζ
Es As h02
E s A s h 02
钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算
钢筋混凝土梁抗弯特点： 对于弹性均质材料截面，EI为常数，M-f关系为直线。
由于混凝土开裂、弹塑性应力-应变关系和钢筋屈服等影响，钢筋混凝土适筋梁呈曲线变化。
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二、不出现裂缝的构件 Bs＝0.85EcI0
三、出现裂缝的构件
1）矩形、T形及工形截面受弯构件的短期刚度计算公式： Bs=(0.025+0.28αEρ)(1+0.55γ'f+0.12γf)Ecbh03 (8-60) 2）《水工规范》中，长期刚度Bl可根据不同组合计算： （1）荷载效应的短期组合（并考虑部分荷载长期作用的影响） Bl= Bs (8-62) （2）荷载效应的长期组合 Bl= Bs /θ (8-65) 式中：θ——试验观测结果，考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数：
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影响正常使用：如吊车、精密仪器
适用性—
承载能力极限状态
安全性—
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结构的 功能
正常使用极限状态主要验算构件的裂缝宽度以及变形（刚度）。 但在水工混凝土结构设计规范中，对某些构件还应该进行抗裂验算。
对于结构的正常使用极限状态，荷载分项系数、材料强度分项系数和结构系数都取等于1.0，即应当使用荷载和材料强度的标准值，而不是设计值。
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8.1 概述 8.1.4 影响混凝土结构耐久性的主要因素及其对策 防止和延缓钢筋发生锈蚀的主要措施有： ① 优选混凝土配合比，控制水灰比，选用合适的水泥 用量和外加剂； ② 保证有足够厚的混凝土保护层厚度； ③ 保证混凝土施工质量，提高混凝土的密实性、抗冻 性和抗渗性； ④ 选用合适的掺和料，防止碱骨料反应； ⑤ 必要时对混凝土采用表面涂层保护； ⑥ 采用防腐蚀钢筋； ⑦ 对钢筋采用阴极保护法等。
结构构件不满足正常使用极限状态所造成的危害性比 不满足承载能力极限状态时的危害性要小，故其相应的目
标可靠指标b 值可以小一些。
8.1 概述 8.1.1 正常使用极限状态的要求 结构变形对结构的影响：变形过大时会影响结构或设 备的正常使用或运行；增大结构的振动幅度。 裂缝对结构的影响：降低混凝土的抗渗和抗冻性能、 可能引起或容易造成钢筋锈蚀、影响结构的耐久性、还会 影响结构的外观。 在使用设计表达式中，正常使用极限状态验算时，除 取值与承载能力极限状态下的相同外，荷载和材料强度按
② 混凝土碳化的主要危害是： a. 降低了混凝土的碱度，使钢筋表面保护膜受到破
坏，引起钢筋锈蚀。 b. 碳化会加剧混凝土的收缩，导致构件的开裂。 Ca(OH)2+CO2 →CaCO3+H2O (水分蒸发,使砼收缩)
③ 混凝土碳化从构件表面开始向内发展，到钢筋保护 层完全碳化，所需要的时间与碳化速度、混凝土保护层厚 度、混凝土密实性以及覆盖层情况等因素有关。
护，以减少水分蒸发，避免产生表面裂缝； c.掺入煤灰、矿渣（节约水泥）等改善混凝土性能； d.钢筋应留有足够的保护层厚度； e.采用覆盖面层，隔离混凝土表面与大气环境接触。
8.1 概述 8.1.4 影响混凝土结构耐久性的主要因素及其对策 (2) 钢筋的锈蚀 危害: ① 钢筋锈蚀会引起锈胀，导致沿钢筋出现纵向 裂缝，并使混凝土保护层脱落；②钢筋锈蚀会使钢筋有效 面积减小，破坏钢筋与混凝土的粘结，使构件承载力降低。 因此，钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的最主要因素。 主要影响因素是：环境条件、混凝土 的密实性与保护层厚度。 钢筋锈蚀的前提条件：氧气和适 当水份。因此在干燥的环境条件下或 长期浸没在水中，开裂构件中钢筋的 锈蚀是极其轻微的，可不加考虑。
8.1 概述 8.1.4 影响混凝土结构耐久性的主要因素及其对策 (3)混凝土的碱骨料反应 定义：骨料中的活性矿物质与混凝土中的碱性溶液发 生化学反应，称为碱骨料反应。 危害：碱骨料反应产生的碱—硅酸盐凝胶物质吸水后 产生膨胀，从而引起混凝土剥落、开裂、强度降低，甚至 导致结构破坏。 防止碱骨料反应的主要措施有： ① 采用低碱水泥； ② 利用掺和料来降低混凝土的碱性； ③ 控制骨料中的活性成分。
c 抗裂验算时的混凝土拉应力限制系数act ——对直接 承受水压力的钢筋混凝土轴心受拉、小偏心受拉构件及产 生裂缝后会引起严重渗漏的构件，应进行抗裂度验算。抗 裂验算时，要求结构构件受拉边缘的拉应力：
st≤ act ftk 短期组合：act＝0.85；3 耐久性要求 结构的耐久性就是指结构在设计基准期内不需维修或 只需少量维修就能满足预定功能要求的能力。 规范规定的耐久年限是设计基准期，一般为50年。 混凝土结构的耐久性及裂缝控制水平与其环境条件有 关。水工建筑物 环境类别分为： 一类——室内正常环境； 二类——露天环境，长期处于地下或水下的环境； 三类——水位变动区或有侵蚀性地下水的地下环境。 四类——海浪及盐雾作用区，潮湿及严重侵蚀的环境。 结构设计时可根据建筑物所处的环境条件类别，按规 范的有关规定提出相应的耐久性要求。 临时性建筑及大体积结构混凝土可不考虑耐久性要求。
8.1 概述
8.1.4 影响混凝土结构耐久性的主要因素及其对策 ④ 影响碳化的因素 a.环境因素：空气中CO2的含量、温度、湿度； b.材料性质. ⑤ 减小混凝土碳化的措施 a.混凝土配合比的合理设计，保证有足够的水泥用量
，不宜小于300kg/m3，同时尽量降低水灰比； b.提高混凝土的密实性，增强抗渗性；加强振捣及养
8.1 概述 8.1.4 影响混凝土结构耐久性的主要因素及其对策 (4)混凝土冻融破坏 浸入混凝土内的水分受冻后体积将膨胀，使混凝土产 生胀裂，经多次反复冻融后将导致混凝土疏松和剥蚀破坏。 防止混凝土冻融破坏的主要措施有： ① 降低水灰比； ② 浇筑混凝土时掺入引气剂； ③ 注意混凝土浇注质量； ④ 选定合适的混凝土抗冻等级。 (5) 侵蚀性介质的腐蚀 外界浸入的侵蚀性介质能与混凝土中的一些成分发生 反应，其生成物质的体积膨胀，导致混凝土结构破坏。
水工混凝土结构
第八章 混凝土构件正常使用极限状态验算
授课教师：
8.1 概述 8.1.1 正常使用极限状态的要求
结构 的可 靠性
安全性：具有足够的承载力 前述章节内容
适用性：使用荷载下的容许裂缝和变形
本章内容
耐久性：能保证安全性和适用性的时间
为保证结构的安全，所有结构构件都应进行承载能力 极限状态的计算。同时为保证结构的正常使用和使用时间 ，结构还应进行正常使用极限状态的验算（变形、抗裂度 和裂缝宽度等）以保证结构的适用性和耐久性。
① 混凝土碳化； ② 钢筋锈蚀，是影响耐久性的最主要因素； ③ 混凝土的碱骨料反应； ④ 侵蚀性介质的腐蚀； ⑤ 混凝土冻融破坏等。
8.1 概述
8.1.4 影响混凝土结构耐久性的主要因素及其对策 (1) 混凝土的碳化 ① 定义：大气中的CO2或其它酸性物质，渗入到混凝
土内与其中的碱性物质发生反应，使混凝土的pH值 (即碱 度)降低，称为混凝土的碳化。
8.1 概述
8.1.4 影响混凝土结构耐久性的主要因素及其对策 1. 影响因素：
(1) 内部因素：混凝土强度、渗透性、保护层厚度、 水泥品种、水泥标号和水泥用量、外加剂等；
(2) 外部因素：结构所处的环境条件，如：环境温度 与湿度、CO2含量、侵蚀性介质。
(3) 混凝土结构的耐久性问题往往是内部存在不完善 性和外部不利因素综合作用的结果。宏观表现主要有：
标准值考虑，结构系数 gd＝1.0。
正常使用极限状态的计算表达式为：
g 0Sk Rk
8.1 概述
8.1.2 变形和裂缝宽度限值及砼拉应力限制系数 a 变形限值——规范规定的允许变形值，主要是根据
工程经验和设备运行条件确定的。参见附录表4-3。 b 最大裂缝宽度限值——规范规定的最大允许裂缝宽
度。主要考虑了防止钢筋锈蚀及保证结构的耐久性，同时 考虑了结构外观的要求。参见附录表4-1。