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：一類為荷載直接引起的裂縫；另一類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：1） 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。（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)境類別、鋼筋對(duì)腐蝕的敏感程度及荷載長(zhǎng)期作用的影響來確定的。(1)結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別分五類，見表4-3所列渥嚴(yán)土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別 表”3環(huán)境類別條 件—室內(nèi)下蝶環(huán)境；無侵蝕性靜水理沒殲境三直內(nèi)閤議環(huán)境1非嚴(yán)療和非專冷地區(qū)的挪董JF縫；非嚴(yán)塞和非騫掙地區(qū)與無僵蝕性的水或土壌豐接按蝕的環(huán)軽嚴(yán)寒和寒掙地區(qū)的袱涼綻口下與無他的水或土壤貞接接觸的環(huán)境b平濕交著環(huán)境F水位狽鴛變動(dòng)環(huán)塩*嚴(yán)痔利倉(cāng)掙地E的爾天環(huán)境P嚴(yán)塞和嫖逾地區(qū)的冰涼釀浜下與無樓蝕性的水或土壇直軽觸的弄境三d嚴(yán)辜和專釋地區(qū)零爭(zhēng)水位變動(dòng)區(qū)環(huán)境1受除冰鹽參響瑋境1禪風(fēng)環(huán)境b赴堿土環(huán)境；受除冰鹽柞用環(huán)境；誨岸環(huán)境__四_ [海嵐環(huán)境 1L"衛(wèi) |受人為或自然|巔應(yīng)麻施誓響関環(huán)珀 … 一 —注，①室內(nèi)測(cè)韻環(huán)境是構(gòu)件堰面繪常處于結(jié)需或能伺耽悉的環(huán)境；嚴(yán)慕和寒律地匿的劃井應(yīng)蓿合現(xiàn)行國(guó)宗標(biāo)準(zhǔn)很用建掘熱匚謨計(jì)爆范》&B50176的有題定*晦岸環(huán)境和悔鳳環(huán)境玄根據(jù)罵掛悄況.韋慮主導(dǎo)鳳向及箭構(gòu)所處迎鳳、背風(fēng)部位零因索的樽響，由調(diào)査研究和工程經(jīng)驗(yàn)確定I?受除冰捷鄭響環(huán)境星指愛到除冰鹽鹽霧色燉的環(huán)境：受陳冰鹽悻用環(huán)境是描披除冰鹽漣陸誡射的環(huán)境說從'使用除冰it地區(qū)的撫平據(jù)、停車樓鄒建筑*⑤星露的環(huán)境是指琨龜土綺枸我面所處的環(huán)境”(2)裂縫控制等級(jí)一級(jí)一一嚴(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)一一允許出現(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)件的最大裂縫寬度不應(yīng)超過表4-4的限值。環(huán)境類別謂筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混瓏七給構(gòu)裂暮控制尊級(jí)WlSm,裂縫控制辭級(jí)^□1L一0.30(0.4D>三徹0,20二0三st .'<1.10二b0.20■*=?=齊22b—輟―注：①對(duì)社于年平均值相對(duì)罷度小于60%地區(qū)一類弄境下的受彎構(gòu)件，其繪大裂St寬度限制可采用括號(hào)內(nèi)的數(shù)值*②在一類環(huán)境下.對(duì)鋼筋混瞬土屋架、托勰及需作寂勞驗(yàn)算的吊車律，其:&大裂縫寬度限値應(yīng)取為0.Zflmmt對(duì)鋼補(bǔ)混艇土屆面梁和托梁.其戢大袈蝕寬度眼值應(yīng)取為0.30mm.③在一類環(huán)境下*財(cái)頤應(yīng)力視橇土屋塑、托架及雙向板休兼，應(yīng)按二級(jí)裂縫控制等媒進(jìn)荷驗(yàn)算；對(duì)一類環(huán)境下的預(yù)應(yīng)力觀觀土屋而梁、托梁、單向板*應(yīng)按衷中二毎類環(huán)境的要求進(jìn)行龜箕；在一類和二fi類環(huán)境下需作疲勞驗(yàn)算的瀕應(yīng)力混擬土吊車麋*應(yīng)按裂縫控制等擬不低于二級(jí)的構(gòu)件進(jìn)行臉?biāo)悖?表中規(guī)定的預(yù)應(yīng)力混擬土鞫件的裂縫等級(jí)和最犬製翳寬度限值僅適用于正載而的驗(yàn)算*預(yù)應(yīng)力混讎土鞫件的斜裁直裂醴控制驗(yàn)算應(yīng)符合規(guī)範(fàn)第7章的有董規(guī)定*對(duì)于媚囪*簡(jiǎn)倉(cāng)和處于液體壓力下的緒構(gòu).其裂線控制要求應(yīng)符會(huì)專門標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定；對(duì)于處于回、五類環(huán)境下的結(jié)構(gòu)構(gòu)杵，其袈縫桂制姿求城檸合專門標(biāo)淮的有釁規(guī)定*我中的圮丸裂施宛度取值為用于驗(yàn)賓荷戦作用引起的血大裂縫寬度.(四)最大裂縫寬度3的計(jì)算max在矩形、T形、倒T形和I形截面的鋼筋混凝土受拉、受彎和偏心受壓構(gòu)件及預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉和受彎構(gòu)件中，按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用影響的最大裂縫寬度(nm)可按下列公式計(jì)算：(4-23-1)(4-23-2)(4-23-3)r(4-23-4)式中a—構(gòu)件受力特征系數(shù)，按表4-5采用；cr屮一裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)：當(dāng)屮<0.2時(shí)，取屮=0.2；當(dāng)屮〉1時(shí)，取屮=1；對(duì)直接承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，取必屮=1O—按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的鋼筋混凝土構(gòu)件縱向受拉鋼筋的應(yīng)力或預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件縱SK向受拉鋼筋的等效應(yīng)力。對(duì)軸心受拉構(gòu)件；*^max吩(3+。?%0=1.1-0?65丿丄skE.AS+APNk對(duì)受彎構(gòu)件:E—鋼筋彈性模量；Sc—最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離(mm)：當(dāng)cV20時(shí)，取c=20；當(dāng)c〉65時(shí)，取c=65;p—按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算的縱向受拉鋼筋配筋率；在最大裂縫寬度計(jì)算中，當(dāng)pte te<0.01時(shí)，取戶p=0.01;teA—有效受拉混凝土截面面積：對(duì)軸心受拉構(gòu)件，取構(gòu)件截面面積；對(duì)受彎、偏心受壓和偏心受te拉構(gòu)件，取A=0.5bh+(b-b)h，此處，b,h為受拉翼緣的寬度、高度；A—受拉區(qū)縱向非預(yù)應(yīng)力te f f ff S鋼筋截面面積；圖4-12有效受拉混凝土截面面積圖4-12有效受拉混凝土截面面積A—受拉區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積；Pd—受拉區(qū)縱向鋼筋的等效直徑，mm;eqd—受拉區(qū)第藝種縱向鋼筋的公稱直徑，mm;in—受拉區(qū)第i種縱向鋼筋的根數(shù)；iY—受拉區(qū)第i種縱向鋼筋的相對(duì)粘結(jié)特性系數(shù)，按表4-6采用。i注：①對(duì)承受吊車荷載但不需作疲勞驗(yàn)算的受彎構(gòu)件，可將計(jì)算求得的最大裂縫寬度乘以系數(shù)0.85;②對(duì)e/h<0.55的偏心受壓構(gòu)件，可不驗(yàn)算裂縫寬度。00

類?CT鋼筋混凝土構(gòu)件預(yù)應(yīng)力哉曬土構(gòu)杵受彎、偏心受壓1.91.5偏心矍披2.4.——.軸心臺(tái)雄 「2.72.2鋼務(wù)的相對(duì)粘皓特性系數(shù) 表*6非攔應(yīng)力鋼筋先張法預(yù)磁力鋼筋品張法預(yù)應(yīng)力鋼筋光面鋼筋帯肋鋼筋帶脅鋼筋螺旋肋鋼絲刻痕粥絲、鋼蛟線帶肋鋼筋鋼絞線光面鋼甦0.7l.C>0.80,5o.a0.5(X4注土對(duì)壞軾樹脂龍層帯肋鋼筋*其相對(duì)牯結(jié)特性系數(shù)應(yīng)按盍中系數(shù)的0」倍取用.二、受彎構(gòu)件撓度驗(yàn)算（一） 撓度控制的目的（1） 滿足使用條件的要求；（2） 防止非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞；（3） 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。（二） 撓度控制要求受彎構(gòu)件的最大撓度應(yīng)按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用影響進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算值不應(yīng)超過表4-7的限值。受彎構(gòu)件的撓度限值 表4-7構(gòu)件類型撓度限值吊車梁：手動(dòng)吊車Zo/500電動(dòng)吊車Zo/600屋蓋、樓蓋及樓梯構(gòu)件：當(dāng)Zo<7tn時(shí)/o/200(/o/250)當(dāng)7mMb€9rn時(shí)Zo/250(/o/300)當(dāng)氐＞9m時(shí)Zo/300(Zo/400)注：①表中爲(wèi)為梅件的計(jì)算跨度；②表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)值適用于使用上對(duì)撓度有較高要求的構(gòu)件；③如果構(gòu)件制作時(shí)預(yù)先起拱，且使用上也允許，則在驗(yàn)算撓度時(shí)，可將計(jì)算所得的撓度值減去起拱值；對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，尚可減去預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生的反拱值；④計(jì)算懸臂構(gòu)件的撓度限值時(shí)，其計(jì)算跨度Lo按實(shí)際懸臂長(zhǎng)度的2倍取用。（三）受彎構(gòu)件撓度計(jì)算（1）撓度與剛度在材料力學(xué)對(duì)勻質(zhì)材料梁的變形計(jì)算中，給出了簡(jiǎn)支梁在均布荷載q作用下的跨中撓度為:￡_5gZ4_5Ml2J^38lEI~4S~EI在簡(jiǎn)支梁跨度中點(diǎn)承受單個(gè)集中荷載P時(shí)，其撓度為:1PZ3_1Ml2/_48E7~12El上兩式可統(tǒng)一寫成：LB帀B=EI式中f—梁的跨中最大撓度；M一一跨中最大彎矩；b—一撓度系數(shù)，與荷載形式及支承條件有關(guān)；B—梁的截面抗彎剛度；l—梁的計(jì)算跨度。鋼筋混凝土梁圖4-11梁的彎矩-撓度曲線對(duì)于勻質(zhì)彈性材料梁，當(dāng)梁的截面尺寸、材料一定時(shí)，B為常數(shù)，其彎矩?fù)隙龋∕-f）呈線性關(guān)系，如圖4-11中。0-A虛線所示。而鋼筋混凝土構(gòu)件則不同，其實(shí)測(cè)的M-f曲線表明，只有在荷載很小，梁尚未開裂時(shí)（階段1）,M-f線才是一段直線，從開始出現(xiàn)裂縫到鋼筋屈服時(shí)（階段II），協(xié)產(chǎn)線開始偏離直線而逐漸向下彎曲，這說明構(gòu)件剛度開始下降。但這時(shí)梁仍處于正常使用階段。當(dāng)繼續(xù)加載時(shí)，受拉鋼筋屈服（階段III）,M-f線更偏向橫軸（f軸），撓度值增長(zhǎng)更快。上述現(xiàn)象說明，鋼筋混凝土梁的剛度不是一個(gè)常數(shù)，而是隨著荷載的增加而降低。從而，計(jì)算其變形問題就歸結(jié)為計(jì)算它的抗彎剛度問題了。梁的抗彎剛度分成短期剛度和長(zhǎng)期剛度兩種：短期剛度BS，表示在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合作用下受彎構(gòu)件截面的抗彎剛度；長(zhǎng)期剛度B表示考慮了一部分荷載長(zhǎng)期作用影響后截面的抗彎剛度。（2）短期剛度當(dāng)截面開裂后在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合作用下，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的短期剛度可按式（4-24）計(jì)算:Bs= 心—— （4-24）1.珂+0?卄訐焉式中E一縱向受拉鋼筋的彈性模量；SA一縱向受拉鋼筋的截面面積；Sh—構(gòu)件截面的有效高度；0屮一裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)，按式（4-23-2）計(jì)算：當(dāng)計(jì)算出的屮<0.2時(shí)，取價(jià)屮=0.2；若屮〉1.0時(shí)，取屮=1.0；對(duì)直接承受重復(fù)荷載的構(gòu)件,取屮=1.0Ea―鋼筋與混凝土的彈性模量比值，a=-^；E EEcP一縱向受拉鋼筋配筋率；Y'—系數(shù)，按式（4-25）計(jì)算；f了；=（叱加 （4-25）b',h'一受壓區(qū)翼緣的寬度和高度fff—混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；tkp。一按截面的有效受拉混凝土面積A計(jì)算的縱向鋼筋配筋率，即:tc tc(4-26)二a5=as壓―0.5弘+(bf-b)h{(4-26)A—有效受拉混凝土截面面積。如圖4-12所示，當(dāng)計(jì)算出的p<0.01時(shí)，取p=0.01tc tc tcO—一上按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的鋼筋混凝土構(gòu)件縱向受拉鋼筋的應(yīng)力，對(duì)受彎構(gòu)件SKb=KM為按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的彎矩值。SK0.87hAK0S從上述可看出，影響短期剛度Bs的主要因素有構(gòu)件的配筋率p和承受的彎矩值M$。（3）長(zhǎng)期剛度B]考慮一部分荷載長(zhǎng)期作用影響后的長(zhǎng)期剛度B的計(jì)算公式為：lBl=Bs/e式中：Bs-短期剛度e—考慮荷載長(zhǎng)期作用對(duì)撓度增大的影響系數(shù)，按下列規(guī)定取用：對(duì)鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，當(dāng)p'=0時(shí)，取e=2.0；當(dāng)p'=p時(shí)，取e=1.6；當(dāng)p'為中間取值時(shí)，e按線性內(nèi)插法取用。此處的p，p'是縱向受拉鋼筋和受壓鋼筋的配筋率，p'=A/bh,p=A/bh。S0 s0對(duì)翼緣位于受拉區(qū)的倒T形截面，e應(yīng)增加20%。受彎構(gòu)件撓度驗(yàn)算從以上分析中可看出，鋼筋混凝土梁某一截面的剛度不僅隨荷載的增加而變化，并且在某一荷載作用下，由于梁內(nèi)各