第11章正常使用阶.ppt
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1、第11章正常使用阶段验算,11.1概述在建筑结构设计时,一般针对结构在施工和使用环境条件的不同而将结构设计分为三种设计状况。第一种是持久设计状况;在结构使用过程中一定出现,其持续时间很长的状况称为持久状况。第二种是短暂设计状况,在结构施工和使用过程中出现概率较大,而与设计使用年限相比持续期很短的状况称为短暂状况,第三种是偶然设计状况,在结构施工和使用过程中出现概率较小,且持续期很短的状况称为偶然状况。混凝土结构的极限状态设计,除对上述三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计外,尚应对持久设计状况进行正常使用极限状态设计;而对短暂设计状况则可根据需要进行正常使用极限状态设计。,正常使用极限状态设
2、计是指在设计使用年限期间,使结构保持满足结构功能要求的能力,也就是具有可靠的适用性和耐久性。通常结构正常使用时的工作荷载(实际荷载)接近荷载的标准值。本章主要讲述混凝土结构耐久性设计方法和混凝土结构构件的变形及裂缝宽度的计算问题。规范规定的正常使用极限状态设计的表达式为:SC正常使用极限状态的设计值,取荷载标准组合,C结构构件达到正常使用要求的规定限值。主要是构件挠度变形的限值和裂缝宽度的限值。分别见附录A表A11和A10.对挠度,使计算值不超过规范规定的限值,即规范确定构件挠度变形的限值考虑如下几个方面:1)保证结构的使用功能要求;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
3、影响;4)保证使用者的感觉在可接受的程度内。,11.2混凝土结构耐久性设计,11.2.1影响耐久性的主要因素混凝土结构的耐久性是指结构在设计使用期间,不需维修或只需花费少量资金维修就能够保持满足结构功能要求的能力。影响混凝土结构耐久性的因素要从混凝土结构内部和外部环境两个方面进行分析。混凝土结构的内部因素主要为混凝土结构的强度、保护层厚度、密实度、水泥品种、标号和用量、水灰比、氯离子和碱含量、外加剂用量以及结构和构件的构造等;外部环境因素主要为环境温度、湿度、二氧化碳含量、化学介质侵蚀、冻融及磨损等。混凝土结构在内部因素与外部因素的综合作用下,将会发生耐久性能下降和耐久性能失效问题,主要表现在
4、如,下几个方面。1混凝土的碳化混凝土碳化是指大气中的二氧化碳或其它酸性气体与混凝土中的碱性物质发生反应,使混凝土中性化,而使其碱性下降的现象。混凝土碳化对混凝土本身是无害的,但当碳化到钢筋表面时,会使混凝土中的钢筋保护膜破坏,造成了钢筋发生锈蚀的必要条件,同时使混凝土的收缩加大,导致混凝土开裂,从而造成混凝土的耐久性能下降或耐久性能失效。设计中减小碳化作用的措施主要是提高混凝土的密实性,增强抗渗性;合理设计混凝土的配合比;采用覆盖面层,覆盖面层可以隔离混凝土表面与大气环境的直接,接触,这对减小混凝土碳化十分有利;规定钢筋的混凝土保护层厚度,使混凝土碳化达到钢筋表面的时间,与建筑的设计使用年限相
5、等。2钢筋锈蚀钢筋锈蚀是指在水和氧气共同存在的条件下,水、氧气和铁发生电化学反应,在钢筋的表面形成疏松、多孔的锈蚀现象。钢筋锈蚀的必要条件是混凝土碳化使钢筋表面的氧化膜被破坏。钢筋锈蚀的危害是,锈蚀后其体积膨胀数倍,引起混凝土保护层脱落和结构开裂,进一步使空气中的水分和氧气更容易进入,加快锈蚀。防止钢筋锈蚀的主要措施是提高混凝土的密实性,增强抗渗性;采用覆盖面层;采用足够的保护层厚度等,以,防止水、二氧化碳、氯离子和氧气的侵人,减少钢筋锈蚀。还可采用钢筋阻锈剂以防止氯盐的腐蚀;采用防腐蚀钢筋如:环氧涂层钢筋、镀锌钢筋、不锈钢钢筋等;对于重大工程可对钢筋采用阴极保护法,包括牺牲阳极法和输人电流法
6、等。3混凝土冻融破坏混凝土冻融破坏是指处于饱和水状态的混凝土结构受冻时,其内部毛细孔中的水结冰膨胀产生涨力,使混凝土结构内部产生微裂损伤,这种损伤经多次反复冻融循环作用,将逐步积累,最终导致混凝土结构开裂,体积膨胀破坏。混凝土抗冻性指混凝土抵抗冻融的能力,混凝土抗冻性设计是混凝土耐久性设计的重要内容之一。4.混凝土的碱集料影响混凝土的集料中某些活性矿物与混凝土微孔中的碱性,溶液发生化学反应称为碱集料反应。碱集料反应的危害是其产生的碱一硅酸盐凝胶吸水膨胀使体积增大数倍,导致混凝土剥落、开裂,以至强度降低,造成耐久性破坏。5侵蚀性物质的影响在一些特殊环境条件下,混凝土会受到海水、硫酸盐、酸及盐类结
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