正常使用极限状态的验算包括变形验算以及抗裂度和裂缝宽度验算。与承载能力极限状态相比,正常使用极限状态是属于校核性质的,目标可靠指标要低一些,因而在计算中对荷载与材料强度均采用标准值。考虑到混凝土徐变等因素的影响,对于正常使用极限状态,结构构件设计分别采用荷载效应的标准组合、频遇组合或准永久组合,并考虑荷载长期作用影响。
1.正常使用极限状态的设计表达式
对于正常使用极限状态,应根据不同的设计要求,采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合,并应按下列设计表达式进行设计:
S≤C (3-38)
式中 C——结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值,例如变形、裂缝、振幅、加速度、应力等的限值。
2.正常使用极限状态的荷载组合的效应设计值
(1)荷载标准组合的效应设计值S应按下式采用:
(2)荷载频遇组合的效应设计值S应按下式采用:
(3)荷载准永久组合的效应设计值S应按下式采用:
式中 ψf1——可变荷载Q1的频遇值系数;
ψqi——可变荷载Qi的准永久值系数。
式(3-39)~式(3-41)中,组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。
【例3-2】 已知某受弯构件在各种荷载引起的弯矩标准值为:
永久荷载 1800N·m(www.xing528.com)
使用活荷载 1600N·m
风荷载 400N·m
雪荷载 200N·m
若设计使用年限为50年,γL=1.0,安全等级为二级,求按承载能力极限状态设计时的荷载效应M。
又若各种可变荷载的组合值系数、频遇值系数、准永久值系数分别为:使用活荷载ψc1=0.7,ψf1=0.5,ψq1=0.4,风荷载ψc2=0.6,ψq2=0,雪荷载ψc3=0.7,ψq3=0.2,求在正常使用极限状态下的荷载效应标准组合的弯矩设计值Mk、荷载效应频遇组合的弯矩设计值Mf和荷载效应准永久组合的弯矩设计值Mq。
【解】 按承载能力极限状态计算时:
由可变荷载效应控制的组合
由永久荷载效应控制的组合
可见为由可变荷载效应控制。
按正常使用极限状态计算时,荷载效应的标准组合为
荷载效应的频遇组合为
荷载效应的准永久组合为
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