第七講--鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的變形與裂縫

1、1第七講第七講 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的變形與裂縫鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的變形與裂縫2混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：結(jié)構(gòu)構(gòu)件，除應(yīng)滿(mǎn)足承載能力極限狀態(tài)外，還應(yīng)滿(mǎn)足正常使用極限狀態(tài)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件除應(yīng)進(jìn)行承載力計(jì)算外，還應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工作條件或使用要求進(jìn)行外觀的變形和局部損壞（裂縫）的驗(yàn)算。 1 概概 述述3在一般建筑中，對(duì)混凝土構(gòu)件的撓度和裂縫進(jìn)行驗(yàn)算，主要是出于以下四個(gè)方面的考慮：（1）保證建筑的使用功能要求）保證建筑的使用功能要求 ；（2）防止對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響；）防止對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響；（如下頁(yè)圖）（如下頁(yè)圖）（3）防止對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響；）防止對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響；（4）保證

2、人們的感覺(jué)在可接受程度之內(nèi)。）保證人們的感覺(jué)在可接受程度之內(nèi)。1 概概 述述4梁端支承處轉(zhuǎn)角過(guò)大引起的問(wèn)題梁端支承處轉(zhuǎn)角過(guò)大引起的問(wèn)題1 概概 述述5材料力學(xué)中已經(jīng)給出勻質(zhì)彈性材料均布荷載簡(jiǎn)支梁跨中最大撓度的一般公式為:式中：l0梁的計(jì)算跨度； M跨中最大彎矩； EI截面抗彎剛度。2.1 基本概念基本概念2 受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算20MlEI548f= 6由于鋼筋混凝土屬?gòu)椝苄圆牧?，且存在有裂縫，梁的彎矩與撓度（M-f）的關(guān)系呈曲線變化，如下圖所示。2 受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算7下面給出均布荷載簡(jiǎn)支梁跨中最大撓度的一般公式: Mk：簡(jiǎn)支梁內(nèi)最大彎矩； B： 簡(jiǎn)支梁所有

3、截面的最小剛度。 2 受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算20kM lB= 548f8受彎構(gòu)件撓度f(wàn)應(yīng)滿(mǎn)足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的要求， 即：式中fmax按荷載短期效應(yīng)組合并考慮荷載長(zhǎng) 期效應(yīng)組合的影響，受彎構(gòu)件的最 大撓度； f受彎構(gòu)件的允許撓度，見(jiàn)下頁(yè)表格。maxf f 5.2 受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算9構(gòu)件類(lèi)型撓度限值吊車(chē)梁手動(dòng)吊車(chē)l0/500電動(dòng)吊車(chē)l0/600屋蓋、樓蓋及樓梯構(gòu)件當(dāng)l09m時(shí)l0/300(l0/400)注：表中l(wèi)0為構(gòu)件的計(jì)算跨度； 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； 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

4、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)加力所產(chǎn)生的反 拱值； 計(jì)算懸臂構(gòu)件的撓度限值時(shí)，其計(jì)算跨度l0按實(shí)際懸臂長(zhǎng)度的2倍取用。 受彎構(gòu)件的撓度限值受彎構(gòu)件的撓度限值 2 受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算102.2 減少受彎構(gòu)件撓度的措施減少受彎構(gòu)件撓度的措施（1）提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)；（2）增加縱向鋼筋的數(shù)量；（3）選用合理的截面形狀（如T形、I形等）；（4）增加梁的截面高度，這是最有效的措施。 2 受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算受彎構(gòu)件的撓度驗(yàn)算11鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫的原因很多，主要有以下兩個(gè)方面：（1）由于間接作用引起的裂縫，如基礎(chǔ)不均勻）由于間接作用引起的裂縫，如基礎(chǔ)不均勻沉降

5、、構(gòu)件混凝土收縮或溫度變化等。沉降、構(gòu)件混凝土收縮或溫度變化等。 對(duì)于因基礎(chǔ)不均勻沉降、構(gòu)件混凝土收縮或溫度變化等外加變形或約束引起的裂縫，主要是通過(guò)采用合理結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)造措施來(lái)控制。（2）荷載）荷載(直接作用直接作用)引起的裂縫，如受彎、受引起的裂縫，如受彎、受拉等構(gòu)件的垂直裂縫，受彎構(gòu)件的斜裂縫。拉等構(gòu)件的垂直裂縫，受彎構(gòu)件的斜裂縫。 試驗(yàn)結(jié)果表明，只要能滿(mǎn)足斜截面承載力計(jì)算要求，并相應(yīng)配置了符合計(jì)算及構(gòu)造要求的腹筋，則構(gòu)件的斜裂縫寬度不會(huì)太大，能滿(mǎn)足正常使用要求。3.1 鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫的類(lèi)型鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫的類(lèi)型3 裂縫寬度驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算123.2 影響裂縫寬度的主要因素影響裂縫

6、寬度的主要因素縱向鋼筋的應(yīng)力縱向鋼筋的應(yīng)力：裂縫寬度與鋼筋應(yīng)力近似呈線性關(guān)系?？v筋的直徑縱筋的直徑：當(dāng)構(gòu)件內(nèi)受拉縱向鋼筋截面總面積相同時(shí)，采用細(xì)而密的鋼筋，則會(huì)增大鋼筋表面積，因而使粘結(jié)力增大，裂縫寬度變小?？v筋表面形狀縱筋表面形狀：帶肋鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度較光圓鋼筋大得多，可減小縫度寬度?？v筋配筋率縱筋配筋率：構(gòu)件受拉區(qū)的縱筋配筋率越大，裂縫寬度越小。 5.3 裂縫寬度驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算13混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 500102010）將正截面的受力裂縫控制等級(jí)劃分為三級(jí)：（1）一級(jí)：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。（2）二級(jí)：一般要求不出現(xiàn)裂縫

7、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。 3.3 裂縫寬度控制裂縫寬度控制3 裂縫寬度驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算14（3）三級(jí)：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合，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max，不應(yīng)超過(guò)下頁(yè)表中規(guī)定的最大裂縫寬度限值lim。即：注：上述一級(jí)、二級(jí)裂縫控制屬于構(gòu)件的抗裂能力控制，對(duì)于一般的鋼筋混凝土構(gòu)件來(lái)說(shuō)，在使用階段都是帶裂縫工作的，故按三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制裂縫寬度。maxlim 5.3 裂縫寬度驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算15環(huán)境類(lèi)別鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制等級(jí)wlim裂縫控制等級(jí)wlim一三級(jí)0.30（0.40

8、）三級(jí)0.20二a0.200.10二b二級(jí)三a、三b一級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)及最大裂縫寬度的限值（結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)及最大裂縫寬度的限值（mm） 5.3 裂縫寬度驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算注：對(duì)處于年平均濕度小于注：對(duì)處于年平均濕度小于60%地區(qū)一類(lèi)環(huán)境下的受彎構(gòu)件，其最大裂縫地區(qū)一類(lèi)環(huán)境下的受彎構(gòu)件，其最大裂縫寬度限值可采用括號(hào)內(nèi)的數(shù)值。寬度限值可采用括號(hào)內(nèi)的數(shù)值。 161、增大鋼筋截面面積；2、在鋼筋截面面積不變的情況下，采用較小直徑的鋼 筋；3、提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)；4、增大構(gòu)件截面尺寸；5、減小混凝土保護(hù)層厚度。 4 減小裂縫寬度的措施減小裂縫寬度的措施5.3 裂縫寬度驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算注：采用較小直徑的變形鋼筋是減小裂縫寬度最有效的措施。需要注意的是，混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)同時(shí)考慮耐久性和減小裂縫寬度的要求。除結(jié)構(gòu)對(duì)耐久性沒(méi)有要求，而對(duì)表面裂縫造成的觀瞻有嚴(yán)格要求外，不得為滿(mǎn)足裂縫控制要求而減小混凝土保護(hù)層厚度。175