修改第八章：鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫和變形(0)

1、1第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第第 8 章章 鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度和撓度鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度和撓度驗(yàn)算驗(yàn)算第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 了解受彎構(gòu)件豎向彎曲裂縫的出現(xiàn)和開展了解受彎構(gòu)件豎向彎曲裂縫的出現(xiàn)和開展過程；過程； 掌握掌握受彎構(gòu)件裂縫寬度的驗(yàn)算方法；受彎構(gòu)件裂縫寬度的驗(yàn)算方法； 掌握掌握受彎構(gòu)件截面剛度計(jì)算與變形驗(yàn)算方受彎構(gòu)件截面剛度計(jì)算與變形驗(yàn)算方 法。法。第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理8.1概概 述述v構(gòu)件的裂縫寬度和撓度驗(yàn)算屬于正常使用極限狀態(tài)。構(gòu)件的裂縫寬度和撓度驗(yàn)算屬于正常使用極限狀態(tài)。v撓度過大影響使用

2、功能，不能保證適用性撓度過大影響使用功能，不能保證適用性;而裂縫寬度過大，則同時(shí)影響使用功能和耐久性。而裂縫寬度過大，則同時(shí)影響使用功能和耐久性。裂縫裂縫荷載引起的裂縫：荷載引起的裂縫：非荷載引起的裂縫：非荷載引起的裂縫：由材料收縮、溫度變化、鋼由材料收縮、溫度變化、鋼筋銹蝕后體積增大、地基不筋銹蝕后體積增大、地基不均勻沉降等產(chǎn)生的裂縫。均勻沉降等產(chǎn)生的裂縫。 (約占約占80%)與構(gòu)件的受力特征有關(guān)與構(gòu)件的受力特征有關(guān)。(約占約占20%)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理NkNkNkNkNkNke0e0Tk(a)(b)(c)(e)(d)TkMkMk （a)軸心受拉軸心受拉 ； (b

3、)偏心受拉偏心受拉 ； (c)偏心受壓偏心受壓 ； (d)受彎和受剪受彎和受剪 ； (e)受扭。受扭。第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理通常，裂縫寬度和撓度一般可分別用控制通常，裂縫寬度和撓度一般可分別用控制最大鋼筋直徑最大鋼筋直徑和和最大跨高比最大跨高比來控制，只有在構(gòu)件來控制，只有在構(gòu)件截面尺寸小、鋼筋應(yīng)力大時(shí)進(jìn)行驗(yàn)算。截面尺寸小、鋼筋應(yīng)力大時(shí)進(jìn)行驗(yàn)算。 為防止溫度應(yīng)力過大引起的開裂，規(guī)定了為防止溫度應(yīng)力過大引起的開裂，規(guī)定了伸縮縫之間的伸縮縫之間的最大間距最大間距。如，現(xiàn)澆框架結(jié)。如，現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距為構(gòu)伸縮縫的最大間距為55m，裝配式框架，裝配式框架結(jié)構(gòu)伸縮縫的

4、最大間距為結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距為75m。 為防止由于鋼筋周圍混凝土過快地碳化失為防止由于鋼筋周圍混凝土過快地碳化失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，出現(xiàn)銹脹引起的沿去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，出現(xiàn)銹脹引起的沿鋼筋縱向的裂縫，規(guī)定了鋼筋的混凝土保鋼筋縱向的裂縫，規(guī)定了鋼筋的混凝土保護(hù)層的護(hù)層的最小厚度最小厚度。非荷載引起的裂縫非荷載引起的裂縫第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理v 與承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)相比，正常使用極限狀與承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)相比，正常使用極限狀 態(tài)設(shè)計(jì)的可靠度可以相對(duì)低一些。態(tài)設(shè)計(jì)的可靠度可以相對(duì)低一些。 C 結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的變形、裂結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的變形、裂 縫寬度和

5、應(yīng)力等的限值?？p寬度和應(yīng)力等的限值。v 裂縫寬度和變形的驗(yàn)算表達(dá)式如下：裂縫寬度和變形的驗(yàn)算表達(dá)式如下： SC 8-1S 正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合值正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合值,計(jì)算公計(jì)算公 式見第式見第2章；章； 式中式中第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理8.2裂縫寬度驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算裂縫的控制等級(jí)分為三級(jí)，一、二級(jí)不許開裂，三級(jí)裂縫的控制等級(jí)分為三級(jí)，一、二級(jí)不許開裂，三級(jí)容許開裂。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)為第容許開裂。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)為第三級(jí)，應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度的驗(yàn)算。三級(jí)，應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度的驗(yàn)算。8.2.1 驗(yàn)算公式驗(yàn)算公式8-4limmaxww

6、 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值組合并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值組合并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì) 算的最大裂縫寬度；算的最大裂縫寬度；maxw 最大裂縫寬度的限值。對(duì)此建筑工程、公路最大裂縫寬度的限值。對(duì)此建筑工程、公路 橋涵工程有不同的要求。橋涵工程有不同的要求。limw第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理8.2.2 wmax的計(jì)算方法的計(jì)算方法規(guī)范的思路：規(guī)范的思路：得到最大裂縫寬度得到最大裂縫寬度wmax若干假定若干假定根據(jù)裂縫出現(xiàn)機(jī)理建立計(jì)算公式根據(jù)裂縫出現(xiàn)機(jī)理建立計(jì)算公式計(jì)算平均裂縫寬度計(jì)算平均裂縫寬度wm按試驗(yàn)資料確定擴(kuò)大系數(shù)按試驗(yàn)資料確定擴(kuò)大系數(shù)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)

7、設(shè)計(jì)原理1. 裂縫的出現(xiàn)和開展裂縫的出現(xiàn)和開展當(dāng)當(dāng) c ftk，在某一薄弱環(huán)節(jié)第一條裂縫出現(xiàn)，由在某一薄弱環(huán)節(jié)第一條裂縫出現(xiàn)，由于鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)，混凝土應(yīng)力逐漸增加至于鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)，混凝土應(yīng)力逐漸增加至 ftk 出現(xiàn)第二批裂縫，一直到裂縫之間的距離近到不足出現(xiàn)第二批裂縫，一直到裂縫之間的距離近到不足以使粘結(jié)力傳遞至混凝土達(dá)到以使粘結(jié)力傳遞至混凝土達(dá)到 ftk 完成裂縫出現(xiàn)完成裂縫出現(xiàn)的的全部過程全部過程。出現(xiàn)：當(dāng)荷載繼續(xù)增加到當(dāng)荷載繼續(xù)增加到Nk，在在一個(gè)裂縫間距范圍內(nèi)一個(gè)裂縫間距范圍內(nèi)由鋼筋與混凝土應(yīng)變差的累積量，即形成了裂縫寬由鋼筋與混凝土應(yīng)變差的累積量，即形成了裂縫寬度

8、。度。開展：第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2. 平均裂縫寬度平均裂縫寬度wmNcr+N211Ncr+N 分布ftksmss(b)(c)(d)(e)123ftkNkNk(a) 裂縫寬度等于裂縫裂縫寬度等于裂縫間距范圍內(nèi)鋼筋和混間距范圍內(nèi)鋼筋和混凝土的變形差凝土的變形差 ；v 粘結(jié)粘結(jié) - 滑移理論：滑移理論：第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 我國(guó)我國(guó)規(guī)范規(guī)范是建立在粘結(jié)是建立在粘結(jié)滑移理論和無滑滑移理論和無滑移理論的基礎(chǔ)上，移理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合大量試驗(yàn)結(jié)果得到的結(jié)合大量試驗(yàn)結(jié)果得到的半理論半理論半經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)公式。公式。 構(gòu)件表面裂縫寬度構(gòu)件表面裂縫寬度主要是由鋼筋周

9、圍的主要是由鋼筋周圍的混凝土回縮形成的混凝土回縮形成的 ；v 無滑移理論無滑移理論第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理cr0csmd)(llwcrssmccrsmsmsmcrcmsmm1)(lEllw式中：式中：sm = sk c 取 0.85lcr+cmlcrlcr+smlcrmm(a)cscmsmssc分布s分布(c)(b)8-5msskm85. 0=lEw第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理tem08. 09 . 1eqdcl8-6 平均裂縫間距平均裂縫間距l(xiāng)mc 保護(hù)層厚度保護(hù)層厚度；deq 縱向受拉鋼筋的等效直徑，縱向受拉鋼筋的等效直徑，mm； 式中：式中： 與受

10、力特性有關(guān)的系數(shù)與受力特性有關(guān)的系數(shù)軸心受拉軸心受拉 =1.1受彎、偏心受壓受彎、偏心受壓 =1.05偏拉偏拉 =1.0iii2iieqdndnd第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 i 縱向受拉鋼筋的表面特征系數(shù)縱向受拉鋼筋的表面特征系數(shù)光面光面: =1.0帶肋帶肋: =0.7hh/2bbfhfh/2hbbbfhfh/2hhfbfh/2hbhfbf(a)(b)(c)(d)te 截面的有效配筋率，截面的有效配筋率，te = As / Ateni 第第i種縱向受拉鋼筋的根數(shù)種縱向受拉鋼筋的根數(shù) ；第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(0.2 1.0) 65. 01 . 1sk

11、tetksksmf8-7 鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù)鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù)Ate形截面矩形、 T 2bh )(2ffhbbbh倒T形截面第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 裂縫截面處鋼筋應(yīng)力裂縫截面處鋼筋應(yīng)力 skskskAN8-8軸心受拉軸心受拉：s0ksk87. 0AhM8-9受受 彎：彎：)(s0skskahAeN8-10偏心受拉偏心受拉：zAzeNsksk)( 8-11偏心受壓偏心受壓：第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理0.87h0h0NkskAsMkCskAsee0eNkh0asAsAseke0kAsAskAsCCcZskAsNk(a)(b)(c)(d)CskAsskAs

12、第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理wmax = s l wm偏心受拉軸心受拉cr=2.7cr=2.4受彎、偏壓cr=2.13. 最大裂縫寬度最大裂縫寬度 wmax荷載短期效應(yīng)擴(kuò)大系數(shù)荷載長(zhǎng)期效應(yīng)裂縫擴(kuò)大系數(shù)構(gòu)件受力特征系數(shù)teeqssk08. 09 . 1dcE8-10wmax = 0.85s l cr第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理偏心受拉軸心受拉cr=2.7cr=2.4受彎、偏壓cr=2.13. 最大裂縫寬度最大裂縫寬度 wmaxteeqssk08. 09 . 1dcE8-10wmax = cr構(gòu)件受力特征系數(shù)limmaxww第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)

13、設(shè)計(jì)原理減小裂縫寬度的措施減小裂縫寬度的措施 優(yōu)先選用帶肋鋼筋；優(yōu)先選用帶肋鋼筋； 選用直徑較小的鋼筋；選用直徑較小的鋼筋； 增加鋼筋用量；增加鋼筋用量； 提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)；提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)； 加大構(gòu)件截面尺寸。加大構(gòu)件截面尺寸。 當(dāng)計(jì)算裂縫寬度超過裂縫寬度的限值時(shí)，從最大當(dāng)計(jì)算裂縫寬度超過裂縫寬度的限值時(shí)，從最大裂縫計(jì)算公式可知，常見的減小裂縫寬度的措施有：裂縫計(jì)算公式可知，常見的減小裂縫寬度的措施有：第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼筋混凝土梁的撓度與彎矩的關(guān)系是非線性的。鋼筋混凝土梁的撓度與彎矩的關(guān)系是非線性的。8.3 受彎構(gòu)件撓度計(jì)算受彎構(gòu)件撓度計(jì)算21(a)Ma

14、f0(b)EI2EI(B)M01線性；線性；2非線性。非線性。第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理Bs 荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下的受彎構(gòu)件荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下的受彎構(gòu)件的短期剛度的短期剛度B 按按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長(zhǎng)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長(zhǎng)期作用影響的抗彎剛度期作用影響的抗彎剛度Blqg384)(540kkfB 鋼筋混凝土梁的撓度計(jì)算鋼筋混凝土梁的撓度計(jì)算對(duì)于簡(jiǎn)支梁承受均布荷載作用時(shí)，其跨中撓度：對(duì)于簡(jiǎn)支梁承受均布荷載作用時(shí)，其跨中撓度：EIlqg384)(540kkf用材料力學(xué)的公式：用材料力學(xué)的公式：第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1. 短期剛度短期剛度 Bs的

15、計(jì)算的計(jì)算fE20sss5.3162.015.1rhAEB8-230fff)(bhhbbr式中：式中：2. 長(zhǎng)期剛度長(zhǎng)期剛度 B的計(jì)算的計(jì)算)258( sBB 撓度增大系數(shù)撓度增大系數(shù)， = 2.0 0.4 / ；第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3. 最小剛度原則最小剛度原則v受彎構(gòu)件在正常使用狀態(tài)下，沿長(zhǎng)度方向的剛度是受彎構(gòu)件在正常使用狀態(tài)下，沿長(zhǎng)度方向的剛度是變化的。變化的。v取同一彎矩符號(hào)區(qū)段內(nèi)的最小剛度作為等效剛度，取同一彎矩符號(hào)區(qū)段內(nèi)的最小剛度作為等效剛度， 按材料力學(xué)的方法計(jì)算。按材料力學(xué)的方法計(jì)算。B1minBBminMBminMlmaxBAgk+qk(a)(b)-

16、+gk+qkBminBmin(a)(a)第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理v 提高剛度的有效措施提高剛度的有效措施 ： 增大增大h；增加增加As ；增加增加 。第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理8.4 耐久性設(shè)計(jì)耐久性設(shè)計(jì)8.4.1 結(jié)構(gòu)工作環(huán)境分類結(jié)構(gòu)工作環(huán)境分類環(huán)境類別環(huán)境類別說明說明一一室內(nèi)正常環(huán)境：無侵蝕性介質(zhì)室內(nèi)正常環(huán)境：無侵蝕性介質(zhì),無高溫高濕影響無高溫高濕影響,不與土壤直接接觸的環(huán)境不與土壤直接接觸的環(huán)境二二a室內(nèi)潮濕環(huán)境、露天環(huán)境及無侵蝕性水或土壤直室內(nèi)潮濕環(huán)境、露天環(huán)境及無侵蝕性水或土壤直接接觸的環(huán)境接接觸的環(huán)境b嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的露天環(huán)境及與無侵蝕的水

17、或土嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的露天環(huán)境及與無侵蝕的水或土壤直接接觸的環(huán)境壤直接接觸的環(huán)境三三使用除冰鹽的環(huán)境、嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)冬季的水位使用除冰鹽的環(huán)境、嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)冬季的水位變動(dòng)環(huán)境、濱海室外環(huán)境變動(dòng)環(huán)境、濱海室外環(huán)境四四海水環(huán)境（海水潮汐區(qū)、浪濺區(qū)、海面大氣區(qū)、海水環(huán)境（海水潮汐區(qū)、浪濺區(qū)、海面大氣區(qū)、海水水下區(qū)）海水水下區(qū)）五五受人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境受人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理8.4. 結(jié)構(gòu)耐久性等級(jí)結(jié)構(gòu)耐久性等級(jí)級(jí)級(jí)特別重要建筑結(jié)構(gòu)特別重要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限設(shè)計(jì)使用年限 年年級(jí)級(jí)一般建筑結(jié)構(gòu)一般建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限年設(shè)計(jì)使用年限年

18、級(jí)級(jí)易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)使用年限年設(shè)計(jì)使用年限年級(jí)級(jí)臨時(shí)性建筑結(jié)構(gòu)臨時(shí)性建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限年設(shè)計(jì)使用年限年第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理8.4. 對(duì)混凝土的基本要求對(duì)混凝土的基本要求.一類三類環(huán)境中，設(shè)計(jì)使用年限年時(shí)基本一類三類環(huán)境中，設(shè)計(jì)使用年限年時(shí)基本要求見下表。要求見下表。環(huán)境環(huán)境類別類別最大水最大水灰比灰比最小水泥用量最小水泥用量（）（）最低混凝土最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí)最大氯離最大氯離子含量子含量最大堿含最大堿含量量一一.不限制不限制二二a.b.三三.-3kg m %第 8 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.一類環(huán)境中，設(shè)計(jì)使用年限年時(shí)控制更嚴(yán)。一類環(huán)境中，設(shè)計(jì)使用年限年時(shí)控制更嚴(yán)。.二三類環(huán)境中，設(shè)計(jì)使用年限年時(shí)應(yīng)采取二三類環(huán)境中，設(shè)計(jì)使用年限年時(shí)應(yīng)采取專門措施。專門措施。.嚴(yán)