混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第9章

第九章混凝土結(jié)構(gòu)的變形與裂縫驗(yàn)算9.1概述9.2裂縫驗(yàn)算9.3變形驗(yàn)算9.3混凝土構(gòu)件的延性9.4混凝土構(gòu)件的耐久性9.1概述正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算特點(diǎn)

a.荷載組合、b.時(shí)間效應(yīng)裂縫控制的目的和要求

目的：外觀要求、耐久性要求要求：三級抗裂變形控制的目的和要求

目的：使用功能、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、心理要求等要求：允許變形值正常使用極限狀態(tài)要求

a.構(gòu)造措施、b.裂縫控制、c.變形控制9.2裂縫驗(yàn)算裂縫的成因與機(jī)理引起裂縫的原因很多，主要有：

1.混凝土收縮或溫度變形受到約束；

2.施工措施不當(dāng)；

3.基礎(chǔ)不均勻沉降；

4.鋼筋銹蝕；

5.荷載作用；9.2裂縫驗(yàn)算9.2裂縫驗(yàn)算裂縫控制一級抗裂：嚴(yán)格不裂；二級抗裂：一般不裂；三級抗裂：可以開裂；9.2裂縫驗(yàn)算裂縫的出現(xiàn)與分布規(guī)律9.2裂縫驗(yàn)算裂縫驗(yàn)算平均裂縫間距平均裂縫寬度對受彎、軸拉偏心受力構(gòu)件取最大裂縫寬度9.3變形驗(yàn)算短期剛度的計(jì)算平均曲率：短期剛度：9.3變形驗(yàn)算長期剛度的計(jì)算最小剛度原則與變形驗(yàn)算

在彎矩同號的范圍內(nèi)，取最小剛度，按彈性方法計(jì)算構(gòu)件的變形。sB+MKMqMKB)1-=（q9.4混凝土構(gòu)件的延性延性概念

結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或截面延性是指從屈服開始到達(dá)到最大承載力或達(dá)到以后而承載力還沒有顯著下降期間的變形能力。即延性是反映構(gòu)件的后期變形能力。

“后期”是指從鋼筋開始屈服進(jìn)入破壞階段直到最大承載能力時(shí)的整個(gè)程。9.4混凝土構(gòu)件的延性要求延性的目的1、滿足抗震方面的要求；2、防止脆性破壞；3、在超靜定結(jié)構(gòu)中，適應(yīng)外界的變化；4、使超靜定結(jié)構(gòu)能充分的進(jìn)行內(nèi)力重分布。9.4混凝土構(gòu)件的延性

1、限制縱向受拉鋼筋的配筋率；

2、規(guī)定受壓鋼筋和受拉鋼筋的最小比例；

3、在彎矩較大區(qū)段適當(dāng)加密箍筋。延性的計(jì)算影響延性的因素

混凝土極限壓應(yīng)變和受壓區(qū)高度兩個(gè)綜合因素。（縱向鋼筋配筋率、混凝土極限壓應(yīng)變、鋼筋屈服強(qiáng)度及混凝土強(qiáng)度等）提高延性的措施9.5混凝土構(gòu)件的耐久性耐久性問題CO2,Cl-等9.5混凝土構(gòu)件的耐久性耐久性的概念

指結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在正常維護(hù)條件下，不需要進(jìn)行大修和加固滿足，而滿足正常使用和安全功能要求的能力。耐久性的設(shè)計(jì):

主要是依據(jù)結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別、設(shè)計(jì)使用年限及考慮對混凝土材料的基本要求。9.5混凝土構(gòu)件的耐久性耐久性的影響因素1、內(nèi)部因素：混凝土強(qiáng)度、滲透性、保護(hù)層厚度、水泥品種、標(biāo)號和用量、外加劑等；2、外部因素：環(huán)境溫度、濕度、CO2含量、侵蝕性介質(zhì)等。9.5混凝土構(gòu)件的耐久性

碳化是混凝土中性化的形式，是指大氣中的二氧化碳（CO2）不斷向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，并與其中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使混凝土的PH值低。混凝土的碳化

碳化對混凝土本身無害，其主要是當(dāng)碳化至鋼筋表面，氧化膜被破壞形成鋼筋銹蝕的必要條件，同時(shí)含氧水份侵入形成鋼筋銹蝕的充分條件，從而加劇混凝土開裂，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。9.5混凝土構(gòu)件的耐久性影響碳化的主要因素1、環(huán)境因素、2、材料本身的性質(zhì)。延緩碳化的措施1、合理設(shè)計(jì)混凝土的配合比；2、提高混凝土的密實(shí)度、抗?jié)B性；3、規(guī)定鋼筋保護(hù)層的最小厚度；4、采用覆蓋面層9.5混凝土構(gòu)件的耐久性鋼筋的銹蝕

鋼筋銹蝕是一個(gè)電化學(xué)過程，因此銹蝕主要取決于氧氣通過混凝土保護(hù)層向鋼筋表面的陰極的擴(kuò)散速度，而這種擴(kuò)散速度主要取決于混凝土的密實(shí)度。氧氣和水份是鋼筋銹蝕必要條件。鋼筋銹蝕對混凝土結(jié)構(gòu)損傷過程：坑蝕—環(huán)蝕—暴筋—結(jié)構(gòu)失效。防止鋼筋的措施1、增加混凝土的密實(shí)性和混凝土的保護(hù)層厚度。2、采用涂面層、鋼筋阻銹劑、涂層鋼筋、對鋼筋采用陰極防護(hù)法等。9.5混凝土構(gòu)件的耐久性耐久性設(shè)計(jì)

耐久性設(shè)計(jì)的目的是指在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在正常維護(hù)下，必須保持適合于使用，滿足既定功能的要求。耐久性設(shè)計(jì)的基本原則是根據(jù)結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別和設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)。保證耐久性的措施1、規(guī)定最小保護(hù)層厚度；2、滿足混凝土的基本要求；控制最大水灰比、最小水泥用量、最低強(qiáng)度等級、最大氯離子含量以及最大堿含量。9.5混凝土構(gòu)件的耐久性保證耐久性的措施

3、裂縫控制：一級：嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；二級：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；三級：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。

4、其他措施；

對環(huán)境較差的構(gòu)件，宜采用可更換或易更換的構(gòu)件；對于暴露在