混凝土构件的变形及裂缝宽度验算ppt课件

1、 钢筋混凝土构件的变形、裂痕钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性及混凝土构造的耐久性主要内容主要内容 钢筋混凝土受弯构件的挠度钢筋混凝土受弯构件的挠度验算验算 钢筋混凝土构件的裂痕宽度钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算验算 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性 混凝土构造的耐久性混凝土构造的耐久性 重点重点 钢筋混凝土受弯构件的挠度钢筋混凝土受弯构件的挠度验算验算 钢筋混凝土构件的裂痕宽度钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算验算 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性本章主要内容及重点本章主要内容及重点钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久

2、性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 1. 截面抗弯刚度的概念及定义截面抗弯刚度的概念及定义 资料力学中，匀质弹性资料梁的跨中挠度为资料力学中，匀质弹性资料梁的跨中挠度为 式中式中 S 挠度系数，是与荷载类型和支承条件有关的系挠度系数，是与荷载类型和支承条件有关的系数；数； EI梁截面的抗弯刚度；梁截面的抗弯刚度； 截面曲率，即沿构件轴线单位长度的转角。截面曲率，即沿构件轴线单位长度的转角。 由于是匀质弹性资料，所以当梁的截面尺寸确定后，其抗由于是匀质弹性资料，所以当梁的截面尺寸确定后，其抗弯刚度为常

3、量，挠度弯刚度为常量，挠度 f 与与M 成线性关系。成线性关系。 对混凝土构件，由于资料的非弹性性质，受拉区裂痕的存对混凝土构件，由于资料的非弹性性质，受拉区裂痕的存在以及混凝土的徐变等特性，梁的抗弯刚度不再是常数，其在以及混凝土的徐变等特性，梁的抗弯刚度不再是常数，其主要特点如下：主要特点如下： 2200MlfSS lEI钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 截面抗弯刚度随荷载的添加而减少； 沿构件跨度，弯矩在变化，截面抗弯刚度也在变化； 抗弯刚度随荷载作用时间的增长而减小

4、。 钢筋混凝土受弯构件的M 关系曲线受诸多要素影响，目前尚难以给出明确的解析表达式。 适筋梁适筋梁M M关系曲线关系曲线 针对上述问题，处理方法为： 对要求不出现裂痕的构件，可近似地把混凝土开裂前的M曲线视为直线，它的斜率就是截面弯曲刚度，取为 0.85 EcI0。对开裂后的构件，经过一定的实际分析与钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算实验研讨，确定构件的短期刚度实验研讨，确定构件的短期刚度BsBs； 取最大弯矩区段一定范围内的平均刚度作为全梁的抗弯刚度；取最大弯矩区段一定范

5、围内的平均刚度作为全梁的抗弯刚度； 思索长期荷载的影响，对短期刚度思索长期荷载的影响，对短期刚度BsBs予以折减，以计算构件正予以折减，以计算构件正常运用阶段的挠度。常运用阶段的挠度。 2. 2. 短期刚度短期刚度BsBs 1 1平均曲率平均曲率 根据平均应变符合平截面假定，可得平均曲率为根据平均应变符合平截面假定，可得平均曲率为smcm01rhr 平均曲率半径；平均曲率半径；sm、cm 纵向受拉钢筋重心处的平均拉应变和受压区边缘纵向受拉钢筋重心处的平均拉应变和受压区边缘混凝土的平均压应变；混凝土的平均压应变；钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造

6、的耐久性梁纯弯段内各截面应变及裂痕分布梁纯弯段内各截面应变及裂痕分布9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算0ssmcmMhMB那那么么 h0截面的有效高度。截面的有效高度。钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 2裂痕截面的应变 s、csssEcccccEE， 对正常运用阶段的受弯构件，截面的应力形状为：对正常运用阶段的受弯构件，截面的应力形状为：受弯构件裂痕截面处的应力受弯构件裂痕截面处的应力裂痕截面处的钢筋应力：裂痕截面处的钢筋应力：ss0MA h

7、钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 对对As 取矩可求得裂痕截面混凝土受压区边缘处的应力取矩可求得裂痕截面混凝土受压区边缘处的应力 c ：2cff00cf00()()Mbb hbxhbh c2f00()Mbh 式中，式中， 为受压区翼缘的加强系数，当为受压区翼缘的加强系数，当 时，时，取取fff0()bb hbh f00.2hh f00.2hh 3平均应变 sm、cm 设平均应变等于裂痕截面的应变乘以应变不均匀系数，那么ssmssss0MEE A hccmcccc2cf00

8、c()MEbhE 钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 取取 ，那么，那么f0c() / cm20cMbh E于是于是0ssmcm23s0s0c11MhMBAh Ebh E取取scEEE22ss0ss0sssE0cE AhE AhBE Abh E 3. 参数参数、 和和 的表达式的表达式钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 1 1裂痕截面处内力臂长度系数裂痕

9、截面处内力臂长度系数 ，可近似取为，可近似取为0.870.87； 2 2受拉钢筋应变不均匀系数受拉钢筋应变不均匀系数 系数系数 的物理意义就是反映裂痕间受拉混凝土对纵向受拉钢筋的物理意义就是反映裂痕间受拉混凝土对纵向受拉钢筋应变的影响程度。与裂痕间拉区混凝土参与任务的程度、钢筋的数量、应变的影响程度。与裂痕间拉区混凝土参与任务的程度、钢筋的数量、钢筋的粘结性能以及钢筋的布置等要素有关。可近似取：钢筋的粘结性能以及钢筋的布置等要素有关。可近似取：纯弯区段内钢筋应变分布纯弯区段内钢筋应变分布tktes1.1 0.65 f 式中，式中， te为按有效受拉混凝土截为按有效受拉混凝土截面积计算的纵向受拉

10、钢筋配筋率面积计算的纵向受拉钢筋配筋率steteAA当当 te0.01时，取时，取te=0.01钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 Ate 有效受拉混凝土截面面积有效受拉混凝土截面面积 对受弯、偏拉、偏压构件：对受弯、偏拉、偏压构件：Ate = 0.5bh+(bf-b)hf 对轴拉构件：对轴拉构件：Ate = bh 当当 1.0时，取时，取 =1.0 ；对直接接受反；对直接接受反复荷载的构件，取复荷载的构件，取 =1.0 。 3系数系数 根据实验结果得：根据实验结果得： 有

11、效受拉混凝土面积有效受拉混凝土面积f60.21 3.5EE 钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 4 4短期刚度短期刚度BsBs的计算公式的计算公式fE20sss5 . 3162 . 015. 1rhAEB式中式中tktes1.1 0.65 f ssteteff0.010.5()AAAbhbb hqss00.87MAh，当，当 时，取时，取fff0()bb hbh f00.2hh f00.2hh scEEE，0.21s0Abh钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋

12、混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 4. 受弯构件的截面刚度B 在荷载长期作用下，构件截面抗弯刚度将会降低，致使构件的挠度增大。 1抗弯刚度降低的缘由： 受压区混凝土发生徐变； 裂痕间受拉混凝土的应力松弛、混凝土和钢筋的滑移徐变，使受拉混凝土不断退出任务； 裂痕不断向上开展，使其上部原来受拉的混凝土脱离任务，使内力臂减小； 由于受拉区和受压区混凝土的收缩不一致，使梁发生翘曲，亦将导致曲率的增大和刚度的降低； 一切影响混凝土徐变和收缩的要素都将影响刚度的降低。钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形

13、、裂痕及混凝土构造的耐久性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 2截面刚度截面刚度B 钢筋混凝土受弯构件的挠度应按荷载效应的准永久组合并思索荷载钢筋混凝土受弯构件的挠度应按荷载效应的准永久组合并思索荷载长期作用的影响进展计算。长期作用的影响进展计算。 用准永久组合下的用准永久组合下的Mq，用思索长期作用影响的刚度，用思索长期作用影响的刚度B计算计算 用准永久组合下的用准永久组合下的Mq，用短期刚度，用短期刚度Bs 计算，思索荷载长期作用的计算，思索荷载长期作用的影响，挠度应乘以放大系数影响，挠度应乘以放大系数2q 0M lfSB2q 0sM lfSB 两式结果应相等

14、两式结果应相等22q 0q 0sM lM lSSBB钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 那么有：那么有：20.4sBB 式中，式中， 5. 最小刚度原那么与挠度计算最小刚度原那么与挠度计算 如前所述，钢筋混凝土受弯构件的抗弯刚度沿梁长是变化的。为简化如前所述，钢筋混凝土受弯构件的抗弯刚度沿梁长是变化的。为简化计算，计算，在挠度计算时采用了在挠度计算时采用了“最小刚度原那么，即：最小刚度原那么，即： 在简支梁全跨长范围内，用弯矩最大处的截面抗弯刚度亦即最小刚在简支梁全跨长范围

15、内，用弯矩最大处的截面抗弯刚度亦即最小刚度作为全梁的抗弯刚度，用资料力学中不思索剪切变形影响的公式来度作为全梁的抗弯刚度，用资料力学中不思索剪切变形影响的公式来计算挠度。这个原那么称为计算挠度。这个原那么称为“最小刚度原那么。最小刚度原那么。 对延续梁，可分别取最大正弯矩和最大负弯矩截面的刚度作为正负弯对延续梁，可分别取最大正弯矩和最大负弯矩截面的刚度作为正负弯矩区段的刚度。矩区段的刚度。 采用最小刚度，挠度计算值偏大；不思索剪切变形影响，挠度计算采用最小刚度，挠度计算值偏大；不思索剪切变形影响，挠度计算钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久

16、性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算值偏小。二者影响大致可以抵消。值偏小。二者影响大致可以抵消。 钢筋混凝土受弯构件的挠度计算钢筋混凝土受弯构件的挠度计算 钢筋混凝土受弯构件的挠度应按荷载效应的准永久组合并思索钢筋混凝土受弯构件的挠度应按荷载效应的准永久组合并思索荷载长期作用的影响进展计算。荷载长期作用的影响进展计算。沿梁长的刚度和曲率分布沿梁长的刚度和曲率分布 2q 0M lfSfB 对国内外约对国内外约350根实根实验梁验算结果，计算值与验梁验算结果，计算值与实验值符合较好。因此，实验值符合较好。因此，采用采用“最小刚度原那么是最小刚度原那么是可以满足工程要求

17、的。可以满足工程要求的。钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 6. 对受弯构件挠度验算的讨论 1影响短期刚度 Bs 的要素 Mq 越大， Bs 越小； 增大， Bs略有提高； 截面外形的影响，带翼缘的截面， Bs有所增大； 在常用配筋率下，提高混凝土强度等级对Bs的作用不大； 增大截面高度可有效提高 Bs 。 2配筋率对承载力和挠度的影响 在适筋梁范围内，提高配筋率可满足承载力要求，但对抗弯刚度提高不大。 3跨高比 加大截面高度是提高截面抗弯刚度(减小挠度的最有效方法。钢筋混

18、凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件的挠度验算 根据根据 f f ，可算出满足挠度要求不需求进展验算挠度的跨，可算出满足挠度要求不需求进展验算挠度的跨高比高比 l0/h。所以，梁截面高度通常是由挠度控制的，普通情况下取：。所以，梁截面高度通常是由挠度控制的，普通情况下取：l0/h=1018。 4混凝土构造构件的变形限值混凝土构造构件的变形限值 f 的提出主要基于以下四个方面的思索：的提出主要基于以下四个方面的思索： 保证建筑的运用功能要求；保证建筑的运用功能要求； 防止对构造构件产生不良影响

19、；防止对构造构件产生不良影响； 防止对非构造构件产生不良影响；防止对非构造构件产生不良影响； 保证运用者的觉得在可接受的程度之内。保证运用者的觉得在可接受的程度之内。钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.2 钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算9.2 钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算 1. 裂痕的出现、分布和开展裂痕的出现、分布和开展 裂痕出现前，受拉钢筋与混凝土共同受力，二者应变一裂痕出现前，受拉钢筋与混凝土共同受力，二者应变一样。样。 在最大弯矩区段，当受拉区边缘混凝土到达极限拉应变在最大

20、弯矩区段，当受拉区边缘混凝土到达极限拉应变时，出现第一批裂痕。时，出现第一批裂痕。 裂痕出现后，裂痕处的受拉混凝土退出任务，裂痕出现后，裂痕处的受拉混凝土退出任务， c= 0，原，原来混凝土承当的拉力转移给受拉钢筋承当，来混凝土承当的拉力转移给受拉钢筋承当， s 突增，裂痕两突增，裂痕两边的混凝土回缩，但混凝土与钢筋的粘结力阻止混凝土回缩，边的混凝土回缩，但混凝土与钢筋的粘结力阻止混凝土回缩，混凝土的拉应力随分开裂痕的间隔增大而增大，钢筋的拉应混凝土的拉应力随分开裂痕的间隔增大而增大，钢筋的拉应力随之而逐渐减小，当粘结力累积长度又称传送长度到力随之而逐渐减小，当粘结力累积长度又称传送长度到达一

21、定值后，钢筋和混凝土又具有一样的拉应变。达一定值后，钢筋和混凝土又具有一样的拉应变。 随着荷载的增大，原有的裂痕中间又出现新的裂痕。随着荷载的增大，原有的裂痕中间又出现新的裂痕。 如此开展，裂痕间距越来越小，直到裂痕间距小到裂痕间如此开展，裂痕间距越来越小，直到裂痕间距小到裂痕间的粘结力的粘结力钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.2 钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.2 钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算钢筋混凝土构件的裂痕

22、宽度验算累积不能使混凝土到达抗拉强度而开裂，这时裂痕累积不能使混凝土到达抗拉强度而开裂，这时裂痕“出齐，再不会有出齐，再不会有新的裂痕出现，裂痕的分布处于稳定形状。新的裂痕出现，裂痕的分布处于稳定形状。 继续增大荷载，新的裂痕不会出现，原有的裂痕不断扩展。继续增大荷载，新的裂痕不会出现，原有的裂痕不断扩展。 几点阐明：几点阐明： 1 1实际上裂痕间距等于粘结力的传送长度实际上裂痕间距等于粘结力的传送长度 l l ，但实践中裂痕两边，但实践中裂痕两边的混凝土与钢筋之间存在一定的相对滑移，部分粘结力遭到破坏，故平的混凝土与钢筋之间存在一定的相对滑移，部分粘结力遭到破坏，故平均裂痕间距均裂痕间距 l

23、m lm稍大于稍大于 l l ，普通为，普通为 lm=1.5l lm=1.5l。 2 2粘结力传送长度粘结力传送长度 与以下要素有关：与以下要素有关： 混凝土的粘结强度；混凝土的粘结强度； 钢筋外形；钢筋外形； 单位钢筋面积的周长；单位钢筋面积的周长； 受拉钢筋的配筋率。受拉钢筋的配筋率。钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.2 钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算 3 3在长期荷载作用下，由于混凝土徐变及拉应力松弛，裂痕宽度会在长期荷载作用下，由于混凝土徐变及拉应力松弛，裂痕宽度会进一步增大。进一步增大。 4 4受

24、弯构件的裂痕宽度指的是受拉钢筋重心程度处构件侧外表上混受弯构件的裂痕宽度指的是受拉钢筋重心程度处构件侧外表上混凝土的裂痕宽度。凝土的裂痕宽度。 2. 2. 平均裂痕间距平均裂痕间距 轴心受拉构件粘结应力传送长轴心受拉构件粘结应力传送长度度由平衡条件得由平衡条件得sss1stkteAAf Asss1smAAultktemfAlu钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.2 钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算tkm1mtete31.58fddllk 上式阐明，当配筋率一样时，钢筋直径越细，裂痕间距越小，裂痕宽度也越上式阐明

25、，当配筋率一样时，钢筋直径越细，裂痕间距越小，裂痕宽度也越小，即裂痕的分布与开展细而密。小，即裂痕的分布与开展细而密。 但上式中，当但上式中，当 d/te趋于零时，裂痕间距也趋于零，这与实践不符。趋于零时，裂痕间距也趋于零，这与实践不符。 实验阐明，当实验阐明，当 d/te很大时，裂痕间距趋于某一常数，且与混凝土维护层厚很大时，裂痕间距趋于某一常数，且与混凝土维护层厚度以及钢筋有效约束区有关。此外，采用带肋变形钢筋时比用光圆钢筋时的平均度以及钢筋有效约束区有关。此外，采用带肋变形钢筋时比用光圆钢筋时的平均裂痕间距要小些，钢筋外表特征对平均裂痕间距的影响可用钢筋的等效直径裂痕间距要小些，钢筋外表

26、特征对平均裂痕间距的影响可用钢筋的等效直径 deq 替代替代d。为此，对上式进展如下修正：。为此，对上式进展如下修正：eqm21tedlk ck 对于常用的带肋钢筋，对于常用的带肋钢筋， 给出的平均裂痕间距给出的平均裂痕间距 lm lm 的计算公式的计算公式为：为：钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.2 钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算对轴心受拉构件：对轴心受拉构件：eqmte1.1(1.90.08)dlc对受弯、偏拉、偏压构件：对受弯、偏拉、偏压构件：eqmte1.0(1.90.08)dlc式中式中, c为混

27、凝土维护层厚度，为混凝土维护层厚度，c 65时，取时，取c = 65； deq 为受拉纵筋等效直径，为受拉纵筋等效直径， ； 2eqiiiiinddnd te 为按有效受拉混凝土面积计算的受拉纵筋配筋率：为按有效受拉混凝土面积计算的受拉纵筋配筋率：对轴心受拉构件：对轴心受拉构件： ；steAbh对其他情况：对其他情况：steff0.010.5()Abhbb h i 为钢筋粘结特征系数，对变形钢筋取为钢筋粘结特征系数，对变形钢筋取1.0，光圆钢筋取，光圆钢筋取0.7；钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.2 钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算钢

28、筋混凝土构件的裂痕宽度验算 3. 平均裂痕宽度平均裂痕宽度 1平均裂痕宽度的计算公式平均裂痕宽度的计算公式 平均裂痕宽度等于平均裂痕间距内钢筋和混凝土的变形之差值。平均裂痕宽度等于平均裂痕间距内钢筋和混凝土的变形之差值。ctmmsm mctm msm msmscsm mcs mcms(1) wllllllE 平均裂痕宽度计算平均裂痕宽度计算图式图式 s裂痕截面处纵向钢筋的拉应力；裂痕截面处纵向钢筋的拉应力； 纵向钢筋应变不均匀系数；纵向钢筋应变不均匀系数； c裂痕间混凝土本身伸长对裂痕宽裂痕间混凝土本身伸长对裂痕宽度的影响系数，对受弯、偏心受压度的影响系数，对受弯、偏心受压构件取构件取0.77

29、，对其他构件取，对其他构件取0.85。式中：式中： 钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.2 钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算 2 2裂痕截面处的钢筋应力裂痕截面处的钢筋应力s s 受弯构件： qss00.87MAh 轴心受拉构件： qssNA 偏心受拉构件： ， ,qss0s()N eA ha0cseeya大、小偏心受拉构件钢筋应力计算图式大、小偏心受拉构件钢筋应力计算图式NqNqq0qMeN钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.2 钢筋混凝土构件的裂痕

30、宽度验算钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算 偏心受压构件： ，qss()NezA z20f00.870.12(1)() hzhe200011(/ )4000/slhehs 0seey，偏心受压构件钢筋应力计算图式偏心受压构件钢筋应力计算图式当当 时，取时，取 。 0/14lh s1.0，q0qMeNqNq钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.2 钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算 4.最大裂痕宽度及其验算最大裂痕宽度及其验算 1确定最大裂痕宽度的方法确定最大裂痕宽度的方法 “ 扩展系数扩展系数 扩展系数思索了两个方面的要

31、素：一是短期裂痕宽度的不均匀性；扩展系数思索了两个方面的要素：一是短期裂痕宽度的不均匀性；二是荷载长期效应的影响下，最大裂痕宽度会进一步加大。二是荷载长期效应的影响下，最大裂痕宽度会进一步加大。 2最大裂痕宽度的计算最大裂痕宽度的计算 钢筋混凝土构件的最大裂痕宽度应按荷载效应的准永久组合并思索荷钢筋混凝土构件的最大裂痕宽度应按荷载效应的准永久组合并思索荷载长期作用的影响进展计算。载长期作用的影响进展计算。 对轴心受拉构件：对轴心受拉构件： ，maxmwweqssmaxsmscmcrsste(1.90.08)lldwwlcEE s1.91.5lcr1.9 1.5 0.85 1.12.6652.7

32、钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.2 钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算钢筋混凝土构件的裂痕宽度验算 3 3最大裂痕宽度验算最大裂痕宽度验算 4 4减小裂痕宽度的措施减小裂痕宽度的措施 对偏心受拉构件：对偏心受拉构件： ，s1.91.5lcr1.9 1.5 0.852.42252.4 对受弯和偏压构件：对受弯和偏压构件： ，s1.661.5lcr1.66 1.5 0.771.9171.9maxlimww 采用较小的钢筋直径；采用较小的钢筋直径； 采用带肋钢筋；采用带肋钢筋； 适当增大配筋率；适当增大配筋率； 必要时采用预应力混凝土。必要时

33、采用预应力混凝土。钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性9.3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性 1.延性的概念延性的概念 构造、构件或截面的延性是指从屈服开场到到达最大承构造、构件或截面的延性是指从屈服开场到到达最大承载力或到达以后而承载力还没有显著下降期间的变形才干。载力或到达以后而承载力还没有显著下降期间的变形才干。即延性是反映构件的后期变形才干。即延性是反映构件的后期变形才干。 要求构造具有一定的延性，其目的在于：要求构造具有一定的延性，其目的在于： 吸收和耗散地震能量；吸收和

34、耗散地震能量； 防止脆性破坏；防止脆性破坏； 顺应超静定构造的地基沉降和温度变化；顺应超静定构造的地基沉降和温度变化； 使超静定构造可以充分地进展内力重分布。使超静定构造可以充分地进展内力重分布。 2.受弯构件的截面曲率延性系数受弯构件的截面曲率延性系数 1受弯构件截面曲率延性系数表达式受弯构件截面曲率延性系数表达式钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性MyMuu0.15Mu0M适筋梁适筋梁M 关系曲线关系曲线uy式中式中受拉钢筋开场屈服时的受拉钢筋开场屈服时的截面曲率；截面曲率；截面极限曲率。截面极限曲率。yuyyMycysf Ah0kh

35、0截面开场屈服时应变、应力图截面开场屈服时应变、应力图uuMsycuysf Ah0 xcx1cf截面破坏时应变、应力图截面破坏时应变、应力图9.3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性yy0(1- )k hcuucx 假定钢筋开场屈服时混凝土受压区的应力图形为三角形分布，由平假定钢筋开场屈服时混凝土受压区的应力图形为三角形分布，由平衡条件可求得受压区高度系数衡条件可求得受压区高度系数 k ： 对单筋截面对单筋截面 对双筋截面对双筋截面 由承载力计算公式

36、求得破坏时的受压区高度由承载力计算公式求得破坏时的受压区高度 x 和和 xc，0ucuyyc(1)k hx2()2EEEk22s0()2(/)()EEEkah y0ysys1c1c() f hf Af Axf bf y0c111c() f hxxf，钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性那么那么cu11cucucy0()fxf h 于是于是11cucyy(1)()fkf 2 2影响截面曲率延性的主要要素：影响截面曲率延性的主要要素： 纵向受拉钢筋配筋率越大，延性系数越小；纵向受拉钢筋配筋率越大

37、，延性系数越小； 受压钢筋配筋率越大，延性系数可增大；受压钢筋配筋率越大，延性系数可增大； 混凝土极限压应变增大，延性系数提高；混凝土极限压应变增大，延性系数提高； 混凝土强度等级提高，而钢筋屈服强度适当降低，延性系数有混凝土强度等级提高，而钢筋屈服强度适当降低，延性系数有所提高。所提高。 3 3提高截面曲率延性的措施：提高截面曲率延性的措施： 限制纵向受拉钢筋的配筋率，普通不应大于限制纵向受拉钢筋的配筋率，普通不应大于2.5%2.5%；受压区高度；受压区高度 钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性9.3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截

38、面延性 x (0.250.35)h0 ； 规定受压钢筋和受拉钢筋的最小比例，普通使 0.30.5； 在弯矩较大的区段适当加密箍筋，约束混凝土提高cu。 2.偏心受压构件的截面曲率延性分析 影响偏心受压构件截面曲率延性的要素除了受弯构件的已有要素外，还存在着轴向压力。轴力的影响通常用轴压比 n=N/fcA 表示。由于轴压力的存在，破坏时截面的混凝土受压区高度 x 较受弯构件为大，截面曲率延性降低较多。 工程实践中，提高偏心受压构件截面曲率延性的主要措施是： 规定轴压比限值； 规定加密箍筋的要求及区段。ss/AA钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的

39、耐久性9.4 混凝土构造的耐久性混凝土构造的耐久性9.4 混凝土构造的耐久性混凝土构造的耐久性 1. 耐久性的概念与主要影响要素耐久性的概念与主要影响要素 1混凝土构造的耐久性混凝土构造的耐久性 构造的耐久性是指构造在设计运用年限内，在正常维护下，构造的耐久性是指构造在设计运用年限内，在正常维护下，不需求进展维修加固而坚持适宜于运用的才干。不需求进展维修加固而坚持适宜于运用的才干。 2影响耐久性的主要要素影响耐久性的主要要素 内部要素：混凝土的强度、密实度、内部要素：混凝土的强度、密实度、 水泥用量、水灰比、水泥用量、水灰比、氯离子及碱含量、外加剂用量、维护层厚度等；氯离子及碱含量、外加剂用量

40、、维护层厚度等； 外部要素：环境条件，主要包括温度、湿度、外部要素：环境条件，主要包括温度、湿度、CO2含量、含量、侵蚀剂介质等；侵蚀剂介质等； 其他要素：设计构造上的缺陷、施工质量差、运用中其他要素：设计构造上的缺陷、施工质量差、运用中维修不当等。维修不当等。 这些要素综协作用的结果使构造的耐久性下降，其中最主这些要素综协作用的结果使构造的耐久性下降，其中最主要的表现是要的表现是钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性混凝土的碳化和钢筋的锈蚀。混凝土的碳化和钢筋的锈蚀。 2. 混凝土的碳化及钢筋的锈蚀混凝土的碳化及钢筋的锈蚀 混凝土的碳化及

41、钢筋的锈蚀是影响混凝土构造耐久性的最主要的综混凝土的碳化及钢筋的锈蚀是影响混凝土构造耐久性的最主要的综合要素。合要素。 混凝土的碳化是指：混凝土中的高碱性被周围酸性介质混凝土的碳化是指：混凝土中的高碱性被周围酸性介质 CO2等等所中和，使其碱度降低的景象。所中和，使其碱度降低的景象。 碳化本身对混凝土无害，它影响耐久性的缘由是：由于混凝土中的碳化本身对混凝土无害，它影响耐久性的缘由是：由于混凝土中的高碱性，会在钢筋的外表构成氧化膜，它能有效地维护钢筋。当混凝土高碱性，会在钢筋的外表构成氧化膜，它能有效地维护钢筋。当混凝土的碳化触及钢筋外表时，氧化膜遭到破坏，一旦水分侵入，钢筋就会锈的碳化触及钢

42、筋外表时，氧化膜遭到破坏，一旦水分侵入，钢筋就会锈蚀。蚀。 氧化膜的破坏是钢筋锈蚀的必要条件，含氧水份侵入是钢筋锈蚀的氧化膜的破坏是钢筋锈蚀的必要条件，含氧水份侵入是钢筋锈蚀的充分条件。充分条件。9.4 混凝土构造的耐久性混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性钢筋混凝土构件的变形、裂痕及混凝土构造的耐久性 混凝土的碳化从构件外表开场向内开展，到维护层完全碳化，所需混凝土的碳化从构件外表开场向内开展，到维护层完全碳化，所需求的时间与碳化速度、混凝土维护层厚度、混凝土密实性以及覆盖层情求的时间与碳化速度、混凝土维护层厚度、混凝土密实性以及覆盖层情况等要素有关。裂痕的存在会加速混凝土的碳化。况等要素有关。裂痕的存在会加速混凝土的碳化。 减小碳化的措施有：减小碳化的措施有： 合理设计混凝土的配合比；合理设计混凝土的配合比； 提高混凝土的密实度、抗渗性；提高混凝土的密实度、抗渗性； 规定钢筋维护层的最小厚度；规定钢筋维护层的最小厚度； 采用覆盖面层水泥砂浆或涂料等。采用覆盖面层水泥砂浆或涂料等。 钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土构造耐久性的最关键问题，钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土构造耐久性的最关键问题， 它是一个电它是一个电化学腐蚀过程，即阳极和阴极反响过程。因此锈蚀主要取决于