混凝土结构设计原理课件(按新规范GB5编写)变形和裂缝

1、第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计本章主要内容本章主要内容9.1 概述概述9.2 裂缝宽度裂缝宽度验算验算9.3 变形变形验算验算9.4 混凝土结构的混凝土结构的耐久性耐久性混凝土结构设计原理（第混凝土结构设计原理（第2 2版）配套课件，邵永健主编，北京大学出版社版）配套课件，邵永健主编，北京大学出版社20132013年年8 8月出版月出版第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计保证保证适用性适用性和和耐久性耐久性。主要是主要是裂缝宽度裂缝宽度、受弯构件的、受弯构件的挠度挠度。一是一是荷载荷载采用准永久组合、或标准组合；采用准永久组合、或标准组合；二是二是材料强度材料

2、强度采用标准值。采用标准值。裂缝宽度、变形等的裂缝宽度、变形等的限值限值。 见见P422P422附表附表1-151-15、 P423P423附表附表1-16 1-16 。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计环境环境类别类别钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构裂缝控制等级wlim裂缝控制等级wlim一三级0.30（0.4）三级0.20二a0.200.10二b二级三a三b一级附表附表1-15 最大裂缝宽度的限值（最大裂缝宽度的限值（mm）第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计构件类型构件类型挠度限值挠度限值吊车梁吊车梁手动吊车手动吊车l0/500电

3、动吊车电动吊车l0/600屋盖、楼盖屋盖、楼盖及楼梯构件及楼梯构件当当l09m时时l0/300（l0/400）P423P423附表附表1-16 受弯构件的挠度限值受弯构件的挠度限值正常使用极限状态正常使用极限状态荷载组合的效应设计值。荷载组合的效应设计值。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计qi-准永久系数准永久系数，民用建筑一般为，民用建筑一般为0.30.5。GjKqiQiK11mnjiSSS钢筋混凝土构件钢筋混凝土构件的的裂缝宽度裂缝宽度和和变形变形验算验算采用荷载采用荷载准永久组合准永久组合并考虑长期作用影响。并考虑长期作用影响。 第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐

4、久性设计荷载荷载引起的裂缝（引起的裂缝（约占约占20%20%非荷载非荷载因素引起的裂缝（因素引起的裂缝（约占约占80%80% 正正截面裂缝截面裂缝斜斜截面裂缝截面裂缝包括：温度变化、混凝土收缩、包括：温度变化、混凝土收缩、混凝土碳化、钢筋锈蚀膨胀混凝土碳化、钢筋锈蚀膨胀以及以及地基不均匀沉降地基不均匀沉降等等。分分为为第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计荷载荷载引起的裂缝（约占引起的裂缝（约占20%20%非荷载非荷载因素引起的裂缝（约占因素引起的裂缝（约占80% 80% 正截面裂缝正截面裂缝斜截面裂缝斜截面裂缝分分为为正截面裂缝正截面裂缝第一第一选直径小的变形钢筋；选直径小的变形

5、钢筋；第二第二增加配筋；增加配筋；第三第三施加预应力；施加预应力；加大截面尺寸加大截面尺寸或或提高混凝土强度等级的提高混凝土强度等级的效果非常小效果非常小。 第9章 变形、裂缝宽度验算与耐久性设计2 2、影响、影响l、w大小的本质因素大小的本质因素 粘结强度、钢筋表面积、保护层厚度。粘结强度、钢筋表面积、保护层厚度。1 1、l越大、越大、w越大越大3 3、减小、减小w的措施：的措施：（以以轴心受拉构件轴心受拉构件为例为例）N1=0NcrAB第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计N2=NcrAB第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计Ncr N32ll为通过为通过粘结应力粘

6、结应力 的的积累可使砼达积累可使砼达到到ft 的的长度长度。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计Ncr N3 N4 NqABClcrlcr第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计ABClcrlcr第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计：混凝土和钢筋的：混凝土和钢筋的应应变变沿构件长度基本上是沿构件长度基本上是均匀分布均匀分布的。的。：当构件最薄弱截面：当构件最薄弱截面的的混凝土混凝土达到达到抗拉强度抗拉强度时。时。：裂缝截面的：裂缝截面的混凝土混凝土退出工作退出工作，应力降为零；而裂缝截面的，应力降为零；而裂缝截面的钢筋应力突钢筋应力突增增DsDss；配筋率

7、越小，；配筋率越小，DsDss就越大。就越大。（以下（以下9 9款与前面图示分析一致，大致说一下即可）款与前面图示分析一致，大致说一下即可）第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计：随着距裂缝截面距：随着距裂缝截面距离的增加，离的增加，混凝土混凝土中的中的拉应力拉应力s sc逐渐增加；而逐渐增加；而钢筋钢筋中中的的拉应力拉应力则逐渐减小。则逐渐减小。：距裂缝截面：距裂缝截面 处，处，混凝土拉应力混凝土拉应力s sc又增大到又增大到 时，将出现新的裂缝。时，将出现新的裂缝。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计：从第一条（批）裂缝出现：从第一条（批）裂缝出现到到裂缝裂缝 全

8、部出齐全部出齐为为裂缝裂缝出现出现阶段，阶段，该阶段该阶段是是裂缝间距裂缝间距计算计算 的依据的依据。：如果：如果裂缝间的距离裂缝间的距离小于小于2 l，则，则不会出现新的裂缝。裂缝间距最终将稳定在（不会出现新的裂缝。裂缝间距最终将稳定在（l 2 l）之间，之间，平均间距可取平均间距可取1.5 l。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计：裂缝出齐后，荷载继续增：裂缝出齐后，荷载继续增加，加，混凝土回缩混凝土回缩，钢筋伸长钢筋伸长，两者间的，两者间的变形差变形差产生裂产生裂缝宽度，该过程称为缝宽度，该过程称为裂缝宽度裂缝宽度形成阶段，形成阶段，该阶段该阶段是是裂裂缝宽度缝宽度计算的依

9、据计算的依据。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计 同时同时离钢筋离钢筋越远越远的的混凝土混凝土，受到钢筋的，受到钢筋的约束作约束作用用越小越小，其，其回缩量回缩量就就越大越大，其位置处的，其位置处的裂缝宽度裂缝宽度就就越越大大，见下图：，见下图：第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计 钢筋表面处钢筋表面处的裂缝宽度大约只有的裂缝宽度大约只有构件表面处构件表面处裂裂缝宽度的缝宽度的1/51/3。Csd Cs是以是以7.5d为半径为半径的圆的范围的圆的范围-LJ 约束区约束区内内的裂缝的裂缝密而细密而细， 约束区约束区外外的裂缝的裂缝疏而宽疏而宽。第9章 混凝土构件的变

10、形、裂缝宽度验算与耐久性设计裂缝的出现、分布、开展以及裂缝间距和宽度具裂缝的出现、分布、开展以及裂缝间距和宽度具有很大的有很大的离散性离散性； 二是二是裂缝间距和宽度的统计平均值具有一定的裂缝间距和宽度的统计平均值具有一定的规律性规律性。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计目前，对于目前，对于裂缝宽度裂缝宽度计算有计算有两类两类方法、方法、三种三种理论：理论：半理论半经验法数理统计法粘结滑移理论无滑移理论裂缝综合理论规范GB50010采用该理论认为认为钢筋与砼间钢筋与砼间有粘结、有滑移有粘结、有滑移；裂缝宽度裂缝宽度是裂缝间距范围

11、内是裂缝间距范围内钢筋与混凝土的变形差钢筋与混凝土的变形差所所造成。造成。P304图图9.3(a)认为认为开裂后钢筋与砼间仍保持可靠粘结，开裂后钢筋与砼间仍保持可靠粘结，无无相对滑动相对滑动，裂缝宽度裂缝宽度是沿是沿裂缝深度裂缝深度存在的存在的应应变梯度变梯度所造成，所造成，保护层保护层越厚，越厚，构件表面构件表面裂缝裂缝越宽越宽。P304图图9.3(b)综合了综合了上述上述两种理论两种理论中影响裂缝宽度的中影响裂缝宽度的主要主要因素因素，并在，并在统计回归统计回归的基础上建立了实用的的基础上建立了实用的计算公式。计算公式。粘结粘结滑移理论滑移理论无滑移理论无滑移理论裂缝综合理论裂缝综合理论第

12、9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计Aflutm 5.15.1ssmtcrAAuAfllluAAmssssss21sc=0sc=ftss1ss2mss1ss2m12tssssAAf Ass第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计dKl1crdfmt83，钢筋直径越细，裂缝间距越小，钢筋直径越细，裂缝间距越小， 裂缝宽度也越小，裂缝宽度也越小， 这是控制这是控制“裂缝宽度裂缝宽度”的一个重要原则的一个重要原则。，裂缝间距裂缝间距与与纵筋纵筋砼保护层厚度砼保护层厚度cs 有关有关， 因此对上式修正如下因此对上式修正如下:dKl1crdKcKl1s2cr第9章 混凝土构件的变形

13、、裂缝宽度验算与耐久性设计上式中上式中的的d 改为改为deq第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计得：得：teeq12crdkckls式中：式中：第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计iidndndii2ieqi 纵筋的相对粘结特性系数， 普通钢筋中的光面钢筋i0.7， 带肋钢筋i1.0； 详见： 规范规范GB50010GB50010表表7.1.2-27.1.2-2第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计testeAAAte有效受拉有效受拉混凝土截面面积。混凝土截面面积。 对对轴拉轴拉构件，取构件截面面积；构件，取构件截面面积； 对对受弯受弯、偏压偏压和和偏拉

14、偏拉构件，见构件，见下图下图： 第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计矩形截面矩形截面T T形截面形截面倒倒T T形截面形截面I I形截面形截面第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计同时，同时，由试验数据分析得：由试验数据分析得：k2=1.9、k1=0.08。因此，因此，规范规范GB50010GB50010规定：规定：teeqscr08. 09 . 1dcl式中：式中：构件构件受力特征系数受力特征系数。轴拉构件取。轴拉构件取 1.1；其他受力构件均取；其他受力构件均取1.0； cs最外层最外层纵向受拉钢筋外边缘纵向受拉钢筋外边缘至至受拉区受拉区 底边底边的的距离距离(m

15、m)：当：当cs 65时取时取cs =65。crcrllwcmsmmcr)1 (lsmcmsm钢筋应变钢筋应变砼应变砼应变)1 (smcmc令ssm令第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计crssqccrcmlElwss式中式中:c由由试验数据试验数据分析得：对受弯、偏压分析得：对受弯、偏压 构件构件c=0.77，其他构件，其他构件c=0.85。 裂缝间纵向受拉钢筋裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀应变不均匀系数。系数。 sq按荷载按荷载准永久组合准永久组合计算的计算的裂缝截面裂缝截面纵向纵向 受拉钢筋受拉钢筋的应力的应力 。这里这里只是

16、对只是对、sq作了定义，等于多少尚未解决。作了定义，等于多少尚未解决。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计 当当1时取时取=1； 对对直接直接承受承受重复荷载重复荷载的构件，取的构件，取=1。 基于试验结果，基于试验结果，GB50010 规定：规定：sqtetk65. 01 . 1sf的的计算计算与与物理意义物理意义物理意义：物理意义：为裂缝间纵向受拉钢筋为裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀应变不均匀系数。系数。 反映了反映了裂缝间混凝土裂缝间混凝土参与参与受拉工作受拉工作的程度。的程度。 越小，越小，裂缝间混凝土裂缝间混凝土参与参与受拉工作的程度受拉工作的程度越高；越高； 1时，表明

17、时，表明裂缝间混凝土裂缝间混凝土完全退出工作。完全退出工作。 按荷载按荷载准永久组合准永久组合计算的计算的裂缝截面裂缝截面处处 纵向受拉钢筋纵向受拉钢筋的应力。的应力。sqsqANs第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计0ssqsqahAeNssqsqAhM087. 0s大偏心受拉构件内力臂近似取大偏心受拉构件内力臂近似取h0-as第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计zAzeNsqsqs020)1 (12. 087. 0hehzf0)(bhhbbfff当当hf 0.2h0时，取时，取hf =0.2h0且且z 0.87h0 2000400011hlhes当当l0/h 1

18、4时，取时，取 s =1.0第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计 实测表明：实测表明：裂缝宽度分布具有很大的裂缝宽度分布具有很大的离散性离散性。 令令 实测裂缝宽度实测裂缝宽度wi平均裂缝宽度平均裂缝宽度wm统计表明：统计表明： 的概率密度分布基本的概率密度分布基本符合正态分布。符合正态分布。 1.0 1.00 00.100.100.050.050.000.00 2.0 2.0第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计面积为面积为0.05，即具有，即具有95%95%的保证率的保证率。 1.01.00 00.100.100.050.050.000.00 2.02.0msmw

19、ww)645. 11 (max s荷载准永久组合下的荷载准永久组合下的裂缝扩大系数裂缝扩大系数统计表明：统计表明：对对受弯、偏压受弯、偏压构件构件 s =1.66; 对对轴拉、偏拉轴拉、偏拉构件构件 s =1.9。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计钢筋与砼间的钢筋与砼间的滑移徐变滑移徐变、受拉区混凝土的、受拉区混凝土的应力松弛应力松弛。混凝土的混凝土的收缩收缩。荷载荷载变动变动及及环境温度的变化环境温度的变化。wmax= l swm根据长期观测结果，根据长期观测结果， 第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计)08. 09 . 1 (teeqsssqcrmaxsdcE

20、w cr 构件受力特征系数，构件受力特征系数， 是前面四个系数是前面四个系数csl的乘积。的乘积。 对受弯和偏压构件对受弯和偏压构件 cr=1.9； 对偏拉构件对偏拉构件 cr 2.4 ； 对轴拉构件对轴拉构件 cr 2.7 。 对对e0 /h0 0.55的偏压的偏压构件，构件，可不可不验算验算裂缝宽度。裂缝宽度。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计（1）的应力sq。（2）直径d。（3）的外形。（4）的配筋率te。（5）的混凝土保护层厚度cs。（6）荷载性质。如长期作用 、反复荷载和动力荷载。 第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验

21、算与耐久性设计 满足满足耐久性耐久性要求。要求。 满足满足使用功能使用功能要求。要求。 满足满足外观外观和和使用者心理使用者心理的要求。的要求。 第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计 一级：要求不出现裂缝的构件。 按荷载标准组合进行计算时，构件受拉区的 混凝土中不应产生拉应力。 二级：要求不出现裂缝的构件。 按荷载标准组合进行计算时，构件受拉区的 混凝土中拉应力ftk。 三级：出现裂缝的构件。 钢筋混凝土构件按荷载准永久组合并考虑 长期作用影响的最大裂缝宽度wmaxwlim。 第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计式中式中 wmaxP308式（式（9-119-11）的

22、计算值；的计算值； wlim最大裂缝宽度限值，见最大裂缝宽度限值，见P422附表附表1-151-15。 wlim由由耐久性耐久性要求和要求和外观外观要求确定。要求确定。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计附表附表1-15 裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值（裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值（mm）环境环境类别类别钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构预应力混凝土结构预应力混凝土结构裂缝控制等级wlim裂缝控制等级wlim一三级0.30（0.4）三级0.20二a0.200.10二b二级三a三b一级第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计 改配改配直径小直径小根数多的根数多的变形变形钢

23、筋。钢筋。 当当措施措施采取后采取后仍不满足时，可仍不满足时，可增加增加钢筋面积钢筋面积。施加预应力。施加预应力。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计裂缝宽度验算的裂缝宽度验算的流程图流程图，见，见P310图图9-89-8裂缝宽度验算的裂缝宽度验算的例题例题，见，见P310 【例例9.19.1】第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计9.3 9.3 变形验算变形验算 9.3.1 9.3.1 钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁抗弯刚度抗弯刚度的特点的特点 fP244853845lEIMEIqlf23121481lEIMEIPlf22lSlEIMSfEIMMEI 第9章 混凝土构件的

24、变形、裂缝宽度验算与耐久性设计M 0弹性梁弹性梁 钢筋混凝土钢筋混凝土适筋适筋梁梁 McrMyMu中和轴中和轴随随荷载的增加荷载的增加而减小；而减小；随随时间的增加时间的增加而减小；而减小；沿沿构件跨度构件跨度是变化的。是变化的。随随配筋率的增加配筋率的增加而增加；而增加；Mqtg =BsBs =0.85EcI0Bs = tg = Mq / 第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计qMBs第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计下面由下面由适筋梁适筋梁第第阶段的阶段的 来推导来推导Bs的公式。的公式。几何关系几何关系物理关系物理关系平衡关系平衡关系lcr- cm lcrlc

25、r+ sm lcrrlcr( cm + sm)lcrMqMqh0由三角形相似得由三角形相似得01hrcmsm由数学可知由数学可知01hrcmsm中和轴中和轴第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计ssqsqsmEscEscqccqccm第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计wswscqs scqx xh0s ssqAsC h0Mqwswscqs scqx xh0s ssqAsC h0Mq第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计（由右图可得由右图可得）20qcqbhMwxs0sqsqhAMs第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计0sqsmhAEMs20

26、cq20ccq20cqccmbhEMbhEMbhEMwxwx0smcmh EssshAEB20第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计上式中上式中 的计算前面已解决，的计算前面已解决，按按P306P306式式 (9-9b)计算；计算； 下面将介绍参数下面将介绍参数 和和的计算。的计算。 开裂截面的内力臂系数开裂截面的内力臂系数 试验表明，试验表明，当当Mq =（0.50.8）Mu时，时， 值在值在0.830.93之间波动，变化不大，之间波动，变化不大， 规范规范取取 =0.87。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计 受压区边缘混凝土平均应变受压区边缘混凝土平均应变综合综

27、合系数系数 试验表明，试验表明，当当Mq =（0.50.8）Mu时，时， 弯矩弯矩对系数对系数 的影响很小，的影响很小， 值主要取决于值主要取决于配筋率配筋率和和受压区截面形状受压区截面形状。 试验结果见下图：试验结果见下图：第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计E fE5 . 31fEE5 . 3162 . 00)(bhhbbfff f -受压翼缘加强系数受压翼缘加强系数第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计因此，因此，规范规范GB5001050010取：取：第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计得：得： EssshAEB20 =0.87=0.87fEE5

28、 . 3162 . 0将将代入代入fE20sss5 . 3162 . 015. 1hAEB 受压区混凝土的受压区混凝土的徐变徐变； 受拉区混凝土的受拉区混凝土的应力松弛应力松弛； 钢筋与混凝土间钢筋与混凝土间粘结滑移徐变粘结滑移徐变； 混凝土混凝土收缩收缩等。等。按按荷载荷载准永久组合准永久组合或或标准组合标准组合并考虑并考虑长期作用长期作用影响的刚度。影响的刚度。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计sBB 4 . 00 . 2： -考虑荷载考虑荷载长期作用长期作用对挠度增大的对挠度增大的影响系数影响系数。对对翼缘位于受拉区翼缘位

29、于受拉区的倒的倒T形截面，形截面， 应增加应增加20%。=As/bh0=As/bh0第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计skqkBMMMB) 1(1由由M、B、1/r间的关系有：间的关系有：SqBMr11SqkBMMr21BMrrrk2111skqkBMMMB) 1( 第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计直接应用公式直接应用公式用结构力学的方法。用结构力学的方法。fqBqlf43845如均布荷载作用下：虚功原理法虚功原理法（单位力法）（单位力法）等等第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计最小刚度原则最小刚度原则忽略忽略剪切剪切变形，变形， 只计只计弯曲弯

30、曲变形。变形。 在等截面构件中，假定在等截面构件中，假定同号弯矩区段同号弯矩区段的刚度相等，的刚度相等，并取用并取用该弯矩区段内最大弯该弯矩区段内最大弯矩处矩处的刚度。的刚度。中和轴中和轴第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计 若若某跨某跨的刚度满足：的刚度满足：，则，则该跨该跨可按可按等刚度等刚度计算，且刚度取计算，且刚度取跨中最大弯矩截面跨中最大弯矩截面的刚度。的刚度。弯矩图弯矩图 保证建筑保证建筑使用功能使用功能的要求。的要求。 满足满足外观外观和和使用者心理使用者心理的要求。的要求。 避免对避免对非结构构件非结构构件产生不良影响。产生不良影响。 避免对避免对结构构件结构构件

31、产生不良影响。产生不良影响。fP第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计fPfflimflim挠度限值，见挠度限值，见P423P423附表附表1-161-16。 flim是根据是根据的的确定的。确定的。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计附表附表1-16 受弯构件的挠度限值受弯构件的挠度限值构件类型构件类型挠度限值挠度限值吊车梁吊车梁手动吊车手动吊车l0/500电动吊车电动吊车l0/600屋盖、楼盖屋盖、楼盖楼梯构件楼梯构件当当l09m时时l0/300（l0/400）第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计 增

32、大增大构件构件截面高度截面高度。 提高受拉钢筋的配筋率或提高混凝土强度等级。在构件受压区增加纵向受压钢筋。 施加施加预应力预应力。增大截面高度增大截面高度和和施加预应力施加预应力为为最有效最有效的措施。的措施。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计挠度验算挠度验算流程图流程图，见，见P318P318图图9.179.17挠度验算挠度验算例题例题，见，见P317P317【例例9.29.2】视视带裂缝的受弯构件带裂缝的受弯构件为为等刚度的构件等刚度的构件, ,短期挠度短期挠度 f s )(a)(b)(c第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计crscrscrBBMMMMBB02

33、2010WfMtkcr0095.0IEBCcrCcrIEB第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计002WS桥规桥规的长期挠度：的长期挠度：fl = f s C40 C40以下混凝土时：以下混凝土时： = 1.6 C40 C40C80C80混凝土时：混凝土时： = 1.451.35消除消除结构自重产生的长期挠度结构自重产生的长期挠度后的限值为：后的限值为：梁式桥主梁的梁式桥主梁的最大挠度最大挠度 l / 600; ;梁式桥主梁的梁式桥主梁的悬臂端的挠度悬臂端的挠度 l / 300; ;limfffsl第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计当当fl l/1600/1600时

34、，可不设预拱度；时，可不设预拱度；当当fl l/1600/1600时，应设置预拱度。时，应设置预拱度。QGww21D第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计9.4 9.4 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性在在正常维护正常维护下，下，在设计规定的在设计规定的使用年限使用年限内，内，在指定的在指定的工作环境工作环境中，中，保证结构满足保证结构满足既定功能既定功能（安全性和适用性（安全性和适用性 ）的要求。的要求。 概念概念第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计9.4.1 9.4.1 影响混凝土结构耐久性的主要因素影响混凝土结构耐久性的主要因素内部因素：内部因素： 混凝土强

35、度混凝土强度 密实性密实性 水泥品种与用量水泥品种与用量 水灰比水灰比 氯离子含量氯离子含量 碱含量碱含量 外加剂品种与用量外加剂品种与用量 保护层厚度等保护层厚度等外部因素：外部因素：环境温度环境温度 环境湿度环境湿度 CO2含量含量 侵蚀性介质等侵蚀性介质等是影响是影响耐久性耐久性的的最主要最主要综合因素。综合因素。混凝土碳化混凝土碳化钢筋锈蚀钢筋锈蚀第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计1.1.混凝土的碳化混凝土的碳化（1 1）混凝土中碱性物质）混凝土中碱性物质（Ca(OH)2）的作用的作用：使混凝土使混凝土内的内的钢筋表面钢筋表面形成氧化膜，它能形成氧化膜，它能有效地有效地

36、保护钢筋，防止保护钢筋，防止钢筋钢筋锈蚀。锈蚀。（2 2）混凝土碳化的概念：）混凝土碳化的概念：大气中的大气中的CO2与混凝土中的与混凝土中的碱碱性物质性物质发生反应，发生反应，使混凝土的使混凝土的pH值降低值降低，这就是混凝，这就是混凝土的碳化。土的碳化。（3 3）碳化引起的危害：）碳化引起的危害：当碳化达到当碳化达到钢筋表面钢筋表面时，时，将破坏将破坏钢筋表面的钢筋表面的氧化膜氧化膜，引起钢筋的锈蚀。，引起钢筋的锈蚀。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计（b）材料因素材料因素（a）环境因素环境因素CO2浓度浓度：CO2浓度浓度大大，碳化反应，碳化反应快快。环境湿度：环境湿度：

37、相对湿度为相对湿度为50%70%时，碳化速度时，碳化速度快快。 环境温度：环境温度： 环境温度环境温度交替变化交替变化，碳化速度，碳化速度快快。水泥用量：水泥用量：水泥用量水泥用量多多，抗碳化性能，抗碳化性能高高。水灰比：水灰比：水灰比水灰比大大，碳化速度，碳化速度快快。保护层：保护层：保护层保护层厚厚，碳化到钢筋表面的，碳化到钢筋表面的时间长时间长。（c）施工养护条件施工养护条件：混凝土的密实性。：混凝土的密实性。（4 4）影响混凝土碳化的因素）影响混凝土碳化的因素第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计（5 5）减小混凝土碳化的措施）减小混凝土碳化的措施选择合适的选择合适的水泥品

38、种水泥品种。设计合理的混凝土设计合理的混凝土配合比配合比。 如控制如控制最大水灰比最大水灰比和限制和限制水泥最少用量水泥最少用量。选用合适的选用合适的掺加剂掺加剂和合理的掺合量。和合理的掺合量。保证混凝土保证混凝土保护层最小厚度保护层最小厚度。提高混凝土的提高混凝土的强度等级强度等级。在混凝土表面设置水泥砂浆、涂料等在混凝土表面设置水泥砂浆、涂料等表面覆盖层表面覆盖层。保证混凝土的保证混凝土的施工质量施工质量，提高混凝土的，提高混凝土的密实性密实性。加强混凝土的加强混凝土的养护养护等措施。等措施。第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计见见P319P319(1)(1)钢筋锈蚀的充要条

39、件钢筋锈蚀的充要条件 必要条件必要条件 表面表面氧化膜氧化膜破坏破坏( (pHpH值降低值降低或或ClCl侵入侵入) ) 充分条件充分条件 含氧含氧水分水分的侵入的侵入2. 2. 钢筋锈蚀钢筋锈蚀(2)(2)钢筋锈蚀的钢筋锈蚀的电化学反应电化学反应 钢筋表面的钢筋表面的氧化膜氧化膜被破坏后，被破坏后， 在有在有水份水份和和氧气氧气的条件下，就会发生的条件下，就会发生电化学锈蚀电化学锈蚀。(3)(3)钢筋锈蚀的危害钢筋锈蚀的危害 锈蚀产生的锈蚀产生的铁锈铁锈（Fe(OH)3），体积膨胀），体积膨胀24倍倍， 引起混凝土引起混凝土保护层保护层被挤裂，促使被挤裂，促使锈蚀锈蚀加快发展。加快发展。第9

40、章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计(4)(4)防止钢筋锈蚀的主要措施防止钢筋锈蚀的主要措施 除除可采取与可采取与“减小混凝土碳化减小混凝土碳化”相同的措施相同的措施外外， 还可还可采取以下措施：采取以下措施： 使用钢筋使用钢筋阻锈剂阻锈剂。 使用使用防腐蚀防腐蚀钢筋（钢筋（如环氧涂层钢筋、镀锌钢筋如环氧涂层钢筋、镀锌钢筋）。）。 对钢筋采取对钢筋采取阴极防护法阴极防护法等。等。 第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计3. 3. 混凝土的冻融破坏混凝土的冻融破坏4. 4. 混凝土的碱骨料反应混凝土的碱骨料反应5. 5. 侵

41、蚀性介质的腐蚀侵蚀性介质的腐蚀详详P320 P320 ZXZX9.4.2 9.4.2 的耐久性设计的耐久性设计环境类别环境类别设计使用年限设计使用年限进行耐久性设计进行耐久性设计应根据应根据第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计耐久性设计包括以下耐久性设计包括以下五个五个方面：方面：确定结构所处的确定结构所处的环境类别；环境类别；提出对混凝土材料的提出对混凝土材料的耐久性基本要求；耐久性基本要求；确定构件中钢筋的混凝土确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度；保护层厚度；不利环境不利环境条件下的耐久性技术措施；条件下的耐久性技术措施；提出结构提出结构使用阶段使用阶段的的检测与维护检测与维护

42、要求。要求。1.1.确定结构所处的环境类别确定结构所处的环境类别第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计规范规范GB50010GB50010根据根据环境条件环境条件的不同，将的不同，将环境类别环境类别划分为划分为五大类五大类，详见，详见P421P421附表附表1-121-12。环境类别环境类别环境条件环境条件一一室内干燥环境；无侵蚀性静水浸没环境二二a a室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境；非严寒和非寒冷地区与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境；严寒和寒冷地区的冰冻线以下与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境二二b b干湿交替环境；水位频繁变动环境；严寒和寒冷地区的露天环境；严寒和

43、寒冷地区冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境三三a a严寒和寒冷地区冬季水位变动区环境；受除冰盐影响环境；海风环境三三b b盐渍土环境；受除冰盐作用环境；海岸环境四海水环境五受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境附表附表1-12 1-12 混凝土结构的环境类别混凝土结构的环境类别第9章 混凝土构件的变形、裂缝宽度验算与耐久性设计设计使用年限设计使用年限为为5050年年的混凝土结构，的混凝土结构，其材料的其材料的耐久性基本要求耐久性基本要求宜符合宜符合P321P321表表9-19-1的规定。的规定。环境环境类别类别最大水胶比最大水胶比最低强度等级最低强度等级最大氯离子含量最大氯离子含量（）（

44、）最大碱含最大碱含量（量（kg/mkg/m3）一0.60C200.30不限制二a0.55C250.203.0二b0.50（0.55）C30（C25）0.15三a0.45（0.50）C35（C30）0.15三b0.40C400.10表表9-1 9-1 结构混凝土材料的耐久性基本要求结构混凝土材料的耐久性基本要求一类环境中，一类环境中，设计使用年限设计使用年限为为100100年年的的混凝土结构混凝土结构应符合应符合下列规定下列规定：钢筋混凝土结构的钢筋混凝土结构的最低强度等级最低强度等级为为C30C30； 预应力混凝土结构的预应力混凝土结构的最低强度等级最低强度等级为为C40C40；混凝土中的最大混凝土中的最大氯离子含量氯离子含量为为0.060.06；宜