1、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài): 承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài); 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài);（設(shè)計(jì)）（設(shè)計(jì)）（驗(yàn)算（驗(yàn)算/校核）校核）第八章 裂縫寬度和變形的計(jì)算8.1 概 述外觀感覺裂縫過寬：鋼筋銹蝕導(dǎo)致承載力降低， 影響使用壽命耐久性耐久性心理承受：不安全感，振動噪聲對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響：門窗開關(guān)，隔墻開裂等振動、變形過大對其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響影響正常使用：如吊車、精密儀器適用性適用性承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)安全性安全性結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的功能功能 正常使用極限狀態(tài)主要驗(yàn)算構(gòu)件的正常使用極限狀態(tài)主要驗(yàn)算構(gòu)件的裂縫寬度裂縫寬度以及以及變形變形（剛度）。（剛度）。 但在但在水工混凝土結(jié)構(gòu)

2、設(shè)計(jì)規(guī)范水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，對某些構(gòu)件還應(yīng)中，對某些構(gòu)件還應(yīng)該進(jìn)行該進(jìn)行抗裂驗(yàn)算抗裂驗(yàn)算。 對于結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)，荷載分項(xiàng)系數(shù)、材料對于結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)，荷載分項(xiàng)系數(shù)、材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)和結(jié)構(gòu)系數(shù)都取等于強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)和結(jié)構(gòu)系數(shù)都取等于1.0，即應(yīng)當(dāng)使用，即應(yīng)當(dāng)使用荷載和材料強(qiáng)度的荷載和材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值，而不是設(shè)計(jì)值。，而不是設(shè)計(jì)值。 驗(yàn)算時應(yīng)當(dāng)考慮驗(yàn)算時應(yīng)當(dāng)考慮短期效應(yīng)組合短期效應(yīng)組合以及以及長期效應(yīng)組合長期效應(yīng)組合兩種兩種情況。情況。8.2 抗裂驗(yàn)算（在草稿上）8.3 裂縫開展寬度的驗(yàn)算一、裂縫的成因和控制措施(受力施工材料環(huán)境)1、荷載作用 本節(jié)所講的裂縫寬度計(jì)算僅限

3、于由荷載引起的正截面裂縫。 增大鋼筋截面面積 ，不經(jīng)濟(jì)。 采用變形鋼筋，和細(xì)直徑鋼筋, 是減小裂縫寬度的經(jīng)濟(jì)有效措施。2、溫度作用 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：設(shè)置伸縮縫。 施工過程中：澆注時分層分塊，采用低熱水泥，埋置塊石，冷卻。 使用過程中：減小溫度剃度. 另外，結(jié)構(gòu)的不均勻沉降、收縮、以及在混凝土凝結(jié)、硬化階段等都會引起拉應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫。二、裂縫寬度計(jì)算理論 我國規(guī)范都是采用半理論半經(jīng)驗(yàn)公式，其裂縫開展機(jī)理分三種：（1）粘結(jié)滑移理論；（2）無粘結(jié)滑移理論；（3）綜合理論。裂縫的出現(xiàn)、分布與開展：裂縫的出現(xiàn)、分布與開展：平均裂縫寬度平均裂縫寬度 ：ssssmecrssmlew mw crcmcrsmmllw

4、crsml（8-28）最大裂縫寬度最大裂縫寬度 （設(shè)計(jì)依據(jù)）（設(shè)計(jì)依據(jù)）： maxwmww2max以軸心受拉為例：不均勻系數(shù)：不均勻系數(shù)： （經(jīng)驗(yàn)）（經(jīng)驗(yàn)） tetcrmaflu uaflmtetcrdafmtettemtdf41testeaa:其中tecrdkltecrdkckl21如果考慮保護(hù)層厚度，則：testssmf1裂縫間距裂縫間距 lcr（8-33）（8-34）三、水工規(guī)范中裂縫寬度驗(yàn)算公式矩形、t形、工形的短期組合和長期組合的wmax)1 . 03(,321maxteslssdcewwmax不應(yīng)超過附錄五表1規(guī)定的允許值各受力狀態(tài)下的 請?jiān)敿?xì)看書，小偏心受壓（ ）不必驗(yàn)算。lss

5、,55. 0/00he上式表明，當(dāng)配筋率上式表明，當(dāng)配筋率 相同時，相同時，鋼筋直徑越細(xì)，裂縫間鋼筋直徑越細(xì)，裂縫間距越小，裂縫寬度也越小，也即裂縫的分布和開展會密距越小，裂縫寬度也越小，也即裂縫的分布和開展會密而細(xì)，而細(xì)，這是控制裂縫寬度的一個重要原則這是控制裂縫寬度的一個重要原則。但絕不能認(rèn)為減小保護(hù)層厚度c來滿足裂縫寬度要求四、耐久性耐久性耐久性是指結(jié)構(gòu)在預(yù)定設(shè)是指結(jié)構(gòu)在預(yù)定設(shè)計(jì)工作壽命期內(nèi)，在正常計(jì)工作壽命期內(nèi)，在正常維護(hù)條件下，不需要進(jìn)行維護(hù)條件下，不需要進(jìn)行大修和加固滿足，而滿足大修和加固滿足，而滿足正常使用和安全功能要求正常使用和安全功能要求的能力。的能力。對于一般建筑結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)

6、對于一般建筑結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)工作壽命為工作壽命為50年年，重要的，重要的建筑物可取建筑物可取100年年。混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命 無損傷無損傷劣化開始，可修補(bǔ)毀壞毀壞,廢棄廢棄1、混凝土的凍融破壞、混凝土的凍融破壞一、影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素2、混凝土的堿集料反應(yīng)、混凝土的堿集料反應(yīng)混凝土集料中的某些混凝土集料中的某些活性礦物活性礦物與混凝土微孔中的與混凝土微孔中的堿性溶液堿性溶液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)稱產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)稱為堿集料反應(yīng)。為堿集料反應(yīng)。堿集料反應(yīng)產(chǎn)生的堿堿集料反應(yīng)產(chǎn)生的堿-硅酸鹽凝膠，吸水后會產(chǎn)生膨脹，硅酸鹽凝膠，吸水后會產(chǎn)生膨脹，體積可增大體積可增大34倍倍，從而混凝土的剝落、開裂、

7、強(qiáng)度降低，甚至導(dǎo)致破壞。從而混凝土的剝落、開裂、強(qiáng)度降低，甚至導(dǎo)致破壞。3、侵蝕性介質(zhì)的腐蝕、侵蝕性介質(zhì)的腐蝕4、混凝土的碳化、混凝土的碳化但由于大氣中的二氧化碳（但由于大氣中的二氧化碳（co2）與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，）與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使混使混凝土的凝土的ph值降低值降低。其他物質(zhì)，如。其他物質(zhì)，如so2、h2s，也能與混凝土中的堿性物質(zhì)，也能與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生類似的反應(yīng)，使混凝土的發(fā)生類似的反應(yīng)，使混凝土的ph值降低，這就是混凝土的碳化。值降低，這就是混凝土的碳化。當(dāng)混凝土保護(hù)層被碳化到鋼筋表面時當(dāng)混凝土保護(hù)層被碳化到鋼筋表面時，將破壞鋼筋表面的氧化膜，引起鋼，將

8、破壞鋼筋表面的氧化膜，引起鋼筋的銹蝕。此外，碳化還會加劇混凝土的收縮，可導(dǎo)致混凝土的開裂。筋的銹蝕。此外，碳化還會加劇混凝土的收縮，可導(dǎo)致混凝土的開裂。因此，因此，混凝土的碳化是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要問題混凝土的碳化是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要問題。5、鋼筋銹蝕、鋼筋銹蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最關(guān)鍵問題。是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最關(guān)鍵問題。青海化工廠橋柱青海化工廠橋面護(hù)欄二、保證耐久性的措施1 最小保護(hù)層厚度最小保護(hù)層厚度：為保證耐久性和鋼筋的粘結(jié)力，對一、二、三類環(huán)境一般為保證耐久性和鋼筋的粘結(jié)力，對一、二、三類環(huán)境一般建筑結(jié)構(gòu)（設(shè)計(jì)工作壽命建筑結(jié)構(gòu)（設(shè)計(jì)工作壽命50年），年），規(guī)范規(guī)

9、范規(guī)定了最小混規(guī)定了最小混凝土保護(hù)層厚度。凝土保護(hù)層厚度。對四、五類環(huán)境種的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)按專門規(guī)定考慮。對四、五類環(huán)境種的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)按專門規(guī)定考慮。 2 混凝土的要求混凝土的要求：耐久性的另一個重要方面是耐久性的另一個重要方面是混凝土密實(shí)性混凝土密實(shí)性，因?yàn)槊軐?shí)性好，因?yàn)槊軐?shí)性好對延緩混凝土的碳化和鋼筋銹蝕有很大作用。對延緩混凝土的碳化和鋼筋銹蝕有很大作用。提高混凝土密實(shí)性主要是減小水灰比和保證水泥用量。提高混凝土密實(shí)性主要是減小水灰比和保證水泥用量。若混凝土種氯離子含量過大，則會對鋼筋銹蝕有惡劣影響。若混凝土種氯離子含量過大，則會對鋼筋銹蝕有惡劣影響。3 裂縫控制裂縫控制：裂縫的出現(xiàn)加快了

10、混凝土的碳化，也是使鋼筋開：裂縫的出現(xiàn)加快了混凝土的碳化，也是使鋼筋開始銹蝕的主要條件。始銹蝕的主要條件。規(guī)范規(guī)范根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件所處環(huán)境類別，鋼根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件所處環(huán)境類別，鋼筋種類對腐蝕的敏感性，以及荷載作用時間，將裂縫控制分為筋種類對腐蝕的敏感性，以及荷載作用時間，將裂縫控制分為三個等級：三個等級：一級：一級：嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力。不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力。二級：二級：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時，構(gòu)件受拉按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)大于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；而按荷載準(zhǔn)永久組合計(jì)算時，構(gòu)件受邊緣混凝土不應(yīng)

11、大于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；而按荷載準(zhǔn)永久組合計(jì)算時，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力，有可靠經(jīng)驗(yàn)時可適當(dāng)放松；拉邊緣混凝土不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力，有可靠經(jīng)驗(yàn)時可適當(dāng)放松；三級：三級：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用影響計(jì)算時，按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用影響計(jì)算時，構(gòu)件的最大裂縫寬度應(yīng)滿足限值。構(gòu)件的最大裂縫寬度應(yīng)滿足限值。4 其他措施其他措施對于結(jié)構(gòu)中使用環(huán)境較差的構(gòu)件，對于結(jié)構(gòu)中使用環(huán)境較差的構(gòu)件，宜設(shè)計(jì)成可更換或易更宜設(shè)計(jì)成可更換或易更換的構(gòu)件。換的構(gòu)件。對于暴露在侵蝕性環(huán)境中的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，宜采用帶肋對于暴露在侵蝕性環(huán)境中的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，宜采用帶肋環(huán)氧環(huán)氧涂層鋼筋

12、涂層鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)有防護(hù)措施。，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)有防護(hù)措施。采用有利提高耐久性的采用有利提高耐久性的高強(qiáng)混凝土高強(qiáng)混凝土。8.4 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算 f f 主要從以下幾個方面考慮：主要從以下幾個方面考慮：1、保證結(jié)構(gòu)的使用功能要求保證結(jié)構(gòu)的使用功能要求。如支承精密儀器設(shè)備的梁板結(jié)構(gòu)。如支承精密儀器設(shè)備的梁板結(jié)構(gòu)撓度過大，將難以使儀器保持水平；屋面結(jié)構(gòu)撓度過大會造撓度過大，將難以使儀器保持水平；屋面結(jié)構(gòu)撓度過大會造成積水而產(chǎn)生滲漏；吊車梁和橋梁的過大變形會妨礙吊車和成積水而產(chǎn)生滲漏；吊車梁和橋梁的過大變形會妨礙吊車和車輛的正常運(yùn)行等。車輛的正常運(yùn)行等。2、防止對結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響防止對結(jié)構(gòu)構(gòu)

13、件產(chǎn)生不良影響。如支承在磚墻上的梁端產(chǎn)生。如支承在磚墻上的梁端產(chǎn)生過大轉(zhuǎn)角，將使支承面積減小、支承反力偏心增大，并會引過大轉(zhuǎn)角，將使支承面積減小、支承反力偏心增大，并會引起墻體開裂。起墻體開裂。3、防止對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響防止對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。結(jié)構(gòu)變形過大會使門窗等。結(jié)構(gòu)變形過大會使門窗等不能正常開關(guān)，也會導(dǎo)致隔墻、天花板的開裂或損壞。不能正常開關(guān)，也會導(dǎo)致隔墻、天花板的開裂或損壞。4、保證使用者的感覺在可接受的程度之內(nèi)保證使用者的感覺在可接受的程度之內(nèi)。過大變形會引起。過大變形會引起使用者的不適或不安全感。使用者的不適或不安全感。一、鋼筋混凝土梁抗彎特點(diǎn)：一、鋼筋混凝土梁抗彎特點(diǎn)

14、：feimleiqlf244853845均布： 2leimsf 對于彈性均質(zhì)材料截面，對于彈性均質(zhì)材料截面，ei為常數(shù)，為常數(shù)，m-f關(guān)系為直線。關(guān)系為直線。eimleiplf23121481集中： 由于混凝土開裂、彈塑性應(yīng)力由于混凝土開裂、彈塑性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和鋼筋屈服等影響，應(yīng)變關(guān)系和鋼筋屈服等影響，鋼筋混凝土鋼筋混凝土適筋梁適筋梁呈曲線變化。呈曲線變化。mymsmcreci0bsmf 2leimsf 2lbmsf mmcreci0f0.85 eci0二、不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 bs0.85eci0 1）矩形、t形及工形截面受彎構(gòu)件的短期剛度計(jì)算公式： bs=(0.025+0.28e)(1+0.55f+0.12f)ecbh03 (8-60)2）水工規(guī)范中，長期剛度bl可根據(jù)不同組合計(jì)算： （1）荷載效應(yīng)的短期組合（并考慮部分荷載長期作用的影響） bl= bs (8-62) （2）荷載效應(yīng)的長期組合 bl= bs / (8-65)式中：試驗(yàn)觀測結(jié)果，考慮荷載長期作用對撓度增大的影響系數(shù)： 三、出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件4 . 02slsm