第8章正常使用

1、第第8 8章章 撓度、裂縫寬度驗(yàn)算撓度、裂縫寬度驗(yàn)算及延性和耐久性及延性和耐久性結(jié)構(gòu)的功能要求：結(jié)構(gòu)的功能要求：結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)：第第34567章章1、正常使用的、正常使用的裂縫寬度裂縫寬度計(jì)算計(jì)算limmaxww2、正常使用的、正常使用的變形（撓度）變形（撓度）計(jì)算計(jì)算limmaxff3、耐久性耐久性設(shè)計(jì)的要求設(shè)計(jì)的要求lim，flim如何決定？查如何決定？查附表。附表。 1 1、驗(yàn)算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在正常使用條件下的驗(yàn)算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在正常使用條件下的變形變形、裂縫寬度裂縫寬度，并，并控制它們控制它們不超過規(guī)范規(guī)定的限值不超過規(guī)范規(guī)定的限值，及進(jìn)行，及進(jìn)行耐久性概念設(shè)計(jì)耐久性概念設(shè)計(jì)，

2、以滿，以滿足足適用性適用性和和耐久性耐久性要求。要求。 2 2、截面延性截面延性的概念。的概念。新規(guī)范中混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，荷載和材料強(qiáng)度按進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，荷載和材料強(qiáng)度按標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值取用。取用。結(jié)構(gòu)構(gòu)件不滿足正常使用極限狀態(tài)對(duì)生命財(cái)產(chǎn)的危害性比不滿足承載結(jié)構(gòu)構(gòu)件不滿足正常使用極限狀態(tài)對(duì)生命財(cái)產(chǎn)的危害性比不滿足承載能力極限狀態(tài)的要小。所以相應(yīng)的目標(biāo)可靠指標(biāo)能力極限狀態(tài)的要小。所以相應(yīng)的目標(biāo)可靠指標(biāo)要小些。要小些。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般都是首先進(jìn)行承載力計(jì)算以確定構(gòu)件的截鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般都是首先進(jìn)行承載力計(jì)算以確定構(gòu)件的截面尺寸與配筋，再進(jìn)行變形和

3、裂縫驗(yàn)算。面尺寸與配筋，再進(jìn)行變形和裂縫驗(yàn)算。變形、裂縫等正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算內(nèi)容屬于變形、裂縫等正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算內(nèi)容屬于驗(yàn)算驗(yàn)算性質(zhì)。性質(zhì)。 進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，不僅要考慮進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，不僅要考慮荷載短期效應(yīng)荷載短期效應(yīng)，還要考慮還要考慮荷載長(zhǎng)期效應(yīng)荷載長(zhǎng)期效應(yīng)。niSSS2QikqiGkq考慮到混凝土的徐變以及鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移等，荷載短期效應(yīng)考慮到混凝土的徐變以及鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移等，荷載短期效應(yīng)下的變形、裂縫值和長(zhǎng)期作用效應(yīng)下的值不同，所以分別計(jì)算。下的變形、裂縫值和長(zhǎng)期作用效應(yīng)下的值不同，所以分別計(jì)算。荷載短期作用效應(yīng)即荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值；荷

4、載長(zhǎng)期作用效應(yīng)即荷載準(zhǔn)永久組荷載短期作用效應(yīng)即荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值；荷載長(zhǎng)期作用效應(yīng)即荷載準(zhǔn)永久組合值。合值。荷載準(zhǔn)永久值系數(shù):qi荷載標(biāo)準(zhǔn)組合：荷載標(biāo)準(zhǔn)組合：kGKQ1KciQik2niSSSS荷載組合值系數(shù):ci荷載準(zhǔn)永久組合：荷載準(zhǔn)永久組合：一、裂縫的成因和對(duì)策一、裂縫的成因和對(duì)策拉應(yīng)變超過混凝土的極限拉應(yīng)變拉應(yīng)變超過混凝土的極限拉應(yīng)變裂縫裂縫由荷載引由荷載引起開裂起開裂由非荷載由非荷載因素引起因素引起開裂開裂 一般總是與主一般總是與主拉應(yīng)力方向大致垂直，拉應(yīng)力方向大致垂直，最先發(fā)生在荷載效應(yīng)最先發(fā)生在荷載效應(yīng)較大和混凝土抗拉能較大和混凝土抗拉能力最薄弱處。力最薄弱處。僅受彎矩、軸拉、偏拉（壓

5、）作用僅受彎矩、軸拉、偏拉（壓）作用垂直裂縫或正截面裂縫垂直裂縫或正截面裂縫斜裂縫斜裂縫適當(dāng)配筋適當(dāng)配筋溫度變化（熱脹冷縮）溫度變化（熱脹冷縮）混凝土收縮混凝土收縮基礎(chǔ)不均勻沉降基礎(chǔ)不均勻沉降冰凍冰凍鋼筋銹蝕鋼筋銹蝕.預(yù)防措預(yù)防措施施開裂的開裂的原因原因同時(shí)受剪力（扭矩）作用同時(shí)受剪力（扭矩）作用我國(guó)規(guī)范所謂的裂縫寬度計(jì)算是指計(jì)算我國(guó)規(guī)范所謂的裂縫寬度計(jì)算是指計(jì)算垂直裂縫（正截面裂縫）垂直裂縫（正截面裂縫）。二、裂縫控制等級(jí)二、裂縫控制等級(jí) 根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用功能要求不同，正常使用階段對(duì)裂縫的要求也不同。根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用功能要求不同，正常使用階段對(duì)裂縫的要求也不同。將鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)分為

6、三級(jí)。將鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)分為三級(jí)。裂縫控制等級(jí)一級(jí)裂縫控制等級(jí)一級(jí)裂縫控制等級(jí)二級(jí)裂縫控制等級(jí)二級(jí)嚴(yán)格要求不出現(xiàn)嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件裂縫的構(gòu)件一般要求不出現(xiàn)一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件裂縫的構(gòu)件 一般為壓力容器、水池、管道、核工作室等。一般為壓力容器、水池、管道、核工作室等。 不允許拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，所以截面尺寸必須做得很大，不允許拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，所以截面尺寸必須做得很大，且受壓區(qū)混凝土遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到充分利用。且受壓區(qū)混凝土遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到充分利用。 實(shí)際可以采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。實(shí)際可以采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣

7、混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。裂縫控制等級(jí)三級(jí)裂縫控制等級(jí)三級(jí)允許出現(xiàn)允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件裂縫的構(gòu)件 一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都屬于裂縫控制等級(jí)為三級(jí)的構(gòu)件，一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都屬于裂縫控制等級(jí)為三級(jí)的構(gòu)件，通通常都帶裂縫工作常都帶裂縫工作。所以應(yīng)控制裂縫寬度，使其在人們心理能承受的。所以應(yīng)控制裂縫寬度，使其在人們心理能承受的范圍內(nèi)，不影響正常使用，且保證鋼筋不會(huì)銹蝕。范圍內(nèi)，不影響正常使用，且保證鋼筋不會(huì)銹蝕。limmaxww按按荷載

8、準(zhǔn)永久組合荷載準(zhǔn)永久組合并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算時(shí)，構(gòu)件的并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算時(shí)，構(gòu)件的最大裂最大裂縫寬度不超過規(guī)范規(guī)定的最大裂縫寬度限值縫寬度不超過規(guī)范規(guī)定的最大裂縫寬度限值。二、裂縫控制等級(jí)二、裂縫控制等級(jí)我國(guó)規(guī)范最大裂縫寬度計(jì)算：我國(guó)規(guī)范最大裂縫寬度計(jì)算：各國(guó)規(guī)范裂縫寬度控制（驗(yàn)算）的方法：各國(guó)規(guī)范裂縫寬度控制（驗(yàn)算）的方法：（1）給出裂縫寬度計(jì)算公式和裂縫寬度限值）給出裂縫寬度計(jì)算公式和裂縫寬度限值（2）無計(jì)算公式、無裂縫寬度限值，僅有以限值裂縫為目的的構(gòu)）無計(jì)算公式、無裂縫寬度限值，僅有以限值裂縫為目的的構(gòu)造要求。造要求。（3）限制鋼筋應(yīng)力等。）限制鋼筋應(yīng)力等。裂縫寬度計(jì)算的理論（方

9、法）：裂縫寬度計(jì)算的理論（方法）：（1）粘結(jié)滑移理論）粘結(jié)滑移理論（2）無粘結(jié)滑移理論）無粘結(jié)滑移理論（3）綜合理論）綜合理論我國(guó)規(guī)范我國(guó)規(guī)范GB500010-2010中裂縫寬度的計(jì)算方法采用粘結(jié)滑移理論中裂縫寬度的計(jì)算方法采用粘結(jié)滑移理論平均裂縫間距平均裂縫間距平均裂縫間距范圍內(nèi)的鋼筋伸長(zhǎng)量大于混凝土伸長(zhǎng)量平均裂縫間距范圍內(nèi)的鋼筋伸長(zhǎng)量大于混凝土伸長(zhǎng)量平均裂縫寬度平均裂縫寬度= =平均裂縫間距范圍內(nèi)的鋼筋伸長(zhǎng)量平均裂縫間距范圍內(nèi)的鋼筋伸長(zhǎng)量混凝土伸長(zhǎng)量混凝土伸長(zhǎng)量三、裂縫的出現(xiàn)、分布和開展三、裂縫的出現(xiàn)、分布和開展 以純彎段鋼筋混凝土梁為例，研究裂以純彎段鋼筋混凝土梁為例，研究裂縫的出現(xiàn)和分

10、布等情況?？p的出現(xiàn)和分布等情況。 荷載很小時(shí)，未出現(xiàn)裂縫，在純彎段各荷載很小時(shí)，未出現(xiàn)裂縫，在純彎段各個(gè)截面的拉應(yīng)力大致相同。當(dāng)達(dá)到混凝土的個(gè)截面的拉應(yīng)力大致相同。當(dāng)達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，達(dá)到將裂未裂的狀態(tài)。第一階抗拉強(qiáng)度時(shí)，達(dá)到將裂未裂的狀態(tài)。第一階段末。段末。 在混凝土最薄弱截面處出現(xiàn)第一批裂縫。在混凝土最薄弱截面處出現(xiàn)第一批裂縫。（一條或幾條）（一條或幾條）a 裂縫處受拉混凝土退出工作，鋼筋應(yīng)力裂縫處受拉混凝土退出工作，鋼筋應(yīng)力驟增。裂縫處原來張緊的混凝土向兩側(cè)回縮。驟增。裂縫處原來張緊的混凝土向兩側(cè)回縮。但回縮受到了鋼筋的約束，兩者之間有相對(duì)但回縮受到了鋼筋的約束，兩者之間有相對(duì)滑移

11、，直到共同變形。設(shè)回縮的長(zhǎng)度為滑移，直到共同變形。設(shè)回縮的長(zhǎng)度為l。則則l范圍內(nèi)，通過粘結(jié)應(yīng)力的作用范圍內(nèi)，通過粘結(jié)應(yīng)力的作用, ,混凝土又混凝土又逐漸承受拉力。拉力從零到最大。逐漸承受拉力。拉力從零到最大。l 超過超過l后，混凝土拉應(yīng)力又達(dá)到最大，后，混凝土拉應(yīng)力又達(dá)到最大，又可能產(chǎn)生新的裂縫。又可能產(chǎn)生新的裂縫。b 裂縫穩(wěn)定后，裂縫之間的間距裂縫穩(wěn)定后，裂縫之間的間距l(xiāng)m在在l和和2l之間。即之間。即llm2l。取取1.5l。ctsllm2l1.5ll：粘結(jié)應(yīng)力作用長(zhǎng)度，傳遞長(zhǎng)度。：粘結(jié)應(yīng)力作用長(zhǎng)度，傳遞長(zhǎng)度。ftklss1ANss2AulAAmss2ss1uAflmtetktete4du

12、Atemtkm835 . 1dfllte1mdklkfmtk四、平均裂縫間距四、平均裂縫間距l(xiāng)m=1.5ltetks2s1AfAAssAte：有效受拉混凝土截面面積。有效受拉混凝土截面面積。對(duì)軸心受拉構(gòu)件，取全截面面積對(duì)軸心受拉構(gòu)件，取全截面面積對(duì)受彎、偏拉（壓）構(gòu)件，取中和對(duì)受彎、偏拉（壓）構(gòu)件，取中和軸以下截面面積。即：軸以下截面面積。即： Ate=0.5bh+(bf-b)hf （圖（圖8-5） ：有效配筋率有效配筋率testeAAss1Ass2Aml：系數(shù)。：系數(shù)。受彎、偏心受壓、偏心受拉構(gòu)件取受彎、偏心受壓、偏心受拉構(gòu)件取1.0軸心受拉構(gòu)件取軸心受拉構(gòu)件取1.1cs：最外層縱筋外邊緣至

13、受拉區(qū)底邊的距離。：最外層縱筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離。20mmcs65mmdeq：縱向受拉鋼筋的等效直徑。：縱向受拉鋼筋的等效直徑。iii2iieqdndnd：縱向受拉鋼筋的相對(duì)粘結(jié)特征系數(shù)。對(duì)變形鋼筋?。嚎v向受拉鋼筋的相對(duì)粘結(jié)特征系數(shù)。對(duì)變形鋼筋取1.0。對(duì)光面鋼筋取。對(duì)光面鋼筋取0.7。te： 有效配筋率，有效配筋率，te0.01testeAAAte：有效受拉混凝土截面面積。按圖：有效受拉混凝土截面面積。按圖8-5取用。取用。)08. 09 . 1 (teeqsmdclte1mdkl 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)理論表達(dá)式進(jìn)行修正。得出半經(jīng)驗(yàn)半理論的平均根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)理論表達(dá)式進(jìn)行修正。得出半經(jīng)驗(yàn)

14、半理論的平均裂縫間距公式。裂縫間距公式。五、平均裂縫寬度五、平均裂縫寬度mmmmctmmllmsmmllmctmmsmmll)1 (smctmmsml)08. 09 . 1 (teeqsssqcmdcEsqtetk65. 01 . 1f平均裂縫寬度平均裂縫寬度= =鋼筋的平均伸長(zhǎng)鋼筋的平均伸長(zhǎng)- -砼的平均伸長(zhǎng)砼的平均伸長(zhǎng)ssmsmE：lm范圍內(nèi)鋼筋的平均應(yīng)變范圍內(nèi)鋼筋的平均應(yīng)變sqsm ：鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)：鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)0 . 12 . 0csmctm1)08. 09 . 1 (teeqsmdclssqssmsmEEsm：lm范圍內(nèi)鋼筋的平均應(yīng)力范圍內(nèi)鋼筋的平均應(yīng)力ctm：lm范圍內(nèi)砼

15、的平均應(yīng)變范圍內(nèi)砼的平均應(yīng)變c：裂縫間砼自身伸長(zhǎng)對(duì)裂縫：裂縫間砼自身伸長(zhǎng)對(duì)裂縫 寬度的影響系數(shù)寬度的影響系數(shù)sq：裂縫處裂縫處鋼筋的應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力 u01u越大，鋼筋受力越均勻，混凝越大，鋼筋受力越均勻，混凝土參與受拉作用越小土參與受拉作用越小u隨著荷載增大，隨著荷載增大，值越來越大值越來越大五、平均裂縫寬度五、平均裂縫寬度mmmmctmmllmsmmll裂縫截面處鋼筋應(yīng)力裂縫截面處鋼筋應(yīng)力sqsqsqAN) (s0sqsqahAeNs0q0qsq87. 0AhMAhMszAzeNsqsq)( 020)(1 (12. 087. 0hehzfs0syee2000s)(/400011hlhe軸心受

16、拉軸心受拉偏心受拉偏心受拉受彎受彎偏心受壓偏心受壓平均裂縫寬度平均裂縫寬度= =鋼筋的平均伸長(zhǎng)鋼筋的平均伸長(zhǎng)- -砼的平均伸長(zhǎng)砼的平均伸長(zhǎng)mctmmsmmll)1 (smctmmsml)08. 09 . 1 (teeqsssqcmdcEcsmctm1)08. 09 . 1 (teeqsmdclssqssmsmEE六、最大裂縫寬度六、最大裂縫寬度maxsmaxs,smaxl5 . 1l)08. 09 . 1 (teeqsssqcsmaxdcElcscrl 由于混凝土的非均勻性，裂縫并非均勻分布，具有一定離散性，而要求的也由于混凝土的非均勻性，裂縫并非均勻分布，具有一定離散性，而要求的也不是平均裂

17、縫寬度，而是不是平均裂縫寬度，而是最大的裂縫寬度最大的裂縫寬度max。最大的裂縫寬度最大的裂縫寬度max=平均裂縫寬度平均裂縫寬度m擴(kuò)大系數(shù)擴(kuò)大系數(shù)短期效應(yīng)擴(kuò)大系數(shù)短期效應(yīng)擴(kuò)大系數(shù)s長(zhǎng)期效應(yīng)擴(kuò)大系數(shù)長(zhǎng)期效應(yīng)擴(kuò)大系數(shù)l1、短期效應(yīng)下的最大裂縫寬度、短期效應(yīng)下的最大裂縫寬度msmaxs,軸拉、偏拉構(gòu)件軸拉、偏拉構(gòu)件 取取s=1.9受彎、偏壓構(gòu)件受彎、偏壓構(gòu)件 取取s=1.662、長(zhǎng)期效應(yīng)下的最大裂縫寬度（考慮混凝土應(yīng)力松弛、收縮、徐變等因素）、長(zhǎng)期效應(yīng)下的最大裂縫寬度（考慮混凝土應(yīng)力松弛、收縮、徐變等因素）令令)08. 09 . 1 (teeqsssqcrmaxdcEcr：軸拉：軸拉2.7，偏拉，

18、偏拉2.4，受彎和偏壓，受彎和偏壓1.90 . 12 . 0sqtetk65. 01 . 1fsq：裂縫處鋼筋的應(yīng)力：裂縫處鋼筋的應(yīng)力cs：最外層縱筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離。：最外層縱筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離。20mmcs65mmdeq：縱向受拉鋼筋的等效直徑。：縱向受拉鋼筋的等效直徑。iii2iieqdndndtesteAA有效配筋率，有效配筋率，te0.01Ate：有效受拉混凝土截面面積。按圖：有效受拉混凝土截面面積。按圖8-5取用。取用。 新舊規(guī)范的公式的主要新舊規(guī)范的公式的主要不同：不同： 1、在舊規(guī)范中，對(duì)受彎、在舊規(guī)范中，對(duì)受彎、偏壓構(gòu)件，取偏壓構(gòu)件，取c=0.85，即，即cr

19、=2.1。 2、舊規(guī)范中，舊規(guī)范中，sq由由荷載荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算。計(jì)算。)08. 09 . 1 (teeqsssqcrmaxdcEcr：軸拉：軸拉2.7，偏拉，偏拉2.4，受彎和偏壓，受彎和偏壓1.90 . 12 . 0sqtetk65. 01 . 1fsq：裂縫處鋼筋的應(yīng)力：裂縫處鋼筋的應(yīng)力cs：最外層縱筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離。：最外層縱筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離。20mmcs65mmdeq：縱向受拉鋼筋的等效直徑。：縱向受拉鋼筋的等效直徑。iii2iieqdndndtesteAA有效配筋率，有效配筋率，te0.01Ate：有效受拉混凝土截面面積。按圖：有效受拉混凝土截面

20、面積。按圖8-5取用。取用?？刂萍皽p小裂縫寬度的措施：控制及減小裂縫寬度的措施：合理布置鋼筋：相同面合理布置鋼筋：相同面積情況下，盡量采用小直積情況下，盡量采用小直徑、多根數(shù)的配筋方式徑、多根數(shù)的配筋方式適當(dāng)增加鋼筋面積適當(dāng)增加鋼筋面積采用帶肋鋼筋等采用帶肋鋼筋等 已知某鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，計(jì)算跨度已知某鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，計(jì)算跨度l0=6m，承受恒載標(biāo)準(zhǔn)值，承受恒載標(biāo)準(zhǔn)值gk=3kN/m，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=7kN/m，截面尺寸，截面尺寸bh= 200mm500mm，已配有已配有3根直徑根直徑18mm的的HRB335級(jí)受力鋼筋，級(jí)受力鋼筋，As=763mm2，箍筋直徑，箍筋直徑8mm

21、?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，保護(hù)層厚度，保護(hù)層厚度c=25mm，h0=458mm，樓面活荷載的，樓面活荷載的組合值系數(shù)組合值系數(shù)c=0.7，準(zhǔn)永久值系數(shù)準(zhǔn)永久值系數(shù)q=0.5。lim=0.3mm。試驗(yàn)算最大裂縫寬。試驗(yàn)算最大裂縫寬度是否滿足要求。度是否滿足要求。)08. 09 . 1 (teeqsssqcrmaxdcEcr：軸拉：軸拉2.7，偏拉，偏拉2.4，受彎和偏壓，受彎和偏壓1.9sqtetk65. 01 . 1ftesteAAs0qsq87. 0AhM受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件iii2iieqdndnd：變形鋼筋取變形鋼筋取1.0。光面鋼筋取。光面鋼筋取0.7。相關(guān)系數(shù)計(jì)算：相關(guān)系

22、數(shù)計(jì)算：0 . 12 . 0te0.01fmaxEIqlf384540maxqE：材料彈性模量，：材料彈性模量，I：截面慣性矩：截面慣性矩EI：截面彎曲剛度（抗彎剛度）：截面彎曲剛度（抗彎剛度）對(duì)于對(duì)于勻質(zhì)彈性材料梁勻質(zhì)彈性材料梁，抗，抗彎剛度彎剛度B=EI是一個(gè)是一個(gè)常數(shù)常數(shù)，M-f成正比。成正比。對(duì)于對(duì)于鋼筋混凝土材料梁鋼筋混凝土材料梁，仍用上述公式計(jì)算撓度，但仍用上述公式計(jì)算撓度，但抗彎剛度抗彎剛度B=EI不再是常量不再是常量。1、對(duì)于試驗(yàn)梁，其、對(duì)于試驗(yàn)梁，其M-f圖為：圖為：2、長(zhǎng)期荷載下，由于徐變、粘結(jié)滑、長(zhǎng)期荷載下，由于徐變、粘結(jié)滑移、裂縫不斷發(fā)展等原因，使構(gòu)件移、裂縫不斷發(fā)展等

23、原因，使構(gòu)件撓度進(jìn)一步加大。撓度進(jìn)一步加大。B隨彎矩（荷載）隨彎矩（荷載）增大如何變化？增大如何變化？B隨時(shí)間變化如何隨時(shí)間變化如何變化？變化？一、截面抗彎剛度及特點(diǎn)一、截面抗彎剛度及特點(diǎn)1、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的抗彎剛度抗彎剛度B=EI隨彎矩隨彎矩M增大而減小增大而減小。故構(gòu)件不。故構(gòu)件不同截面其抗彎剛度同截面其抗彎剛度B是不同的，是不同的，彎矩最大的地方抗彎剛度彎矩最大的地方抗彎剛度B最小最小。（即使。（即使在彎矩相同的純彎段，抗彎剛度在彎矩相同的純彎段，抗彎剛度B也不同，裂縫截面處小些，裂縫間截面也不同，裂縫截面處小些，裂縫間截面大些。）大些。）2、由于混凝土徐變等因

24、素影響，長(zhǎng)期荷載下構(gòu)件變形會(huì)不斷增大，、由于混凝土徐變等因素影響，長(zhǎng)期荷載下構(gòu)件變形會(huì)不斷增大，抗彎剛度抗彎剛度B隨時(shí)間增大而減小隨時(shí)間增大而減小。 所以既要考慮荷載短期效應(yīng)，還要考慮荷載長(zhǎng)期效應(yīng)，其抗彎所以既要考慮荷載短期效應(yīng)，還要考慮荷載長(zhǎng)期效應(yīng)，其抗彎剛度分別用剛度分別用短期剛度短期剛度Bs和和長(zhǎng)期剛度長(zhǎng)期剛度B來表示。來表示。鋼筋混凝土梁抗彎剛度鋼筋混凝土梁抗彎剛度B=EI的特點(diǎn)的特點(diǎn) 抗彎剛度抗彎剛度B值與值與M值有關(guān)，而梁各截面彎矩大小不一，應(yīng)取何截面值有關(guān)，而梁各截面彎矩大小不一，應(yīng)取何截面的彎矩的彎矩M計(jì)算？計(jì)算？ 如試驗(yàn)梁，各處如試驗(yàn)梁，各處M不同，因不同，因此全長(zhǎng)范圍內(nèi)的抗

25、彎剛度也不同，此全長(zhǎng)范圍內(nèi)的抗彎剛度也不同，支座處的彎矩小支座處的彎矩小，抗彎剛度大抗彎剛度大。純彎段彎矩最大純彎段彎矩最大，抗彎剛度最小抗彎剛度最小。 二、受彎構(gòu)件剛度的確定二、受彎構(gòu)件剛度的確定 如果都用純彎段的抗彎剛度，如果都用純彎段的抗彎剛度，則會(huì)使計(jì)算值偏大？則會(huì)使計(jì)算值偏大？ 在梁全長(zhǎng)范圍內(nèi)，可按照彎矩最大處的在梁全長(zhǎng)范圍內(nèi)，可按照彎矩最大處的“最小截面抗彎剛最小截面抗彎剛度度”，用材料力學(xué)方法中不考慮剪切變形影響的公式來計(jì)算撓度，用材料力學(xué)方法中不考慮剪切變形影響的公式來計(jì)算撓度，如果構(gòu)件上存在正負(fù)彎矩時(shí)，可分別取同號(hào)彎矩段如果構(gòu)件上存在正負(fù)彎矩時(shí)，可分別取同號(hào)彎矩段|Mmax

26、|處截面處截面的最小剛度計(jì)算撓度。的最小剛度計(jì)算撓度。 但實(shí)際計(jì)算撓度時(shí)，僅考慮了但實(shí)際計(jì)算撓度時(shí)，僅考慮了彎矩引起的撓度彎矩引起的撓度，而忽略了剪力，而忽略了剪力的影響。由于剪力的存在，使梁發(fā)生的影響。由于剪力的存在，使梁發(fā)生剪切變形剪切變形，可能出現(xiàn)少量，可能出現(xiàn)少量裂縫裂縫。這些因素都會(huì)使梁這些因素都會(huì)使梁撓度增大撓度增大。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，近似采用純彎段的最。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，近似采用純彎段的最小截面抗彎剛度計(jì)算撓度。這就是小截面抗彎剛度計(jì)算撓度。這就是“最小剛度原則最小剛度原則?！?20qlM EIMlSf20maxS：與荷載形式、支承條件有關(guān)的參數(shù)。如均載作用下簡(jiǎn)支梁：與荷載形式、支承條件

27、有關(guān)的參數(shù)。如均載作用下簡(jiǎn)支梁S=5/48。EIqlf384540max均載作用下簡(jiǎn)支梁均載作用下簡(jiǎn)支梁三、截面的短期剛度三、截面的短期剛度BsEIB 未開裂未開裂 接近于勻質(zhì)彈性材料梁，實(shí)際撓度比按彈性公式算得的數(shù)接近于勻質(zhì)彈性材料梁，實(shí)際撓度比按彈性公式算得的數(shù)值偏大。這是因?yàn)槭芾瓍^(qū)發(fā)生塑性，實(shí)際彈性模量值偏大。這是因?yàn)槭芾瓍^(qū)發(fā)生塑性，實(shí)際彈性模量E有所降低，有所降低，而截面并未削弱。所以將而截面并未削弱。所以將換算截面換算截面的的EI稍加修正即可。稍加修正即可。sEcscsc0AAAEEAA0c0IEB 0cs85. 0IEB 開裂后開裂后 受拉區(qū)混凝土逐步退出工作，抗彎剛度明顯下降。受

28、拉區(qū)混凝土逐步退出工作，抗彎剛度明顯下降。s1BMEIMr根據(jù)材料力學(xué)，截面曲率根據(jù)材料力學(xué)，截面曲率 裂縫出現(xiàn)后，受壓混凝土壓應(yīng)變和受拉鋼筋拉應(yīng)變沿構(gòu)裂縫出現(xiàn)后，受壓混凝土壓應(yīng)變和受拉鋼筋拉應(yīng)變沿構(gòu)件長(zhǎng)度方向的分布并不均勻，曲率分布也不均勻。為簡(jiǎn)化計(jì)件長(zhǎng)度方向的分布并不均勻，曲率分布也不均勻。為簡(jiǎn)化計(jì)算，截面上的應(yīng)變、中和軸位置、曲率等都用平均值。算，截面上的應(yīng)變、中和軸位置、曲率等都用平均值。開裂后開裂后msmlsmcmlc鋼筋伸長(zhǎng)鋼筋伸長(zhǎng)混凝土縮短混凝土縮短由三角形相似：由三角形相似：0mcmsm0mcmmsm0m)(hlhllhcsrlrcslmh00cmsmsq1hBMrcmsm0q

29、shMBss0qsmEAhMc20qcmEbhM截面曲率：截面曲率：彎曲剛度：彎曲剛度：（同裂縫計(jì)算）（同裂縫計(jì)算）其中：其中：確定受壓邊緣混凝土平均應(yīng)變的抵抗矩系數(shù)，確定受壓邊緣混凝土平均應(yīng)變的抵抗矩系數(shù)，綜合反映受壓區(qū)混凝土塑性、應(yīng)力圖形完整綜合反映受壓區(qū)混凝土塑性、應(yīng)力圖形完整性、內(nèi)力臂系數(shù)及裂縫間混凝土應(yīng)變不均勻性、內(nèi)力臂系數(shù)及裂縫間混凝土應(yīng)變不均勻性等因素，又稱綜合系數(shù)。性等因素，又稱綜合系數(shù)。c20qcmEbhMccqcccqccqccmEEc：混凝土應(yīng)變不均勻系數(shù)：混凝土應(yīng)變不均勻系數(shù)0000ff0ff)()(bhhxbhhbbbxhbb混凝土受壓區(qū)面積：混凝土受壓區(qū)面積：00f

30、)(bhf：受壓翼緣的加強(qiáng)系數(shù)：受壓翼緣的加強(qiáng)系數(shù)0：裂縫截面處受壓區(qū)高度系數(shù)：裂縫截面處受壓區(qū)高度系數(shù) 將曲線分布的混凝土壓應(yīng)力轉(zhuǎn)換為均布，平均壓應(yīng)將曲線分布的混凝土壓應(yīng)力轉(zhuǎn)換為均布，平均壓應(yīng)力大小為：力大小為：cq：壓應(yīng)力圖形完整系數(shù)：壓應(yīng)力圖形完整系數(shù)混凝土平均壓應(yīng)變：混凝土平均壓應(yīng)變：cqcq0 h0sAsCh0ssqAMqc20qcmEbhM合力矩平衡：合力矩平衡：000fcqq)(hbhM200fqcq)(bhM混凝土平均壓應(yīng)變：混凝土平均壓應(yīng)變：cc200fqccqccm)(EbhME令：令：c0f)(c20qcmEbhM得：得：確定受壓邊緣混凝土平均應(yīng)變的抵抗矩系數(shù)，確定受壓邊

31、緣混凝土平均應(yīng)變的抵抗矩系數(shù)，綜合反映受壓區(qū)混凝土塑性、應(yīng)力圖形完整綜合反映受壓區(qū)混凝土塑性、應(yīng)力圖形完整性、內(nèi)力臂系數(shù)及裂縫間混凝土應(yīng)變不均勻性、內(nèi)力臂系數(shù)及裂縫間混凝土應(yīng)變不均勻性等因素，又稱綜合系數(shù)。性等因素，又稱綜合系數(shù)。cqcq0 h0sAsCh0ssqAMqcmsm0qshMBcsEEEc20qcmEbhMc20qss0q0qsEbhMEAhMhMBsBE20ssshAEB0sbhAss0qsmEAhM5 . 3162 . 0fEE87. 05 . 3162 . 015. 1fE20ssshAEB（8-15）三、截面的長(zhǎng)期剛度三、截面的長(zhǎng)期剛度B 構(gòu)件在長(zhǎng)期持續(xù)荷載作用下，撓度隨時(shí)

32、間不斷緩慢增長(zhǎng)，抗彎構(gòu)件在長(zhǎng)期持續(xù)荷載作用下，撓度隨時(shí)間不斷緩慢增長(zhǎng)，抗彎剛度隨時(shí)間不斷降低。主要原因：剛度隨時(shí)間不斷降低。主要原因： （1）受壓混凝土的徐變，受壓區(qū)混凝土塑性發(fā)展）受壓混凝土的徐變，受壓區(qū)混凝土塑性發(fā)展（2）受拉區(qū)鋼筋和混凝土間的粘結(jié)滑移。）受拉區(qū)鋼筋和混凝土間的粘結(jié)滑移。（3）裂縫的不斷發(fā)展。）裂縫的不斷發(fā)展。 長(zhǎng)期荷載作用下受彎構(gòu)件撓度的增大，用長(zhǎng)期荷載作用下受彎構(gòu)件撓度的增大，用考慮荷載長(zhǎng)期作用對(duì)考慮荷載長(zhǎng)期作用對(duì)撓度增大的影響系數(shù)撓度增大的影響系數(shù)來反映。來反映。 對(duì)矩形、對(duì)矩形、T形、倒形、倒T形、工形截面受彎構(gòu)件的長(zhǎng)期剛度形、工形截面受彎構(gòu)件的長(zhǎng)期剛度B：。：。s

33、BB / 4 . 00 . 2為受壓鋼筋配筋率為受壓鋼筋配筋率，其中，其中u對(duì)翼緣位于受拉區(qū)的倒對(duì)翼緣位于受拉區(qū)的倒T形截面，形截面，應(yīng)增加應(yīng)增加20。u受壓鋼筋對(duì)混凝土受壓徐變和收縮起到一定約束作用，受壓鋼筋對(duì)混凝土受壓徐變和收縮起到一定約束作用，能夠減少構(gòu)件在長(zhǎng)期荷載作用下的變形。能夠減少構(gòu)件在長(zhǎng)期荷載作用下的變形。s20qs20qk)(BlMSBlMMSfBlMS20ku荷載標(biāo)準(zhǔn)組合為荷載標(biāo)準(zhǔn)組合為Mk，準(zhǔn)永久組合為準(zhǔn)永久組合為Mq，MkMq。僅需對(duì)僅需對(duì)Mq作作用下產(chǎn)生的撓度乘以放大系數(shù)用下產(chǎn)生的撓度乘以放大系數(shù)，而而（Mk-Mq）作用下的撓度是不作用下的撓度是不必增大的。所以必增大的

34、。所以：老規(guī)范：老規(guī)范：（8-19）skqk) 1(BMMMB 新規(guī)范中，上式適用于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件！新規(guī)范中，上式適用于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件！5 . 3162 . 015. 1fE20ssshAEBsBB BlMSf20q鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度計(jì)算過程：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度計(jì)算過程：sE：鋼筋彈性模量鋼筋彈性模量sA：受拉鋼筋截面面積受拉鋼筋截面面積0h：截面有效高度截面有效高度sqtetk65. 01 . 1f0 . 12 . 0：鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)tkf：混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值testeAAte0.01有效配筋率sq：裂縫處鋼筋的應(yīng)力s0qsq87. 0AhM四、受彎構(gòu)件撓度的計(jì)算四、

35、受彎構(gòu)件撓度的計(jì)算5 . 3162 . 015. 1fE20ssshAEBsBB BlMSf20q鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度計(jì)算過程：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度計(jì)算過程：E：鋼筋彈性模量與混凝土彈鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值性模量的比值：縱向受拉鋼筋配筋率縱向受拉鋼筋配筋率f：受壓翼緣的加強(qiáng)系數(shù)（受受壓翼緣的加強(qiáng)系數(shù)（受壓翼緣面積與腹板有效面積壓翼緣面積與腹板有效面積之比）之比）csEEE0bhAs0fff)(bhhbb ：考慮長(zhǎng)期作用對(duì)撓度增大考慮長(zhǎng)期作用對(duì)撓度增大的影響系數(shù)的影響系數(shù)4 . 00 . 20sbhA在1.6和2.0之間取值。影響抗彎剛度的影響抗彎剛度的因素因素：截面高度截面高度

36、（影響最顯著）（影響最顯著）彎矩彎矩M（M對(duì)對(duì)Bs如何影響如何影響）配筋率配筋率（大，大，Bs也略有增大）也略有增大）截面形狀截面形狀（有受壓翼緣，（有受壓翼緣， Bs 略大）略大）混凝土等級(jí)混凝土等級(jí)（提高等級(jí)對(duì)提高（提高等級(jí)對(duì)提高Bs影影響不大）響不大）受壓鋼筋受壓鋼筋（提高長(zhǎng)期剛度提高長(zhǎng)期剛度）5 . 3162 . 015. 1fE20ssshAEBsBB BlMSf20q鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度計(jì)算過程：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度計(jì)算過程：如果最大撓度超過規(guī)范的限值，如果最大撓度超過規(guī)范的限值，則可采?。簞t可采取：增加截面高度（最有效）增加截面高度（最有效）增加縱向鋼筋的面積（效果增加縱向鋼

37、筋的面積（效果有限）有限）提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)（效果提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)（效果有限）有限）配置一定受壓鋼筋配置一定受壓鋼筋選用合理截面（選用合理截面（T、工形）等、工形）等5 . 3162 . 015. 1fE20ssshAEBsBB BlMSf20q鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度計(jì)算過程：鋼筋混凝土受彎構(gòu)件撓度計(jì)算過程： 簡(jiǎn)支矩形截面梁截面尺寸簡(jiǎn)支矩形截面梁截面尺寸bh=200mm550mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，配置配置HRB335，4 18鋼筋，混凝土保護(hù)層厚度鋼筋，混凝土保護(hù)層厚度c=20mm，h0=515mm，承受均布荷載，按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的跨中彎矩承受均布荷載，按荷載的標(biāo)

38、準(zhǔn)組合計(jì)算的跨中彎矩Mk=75kNm，按荷載的，按荷載的準(zhǔn)永久組合計(jì)算的跨中彎矩準(zhǔn)永久組合計(jì)算的跨中彎矩Mq=65kNm，梁的計(jì)算跨度，梁的計(jì)算跨度l0=6m，撓度允許，撓度允許值為值為l0/250。試驗(yàn)算撓度是否符合要求。試驗(yàn)算撓度是否符合要求。BlMEIlMf20q20q4854855 . 3162 . 015. 1fE20ssshAEBsBB / 4 . 00 . 2sqtetk65. 01 . 1f0 . 12 . 0csEEE解解:0185. 05502005 . 01017testeAA26s0qsqmm/65.142101751587. 0106587. 0NAhM605. 06

39、5.1420185. 001. 265. 01 . 165. 01 . 1sktetkf67. 610310245csEEE01. 051520010170stebhA 簡(jiǎn)支矩形截面梁截面尺寸簡(jiǎn)支矩形截面梁截面尺寸bh=200mm550mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，配置配置HRB335，4 18鋼筋，混凝土保護(hù)層厚度鋼筋，混凝土保護(hù)層厚度c=20mm，h0=515mm，承受均布荷載，按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的跨中彎矩承受均布荷載，按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的跨中彎矩Mk=75kNm，按荷載的，按荷載的準(zhǔn)永久組合計(jì)算的跨中彎矩準(zhǔn)永久組合計(jì)算的跨中彎矩Mq=65kNm，梁的計(jì)算跨度，梁的計(jì)算

40、跨度l0=6m，撓度允許，撓度允許值為值為l0/250。試驗(yàn)算撓度是否符合要求。試驗(yàn)算撓度是否符合要求。BlMEIlMf20q20q4854855 . 3162 . 015. 1fE20ssshAEBsBB / 4 . 00 . 2sktetk65. 01 . 1f0 . 12 . 0csEEE21325fE20sssmm10179. 401. 067. 662 . 0605. 015. 151510171025 . 3162 . 015. 1NhAEB0 . 221313smm1009. 2210179. 4NBBmm66.111009. 260001065485485132620qBlMf

41、24mm/2506000/250mm66.110lf一、延性的概念一、延性的概念 結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或截面的延性是指從屈服開始至達(dá)到最大承載能力或達(dá)到以后而承載力還沒有顯著下降期間的變形能力。即延性反映結(jié)構(gòu)構(gòu)件的后期變形能力（破壞前的變形能力）。構(gòu)件達(dá)到最大承載力后突然喪失承載能構(gòu)件達(dá)到最大承載力后突然喪失承載能力，在沒有預(yù)兆的情況下發(fā)生破壞。力，在沒有預(yù)兆的情況下發(fā)生破壞。構(gòu)件承載力沒有顯著降低的情況下，經(jīng)構(gòu)件承載力沒有顯著降低的情況下，經(jīng)歷很大非線性變形后所發(fā)生的破壞，在歷很大非線性變形后所發(fā)生的破壞，在破壞前能給人以警示。破壞前能給人以警示。結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞 對(duì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或截面除了要求其滿足強(qiáng)度

42、、剛度等要求外，還要求其具有一定的延性：延緩破壞過程，防止脆性破壞延緩破壞過程，防止脆性破壞超靜定結(jié)構(gòu)中，能更好地適應(yīng)偶然超載、基礎(chǔ)沉降、溫度變超靜定結(jié)構(gòu)中，能更好地適應(yīng)偶然超載、基礎(chǔ)沉降、溫度變 化、收縮等情況變化產(chǎn)生的附加內(nèi)力和變形化、收縮等情況變化產(chǎn)生的附加內(nèi)力和變形使超靜定結(jié)構(gòu)能充分地進(jìn)行內(nèi)力重分布使超靜定結(jié)構(gòu)能充分地進(jìn)行內(nèi)力重分布吸收和耗散地震能量，降低動(dòng)力反應(yīng)，減輕地震破壞吸收和耗散地震能量，降低動(dòng)力反應(yīng)，減輕地震破壞延性可分為材料延性、截面延性、構(gòu)件延性和結(jié)構(gòu)延性。材料延性混凝土或鋼材在沒有明顯應(yīng)力下降情況下維持變形的能力，可混凝土或鋼材在沒有明顯應(yīng)力下降情況下維持變形的能力，可

43、以用以用應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線表示。表示。截面延性構(gòu)件單位長(zhǎng)度上截面的轉(zhuǎn)動(dòng)能力，用構(gòu)件單位長(zhǎng)度上截面的轉(zhuǎn)動(dòng)能力，用截面曲率截面曲率表示。表示。構(gòu)件延性可用構(gòu)件的可用構(gòu)件的轉(zhuǎn)角或位移轉(zhuǎn)角或位移表示。表示。結(jié)構(gòu)延性整個(gè)結(jié)構(gòu)體系承受變形的能力，多用整個(gè)結(jié)構(gòu)體系承受變形的能力，多用位移位移表示。表示。二、受彎構(gòu)件的截面曲率延性系數(shù)二、受彎構(gòu)件的截面曲率延性系數(shù) 基于平截面假定，定義截面破壞時(shí)的截面曲率與鋼筋屈服時(shí)截面曲率的比值為截面曲率延性系數(shù)。 影響截面曲率延性系數(shù)的主要因素： 縱向鋼筋（受拉、受壓）配筋率、混凝土極限壓應(yīng)變、鋼筋縱向鋼筋（受拉、受壓）配筋率、混凝土極限壓應(yīng)變、鋼筋屈服強(qiáng)度及混凝

44、土強(qiáng)度等級(jí)等。屈服強(qiáng)度及混凝土強(qiáng)度等級(jí)等。2ysc1cu1a0ycuyu)1 ()1 (fkEfxhk三、提高截面曲率延性系數(shù)的主要措施三、提高截面曲率延性系數(shù)的主要措施 1、限制縱向受拉鋼筋的配筋率，一般不應(yīng)大于2.5%；受壓區(qū)高度x（0.250.35）h0； 2、規(guī)定受壓鋼筋和受拉鋼筋的最小比例，一般As/As保持為0.30.5； 3、在彎矩較大的區(qū)段適當(dāng)加密箍筋。四、偏心受壓構(gòu)件截面曲率延性分析四、偏心受壓構(gòu)件截面曲率延性分析 1、偏心受壓構(gòu)件存在軸向壓力，使構(gòu)件受壓區(qū)高度增大，截面曲率延性系數(shù)降低許多。 2、對(duì)偏心受壓構(gòu)件，應(yīng)限制其軸壓比N= N/（fcA）（規(guī)范規(guī)定偏心受壓構(gòu)件的軸壓

45、比限值）。 3、偏心受壓構(gòu)件配箍率的越大，對(duì)混凝土的約束越大，使截面曲率延性系數(shù)提高。 4、還可采用密排封閉箍筋，或附加其他形式的箍筋，采用螺旋箍筋等，有效提高受壓區(qū)混凝土的極限壓應(yīng)變，增大截面曲率延性。一、耐久性的概念一、耐久性的概念 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在設(shè)計(jì)使用年限（一般建筑結(jié)構(gòu)為50年，紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)為100年）內(nèi)，在正常維護(hù)條件下，不需要進(jìn)行大修就可滿足正常使用和安全功能要求的能力。二、影響耐久性的因素二、影響耐久性的因素內(nèi)內(nèi) 因因外外 因因混凝土強(qiáng)度、密實(shí)性、水泥用量、水灰比、混凝土強(qiáng)度、密實(shí)性、水泥用量、水灰比、氯離子含量、堿含量、外加劑用量、保護(hù)氯離

46、子含量、堿含量、外加劑用量、保護(hù)層厚度等層厚度等溫度、濕度、溫度、濕度、CO2含量、侵蝕性介質(zhì)等含量、侵蝕性介質(zhì)等綜合作用綜合作用其中，混凝土碳化、鋼筋銹蝕是最主要的綜合因素三、混凝土的碳化三、混凝土的碳化碳化碳化是指大氣中的碳化是指大氣中的CO2不斷向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，并與混凝土不斷向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，并與混凝土中的堿性物質(zhì)中的堿性物質(zhì)Ca (OH)2發(fā)生中和反應(yīng)，發(fā)生中和反應(yīng)，使混凝土的堿性下降使混凝土的堿性下降（PH值降低）的現(xiàn)象值降低）的現(xiàn)象。碳化是混凝土的中性化。碳化是混凝土的中性化。危 害混凝土呈堿性，在鋼筋表面生成致密的氧化膜，保護(hù)鋼筋不銹蝕。混凝土呈堿性，在鋼筋表面生成致密的氧化膜

47、，保護(hù)鋼筋不銹蝕。當(dāng)碳化至鋼筋表面時(shí)，將會(huì)破壞氧化膜，使鋼筋有銹蝕的危險(xiǎn)。當(dāng)碳化至鋼筋表面時(shí)，將會(huì)破壞氧化膜，使鋼筋有銹蝕的危險(xiǎn)。此外，碳化會(huì)加劇混凝土收縮，導(dǎo)致其開裂，影響耐久性此外，碳化會(huì)加劇混凝土收縮，導(dǎo)致其開裂，影響耐久性環(huán)境因素：環(huán)境因素：CO2的濃度、濕度、溫度等的濃度、濕度、溫度等自身因素：自身因素：CaO含量、強(qiáng)度等級(jí)、內(nèi)部密實(shí)度、孔隙率、孔徑、含量、強(qiáng)度等級(jí)、內(nèi)部密實(shí)度、孔隙率、孔徑、 水灰比、保護(hù)層厚度等水灰比、保護(hù)層厚度等影響因素三、混凝土的碳化三、混凝土的碳化碳化碳化是指大氣中的碳化是指大氣中的CO2不斷向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，并與混凝土不斷向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，并與混凝土中的堿

48、性物質(zhì)中的堿性物質(zhì)Ca (OH)2發(fā)生中和反應(yīng)，發(fā)生中和反應(yīng)，使混凝土的堿性下降使混凝土的堿性下降（PH值降低）的現(xiàn)象值降低）的現(xiàn)象。碳化是混凝土的中性化。碳化是混凝土的中性化。減小碳化的措施u合理確定配合比，規(guī)定水泥用量的低限值和水灰比的高限值，合理確定配合比，規(guī)定水泥用量的低限值和水灰比的高限值，合理采用摻合料合理采用摻合料u提高混凝土的密實(shí)性、抗?jié)B性提高混凝土的密實(shí)性、抗?jié)B性u(píng)規(guī)定保護(hù)層的最小厚度規(guī)定保護(hù)層的最小厚度u采用覆蓋面層（水泥砂漿或涂料）采用覆蓋面層（水泥砂漿或涂料）l碳酸試液測(cè)定。碳酸試液測(cè)定。l碳化深度與時(shí)間相關(guān)表達(dá)式，可預(yù)測(cè)碳化深度。碳化深度與時(shí)間相關(guān)表達(dá)式，可預(yù)測(cè)碳化深

49、度。碳化深度測(cè)定四、鋼筋的銹蝕四、鋼筋的銹蝕銹蝕 銹蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵問題之一。銹蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵問題之一。 鋼筋表面氧化膜被破壞形成鋼筋銹蝕的必要條件，含氧鋼筋表面氧化膜被破壞形成鋼筋銹蝕的必要條件，含氧水份侵入是鋼筋銹蝕的充分條件。水份侵入是鋼筋銹蝕的充分條件。 銹蝕機(jī)理是電化學(xué)腐蝕。過程：銹蝕機(jī)理是電化學(xué)腐蝕。過程：“坑蝕坑蝕”、“環(huán)環(huán)蝕蝕”形形成銹蝕面、成銹蝕面、“暴筋暴筋”危 害 鋼筋銹蝕，體積膨脹，導(dǎo)致沿鋼筋長(zhǎng)度出現(xiàn)縱向裂縫，使保鋼筋銹蝕，體積膨脹，導(dǎo)致沿鋼筋長(zhǎng)度出現(xiàn)縱向裂縫，使保護(hù)層剝落，使鋼筋截面削弱，承載力降低，最終使結(jié)構(gòu)破壞或失護(hù)層剝落，使鋼筋截面

50、削弱，承載力降低，最終使結(jié)構(gòu)破壞或失效。效。環(huán)境因素：周圍環(huán)境腐蝕性成分的含量環(huán)境因素：周圍環(huán)境腐蝕性成分的含量自身因素：密實(shí)度、保護(hù)層厚度、氯離子含量等自身因素：密實(shí)度、保護(hù)層厚度、氯離子含量等影響因素四、鋼筋的銹蝕四、鋼筋的銹蝕銹蝕 銹蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵問題之一。銹蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵問題之一。 鋼筋表面氧化膜被破壞形成鋼筋銹蝕的必要條件，含氧鋼筋表面氧化膜被破壞形成鋼筋銹蝕的必要條件，含氧水份侵入是鋼筋銹蝕的充分條件。水份侵入是鋼筋銹蝕的充分條件。 銹蝕機(jī)理是電化學(xué)腐蝕。過程：銹蝕機(jī)理是電化學(xué)腐蝕。過程：“坑蝕坑蝕”、“環(huán)環(huán)蝕蝕”形形成銹蝕面、成銹蝕面、“暴筋暴筋”

51、防止鋼筋銹蝕措施p降低水灰比，增加水泥用量，提高混凝土的密實(shí)度降低水灰比，增加水泥用量，提高混凝土的密實(shí)度p要有足夠的混凝土保護(hù)層厚度要有足夠的混凝土保護(hù)層厚度p嚴(yán)格控制氯離子含量嚴(yán)格控制氯離子含量p采用覆蓋層，防止采用覆蓋層，防止CO2、O2、CL的滲入。的滲入。五、耐久性設(shè)計(jì)五、耐久性設(shè)計(jì)1、耐久性設(shè)計(jì)的必要性“五倍定律五倍定律”：設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)鋼筋防護(hù)少花：設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)鋼筋防護(hù)少花1元錢，出現(xiàn)問題時(shí)就需要花元錢，出現(xiàn)問題時(shí)就需要花5元錢補(bǔ)救。元錢補(bǔ)救。u1998年美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)的一份材料估計(jì)，他們需要年美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)的一份材料估計(jì)，他們需要1.3萬億美元來處理國(guó)內(nèi)基萬億美元來處理國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施工

52、程存在的問題，僅維修與更換橋面板就需礎(chǔ)設(shè)施工程存在的問題，僅維修與更換橋面板就需800億美元；億美元；u加拿大蒙特利爾一座水電站由于耐久性問題需加拿大蒙特利爾一座水電站由于耐久性問題需15億加元修補(bǔ)維修；億加元修補(bǔ)維修；u湛江港建成后不到湛江港建成后不到20年就由于鋼筋銹蝕全面進(jìn)行大修；年就由于鋼筋銹蝕全面進(jìn)行大修；u1980年建成的寧波北侖港年建成的寧波北侖港10萬噸級(jí)礦石碼頭，使用不到萬噸級(jí)礦石碼頭，使用不到10年上部結(jié)構(gòu)就因鋼筋年上部結(jié)構(gòu)就因鋼筋嚴(yán)重銹蝕而破損；嚴(yán)重銹蝕而破損；u我國(guó)第一座城市大型立交橋北京西直門立交橋我國(guó)第一座城市大型立交橋北京西直門立交橋1980年建成，年建成，19年

53、后拆除重建；年后拆除重建；u濟(jì)南黃河公路大橋濟(jì)南黃河公路大橋1990年建成，年建成，10年后因吊桿損壞發(fā)生局部橋面坍塌；年后因吊桿損壞發(fā)生局部橋面坍塌；大量的工程實(shí)踐表明，耐久性問題不容忽視，否則后患無窮。大量的工程實(shí)踐表明，耐久性問題不容忽視，否則后患無窮。3、耐久性概念設(shè)計(jì)條條 件件室內(nèi)正常環(huán)境a室內(nèi)潮濕環(huán)境：非嚴(yán)寒和非寒冷地區(qū)的露天環(huán)境、與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境b嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的露天環(huán)境，與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境使用除冰鹽的環(huán)境；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季水位變動(dòng)的環(huán)境；濱海室外環(huán)境海水環(huán)境受人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境四五注：嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的劃分應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)民用建

54、筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ24的規(guī)定。二環(huán)環(huán)境境類類別別一三2、耐久性設(shè)計(jì)的目標(biāo) 我國(guó)我國(guó)混凝土結(jié)果設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)果設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)還不是規(guī)定的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)還不是定量設(shè)計(jì)，而是以混凝土定量設(shè)計(jì)，而是以混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別和和設(shè)計(jì)使用年限設(shè)計(jì)使用年限為依據(jù)的為依據(jù)的概念概念設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)。 使結(jié)構(gòu)使結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)條件下，不需要進(jìn)行大修就能達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限。在正常維護(hù)條件下，不需要進(jìn)行大修就能達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限。1T：混凝土完全碳化所需時(shí)間2T：鋼筋開始銹蝕至保護(hù)層沿鋼筋開裂所需時(shí)間T：結(jié)構(gòu)預(yù)期使用年限TTT21目標(biāo)：（1）結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別）結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別新規(guī)范中結(jié)構(gòu)的環(huán)

55、境類別（2）耐久性的基本要求）耐久性的基本要求最大水灰比最小水泥用量（kg/m3）最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)最大氯離子含量(%)最大堿含量（kg/m3）0.65225C201.0不限制a0.60250C250.33.0b0.55275C300.23.00.50300C300.13.0三結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)混混凝凝土土耐耐久久性性的的基基本本要要求求環(huán)境類別二一控制最大氯離子含量控制最大氯離子含量主要是為了避免游離的氯離子破壞鋼筋表面的氧化膜主要是為了避免游離的氯離子破壞鋼筋表面的氧化膜而促使鋼筋銹蝕，氯離子還會(huì)使混凝土的凍融破壞加劇。而促使鋼筋銹蝕，氯離子還會(huì)使混凝土的凍融破壞加劇。控制堿含量控制堿含量是為了防止

56、堿骨料反應(yīng)造成混凝土破壞。堿骨料反應(yīng)是指水泥是為了防止堿骨料反應(yīng)造成混凝土破壞。堿骨料反應(yīng)是指水泥水化過程中釋放出來的堿與骨料中的堿活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成一種在水化過程中釋放出來的堿與骨料中的堿活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成一種在吸水后產(chǎn)生體積膨脹的混合物，從而使混凝土開裂。吸水后產(chǎn)生體積膨脹的混合物，從而使混凝土開裂。新規(guī)范中結(jié)構(gòu)材料的耐久性基本要求（3）提高耐久性的對(duì)策）提高耐久性的對(duì)策把好規(guī)劃設(shè)計(jì)第一關(guān)：把好規(guī)劃設(shè)計(jì)第一關(guān)：隨著耐久性問題的突出及對(duì)耐久性認(rèn)識(shí)的提高，隨著耐久性問題的突出及對(duì)耐久性認(rèn)識(shí)的提高，許多國(guó)家的規(guī)范已增加了耐久性的條文，雖然有些條文屬于許多國(guó)家的規(guī)范已增加了耐久性的條文

57、，雖然有些條文屬于“概念設(shè)概念設(shè)計(jì)計(jì)”，但畢竟有章可循，設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格遵守；，但畢竟有章可循，設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格遵守；把好材料關(guān)：把好材料關(guān)：材料是耐久性的基礎(chǔ)；材料是耐久性的基礎(chǔ)；優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)：優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)：優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)對(duì)于混凝土耐久性影響很大。優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)對(duì)于混凝土耐久性影響很大。優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)不但要達(dá)到混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，還要保證混凝土的和優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)不但要達(dá)到混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，還要保證混凝土的和易性，特別是泵送混凝土要保證有很大的塌落度；易性，特別是泵送混凝土要保證有很大的塌落度；適當(dāng)增加保護(hù)層厚度：適當(dāng)增加保護(hù)層厚度：在環(huán)境較差的環(huán)境中，保護(hù)層厚度對(duì)耐久性的在環(huán)境較差的環(huán)

58、境中，保護(hù)層厚度對(duì)耐久性的影響十分顯著；影響十分顯著；引氣劑的使用：引氣劑的使用：引氣劑可以降低混凝土的凍融破壞，提高抗凍性；引氣劑可以降低混凝土的凍融破壞，提高抗凍性；混凝土面層保護(hù)：混凝土面層保護(hù)：混凝土表面砌耐腐蝕性高的花崗巖、用水泥砂漿罩混凝土表面砌耐腐蝕性高的花崗巖、用水泥砂漿罩面、表面涂保護(hù)層；面、表面涂保護(hù)層；環(huán)氧涂層鋼筋的使用：環(huán)氧涂層鋼筋的使用：環(huán)氧涂層具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性和環(huán)氧涂層具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性和不透水性，能夠阻止水、氧、氯離子等腐蝕介質(zhì)與鋼筋的接觸，避免不透水性，能夠阻止水、氧、氯離子等腐蝕介質(zhì)與鋼筋的接觸，避免生銹；生銹；鋼筋阻銹劑：鋼筋阻銹劑

59、：鋼筋阻銹劑按化學(xué)成分分為有機(jī)型、無機(jī)型、混合型；鋼筋阻銹劑按化學(xué)成分分為有機(jī)型、無機(jī)型、混合型；按使用方法分為摻入型和滲透型；按使用方法分為摻入型和滲透型；陰極保護(hù)：陰極保護(hù)：陰極保護(hù)是常用的、有效的電化學(xué)保護(hù)方法，已有近百年陰極保護(hù)是常用的、有效的電化學(xué)保護(hù)方法，已有近百年的歷史，多用于常規(guī)水下、地下金屬結(jié)構(gòu)中。的歷史，多用于常規(guī)水下、地下金屬結(jié)構(gòu)中。正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，荷載應(yīng)取正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，荷載應(yīng)取 值，材料強(qiáng)度應(yīng)取值，材料強(qiáng)度應(yīng)取 值。值。 可以減小鋼筋混凝土受彎構(gòu)件裂縫寬度的措施為（可以減小鋼筋混凝土受彎構(gòu)件裂縫寬度的措施為（ ）。）。A增大鋼筋直徑增大鋼筋直徑 B提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)C提高鋼筋強(qiáng)度等級(jí)提高鋼筋強(qiáng)度等級(jí) D增加鋼筋用量增加鋼筋用量混凝土保護(hù)層的作用是混凝土保護(hù)層的作用是 和和 等。等。結(jié)構(gòu)的功能要求為