混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP第八章第八章 钢筋混凝土构件的裂缝和变形钢筋混凝土构件的裂缝和变形混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP本章重点本章重点 理解钢筋混凝土受弯构件截面弯曲刚度的理解钢筋混凝土受弯构件截面弯曲刚度的定义、特点定义、特点;掌握影响刚度的因素和提高刚度的措施掌握影响刚度的因素和提高刚度的措施；理解结构延性的概念以及表示方法理解结构延性的概念以及表示方法;理解构件裂缝开展前后钢筋和混凝土应力的变理解构件裂缝开展前后钢筋和混凝土应力的变化特点化特点；理解混凝土结构耐久性的内涵、意义、概念及理解混凝土结构耐久性的内涵、意义、概念及主要影响因素。主要影响因素。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELPv构件的裂缝宽度和挠度验算属于正常使用极限状态。构件的裂缝宽度和挠度验算属于正常使用极限状态。v挠度过大影响使用功能，不能保证适用性挠度过大影响使用功能，不能保证适用性;而裂缝宽度过大，则同时影响使用功能和耐久性。而裂缝宽度过大，则同时影响使用功能和耐久性。裂缝裂缝荷载引起的裂缝：荷载引起的裂缝：非荷载引起的裂缝：非荷载引起的裂缝：由材料收缩、温度变化、钢由材料收缩、温度变化、钢筋锈蚀后体积增大、地基不筋锈蚀后体积增大、地基不均匀沉降等产生的裂缝。均匀沉降等产生的裂缝。(约占约占80%)与构件的受力特征有关与构件的受力特征有关。(约占约占20%)8.1 概述概述混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELPNkNkNkNkNkNke0e0Tk(a)(b)(c)(e)(d)TkMkMk(a)轴心受拉轴心受拉；(b)偏心受拉偏心受拉；(c)偏心受压偏心受压；(d)受弯和受剪受弯和受剪；(e)受扭。受扭。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP为防止温度应力过大引起的开裂，规定了伸为防止温度应力过大引起的开裂，规定了伸缩缝之间的缩缝之间的最大间距最大间距。为防止由于钢筋周围混凝土过快地碳化失去为防止由于钢筋周围混凝土过快地碳化失去对钢筋的保护作用，出现锈胀引起的沿钢对钢筋的保护作用，出现锈胀引起的沿钢筋纵向的裂缝，规定了钢筋的混凝土保护筋纵向的裂缝，规定了钢筋的混凝土保护层的层的最小厚度最小厚度。非非荷荷载载引引起起的的裂裂缝缝通常，裂缝宽度和挠度一般可分别用控制通常，裂缝宽度和挠度一般可分别用控制最大钢筋直径最大钢筋直径和和最大跨高比最大跨高比来控制，只有在构件来控制，只有在构件截面尺寸小、钢筋应力大时进行验算。截面尺寸小、钢筋应力大时进行验算。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP8.2 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8.2.1截面弯曲刚度的概念及定义截面弯曲刚度的概念及定义弹性匀质材料的简支梁跨中挠度为弹性匀质材料的简支梁跨中挠度为集中荷载：集中荷载：均布荷载：均布荷载：或8-38-48-5适筋梁适筋梁关系曲关系曲线线混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP筋混凝土受弯构件的截面抗弯刚度是一个变量筋混凝土受弯构件的截面抗弯刚度是一个变量8-68.2.2 8.2.2 短期短期刚刚度度 （1 1）平均曲率）平均曲率8-7梁纯弯段内各截面应变及裂缝分布梁纯弯段内各截面应变及裂缝分布混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP短期刚度短期刚度8-8（2 2）平均应变）平均应变 和和 裂缝截面纵向受拉钢筋重心处的拉应变裂缝截面纵向受拉钢筋重心处的拉应变受压区边缘混凝土的压应变受压区边缘混凝土的压应变8-98-108-118-12混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP第第阶段裂缝截面应力图形阶段裂缝截面应力图形上式可简化为：上式可简化为：8-138-148-15混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP（3）短期刚度）短期刚度 的一般表达式的一般表达式8-168-17（4 4）参数）参数1 1）开裂截面的内力臂系数）开裂截面的内力臂系数 。近似取值为。近似取值为0.870.87。2 2）受压区边缘混凝土平均应变综合系数）受压区边缘混凝土平均应变综合系数 。由实验求得。由实验求得8-18混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP3 3）裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数）裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 。8-19式中式中: : 8-20有效受拉混凝土面积有效受拉混凝土面积混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP短期刚度的计算公式短期刚度的计算公式:8-21如估计受压钢筋对刚度的影响则：如估计受压钢筋对刚度的影响则：8-228.2.3受弯构件的截面弯曲刚度受弯构件的截面弯曲刚度B长期刚度表示为长期刚度表示为:8-23荷载长期作用影荷载长期作用影响的曲率计算响的曲率计算混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP8-248.2.4受弯构件的变形验算受弯构件的变形验算沿梁沿梁长长度的度的刚刚度和曲率分布度和曲率分布混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP按按规范规范要求，挠度验算应满足：要求，挠度验算应满足：8-25式中：式中：允许挠度值，见附表允许挠度值，见附表1919；根据最小根据最小刚刚度原度原则则并采用并采用刚刚度度B B进进行行计计 算的算的挠挠度度8-268.2.4减小挠度的主要措施减小挠度的主要措施有效措施：增加截面高度。但是有效措施：增加截面高度。但是配筋率加大对提高截配筋率加大对提高截面抗弯刚度的作用并不显著。面抗弯刚度的作用并不显著。采用预应力混凝土构件也是提高受弯构件刚度行之采用预应力混凝土构件也是提高受弯构件刚度行之有效的方法。有效的方法。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP8.3 钢筋混凝土构件裂缝宽度验算钢筋混凝土构件裂缝宽度验算8.3.1平均裂缝间距平均裂缝间距（1 1） 裂缝的出现与开展裂缝的出现与开展（a a）裂）裂缝缝即将出即将出现现 （b b）第一批裂）第一批裂缝缝出出现现 （c c）裂）裂缝缝的分布及开展的分布及开展混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP（2 2）平均裂缝间距）平均裂缝间距轴心受拉构件粘结应力传递长度轴心受拉构件粘结应力传递长度按图上图（按图上图（a a）的内力平衡条件，有：）的内力平衡条件，有：8-27由图（由图（b b）有：）有：因此：因此：8-288-29混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP8-308-31实验表明，混凝土和钢筋间的粘结强度大致与混凝土抗拉强度成正比例，则8-32改用两项表达式：8-33混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP平均裂缝间距的计算公式对于轴心受拉构件：平均裂缝间距的计算公式对于轴心受拉构件：受弯、偏心受拉和偏心受压构件：受弯、偏心受拉和偏心受压构件：8-348-358.3.2裂缝宽度裂缝宽度（1 1）平均裂缝宽度）平均裂缝宽度8-368-378-38混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP平均裂缝宽度计算图示平均裂缝宽度计算图示混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP（2 2）裂缝截面处钢筋应力）裂缝截面处钢筋应力1 1）受弯构件）受弯构件2 2）轴心受拉构件。）轴心受拉构件。8-398-403 3）偏心受拉构件。）偏心受拉构件。3 3）偏心受压构件。）偏心受压构件。8-418-42混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP大、小偏心受拉构件钢筋应力计算图示大、小偏心受拉构件钢筋应力计算图示偏心受压构件钢筋应力计算图示偏心受压构件钢筋应力计算图示大偏大偏心心受拉受拉小偏小偏心心受拉受拉混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP（3 3）最大裂缝宽度及其验算）最大裂缝宽度及其验算考虑荷载长期作用考虑荷载长期作用8-478-48按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度：按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度：8-49验算裂缝宽度时，应满足验算裂缝宽度时，应满足8-50（4 4）影响裂缝宽度的因素）影响裂缝宽度的因素 受拉钢筋的应力和弹性模量；受拉钢筋的应力和弹性模量； 钢筋的粘结性能；钢筋的粘结性能； 荷载作用的特性；荷载作用的特性； 钢筋的直径和配筋率；钢筋的直径和配筋率； 构构件的受力方式和截面形式；件的受力方式和截面形式； 保护层厚度。保护层厚度。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP【例例8.2】简支矩形截面梁截面尺寸简支矩形截面梁截面尺寸b bh h= = 250mm250mm500mm500mm， 环境类别为一类，混凝土强度等级为环境类别为一类，混凝土强度等级为 C25C25，配置，配置HRB400HRB400级钢筋级钢筋4 204 20，混凝土保护层厚度，混凝土保护层厚度C=25mm,C=25mm,按荷载准永久按荷载准永久组合计算的跨中弯矩组合计算的跨中弯矩 ，最大裂缝宽度限值，最大裂缝宽度限值，试验算其最大裂缝宽度是否符合要求。，试验算其最大裂缝宽度是否符合要求。解解：混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP8.4 钢筋混凝土构件的截面延性钢筋混凝土构件的截面延性8.4.1延性的概念延性的概念指结构、构件或截面进入破坏阶段以后，在承载能力指结构、构件或截面进入破坏阶段以后，在承载能力没有显著下降的情况下承受变形的能力。没有显著下降的情况下承受变形的能力。8.4.2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 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截面曲率延性系数截面曲率延性系数8-518-528-53混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP适筋梁截面开始屈服及最大承载力时应变、应力图适筋梁截面开始屈服及最大承载力时应变、应力图（a a）开始屈服）开始屈服时时； （b b）最大承）最大承载载力力时时钢筋开始屈服时的混凝土受压区高度系数钢筋开始屈服时的混凝土受压区高度系数对单筋截面：对单筋截面：对双筋截面：对双筋截面：8-54a8-54b混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP达到截面最大承载力时的混凝土受压区压应变高度达到截面最大承载力时的混凝土受压区压应变高度:则则:8-558-56（2 2）影响因素）影响因素1 1）纵向受拉钢筋配筋率）纵向受拉钢筋配筋率 增大，延性系数减小增大，延性系数减小单筋矩形截面梁单筋矩形截面梁 关系曲线关系曲线混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP2 2）受压钢筋配筋率）受压钢筋配筋率 增大，延性系数可增大增大，延性系数可增大3 3）混凝土极限压应变）混凝土极限压应变 增大，延性系数提高增大，延性系数提高4 4）混凝土强度等级提高，而钢筋屈服强度适混凝土强度等级提高，而钢筋屈服强度适当降低，也可使延性系数有所提高。当降低，也可使延性系数有所提高。提高截面曲率延性系数的措施主要有：提高截面曲率延性系数的措施主要有：限制纵向受拉钢筋的配筋率，一般不应大于限制纵向受拉钢筋的配筋率，一般不应大于2.5%2.5%；受压区高度；受压区高度规定受压钢筋和受拉钢筋的最小比例，一般使规定受压钢筋和受拉钢筋的最小比例，一般使保持为保持为0.30.30.50.5；在弯矩较大的区段适当加密箍筋。在弯矩较大的区段适当加密箍筋。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP8.4.3偏心受压构件截面曲率延性的分析偏心受压构件截面曲率延性的分析配箍率对棱柱体试件配箍率对棱柱体试件 曲线的影响曲线的影响试验研究表明，轴压比试验研究表明，轴压比 是影响偏心受压构件曲是影响偏心受压构件曲率延性系数的主要因素之一。率延性系数的主要因素之一。试验还表明，如果用密排的封闭箍筋或在矩形、方试验还表明，如果用密排的封闭箍筋或在矩形、方形箍内附加其它形式的箍筋，以及采用螺旋箍筋，形箍内附加其它形式的箍筋，以及采用螺旋箍筋，都能增大截面曲率延性。都能增大截面曲率延性。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP8.5 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性8.5.1耐久性的概念与主要影响因素耐久性的概念与主要影响因素（1 1）混凝土结构耐久性概念）混凝土结构耐久性概念（2 2）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内部外部外部常见的耐久性问题：常见的耐久性问题：1 1）混凝土冻融破坏。）混凝土冻融破坏。2 2）混凝土的碱集料反应。）混凝土的碱集料反应。4 4）混凝土的碳化。）混凝土的碳化。3 3）侵蚀性介质的腐蚀。）侵蚀性介质的腐蚀。5 5）钢筋锈蚀。）钢筋锈蚀。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP8.5.2混凝土结构耐久性设计的主要内容混凝土结构耐久性设计的主要内容（1 1）确定结构所处的环境类别）确定结构所处的环境类别（2 2）提出材料的耐久性质量要求）提出材料的耐久性质量要求（4 4）提出满足耐久性要求相应的技术措施）提出满足耐久性要求相应的技术措施（3 3）确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度）确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度（5 5）提出结构使用阶段的维护与检测要求）提出结构使用阶段的维护与检测要求混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第八八章章目录目录上一章上一章下一章下一章HELPHELP