第8章钢筋混凝土构件的裂缝变形和耐久性ppt课件.ppt

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1、钢筋混凝土结构学,新世纪土木工程系列教材配套电子课件,第,8,章,钢筋混凝土构件的,裂缝、变形和耐久性,第,8,章,钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性,8.1,概述,设计任何建筑物和构筑物时，必须使其满足下列各项预,定的功能要求：,(1),安全性,：即结构构件能承受在正常施工和正常使用时,可能出现的各种作用，以及在偶然事件发生时及发生后，仍,能保持必需的整体稳定性。,(2),适用性,：即在正常使用时，结构构件具有良好的工作,性能，不出现过大的变形和过宽的裂缝。,(3),耐久性,：即在正常的维护下，结构构件具有足够的耐,久性能，不发生锈蚀和风化现象。,安全、适用和耐久，是结构可靠的标志，总称为结

2、构,的可靠性,。,对于使用上需要控制变形和裂缝的结构构件，除了要,进行临近破坏阶段的承载力计算以外，还要,进行正常使用,情况下的变形和裂缝验算,。,因为，过大的变形会造成房屋内粉刷层剥落、填充墙,和隔断墙,开裂,及屋面积水等后果；在多层精密仪表车间,中，过大的楼面变形可能会影响到产品的质量；水池、油,罐等结构开裂会引起,渗漏,现象；过大的裂缝会影响到结构,的耐久性；过大的变形和裂缝也将使用户在,心理上产生不,安全感,。,此外，混凝土结构是由多种材料组成的复合人工材,料，由于结构本身组成成分及承载受力特点，在周围环境,中水及侵蚀性介质的作用下，随着时间的推移，,混凝土将出,现,裂缝,、,破碎,、

3、,酥裂,、,磨损,、,溶蚀,等现象，,钢筋将锈蚀,、,脆,化,、,疲劳,、,应力腐蚀,，钢筋与混凝土之间的粘结锚固作用将,逐渐减弱，即出现耐久性问题,。耐久性问题开始时表现为对,结构构件外观和使用功能的影响，到一定阶段上可能引发承,载力方面的问题，使结构构件出现突然的破坏。,图,8-1,为超过正常使用极限状态的例子。,进行结构构件设计时，既要保证它们不超过承载能,力极限状态，又要保证它们不超过正常使用极限状态。,为此，要求对它们进行下列计算和验算：,所有结构构件均应进行承载力,(,包括压屈失稳,),计,算；在必要时尚应进行结构的倾覆和滑移验算,。,处于地震区的结构,尚应进行结构构件抗震的承载,

4、力验算。,对某些直接承受吊车的构件应进行疲劳强度验,算。,对使用上需要控制变形值的结构构件应进行变形,验算,。,根据裂缝控制等级的要求应对混凝土结构构件的,裂缝控制情况进行验算。,正常使用极限状态和承载能力极限状态对应着结构的,两个不同的工作阶段,，,因而要采用不同的荷载效应代表值,和荷载效应组合进行验算与计算,。,此外、在荷载保持不变的情况下,由于混凝土的徐变等,特性、裂缝和变形将随着时间的推移而发展。,因此在讨论裂缝和变形的荷载效应组合时,应该区分荷,载效应的,标准组合和准永久组合,。,对构件进行正常使用极限状态的验算时，,应该根据不,同要求,分别按荷载效应的标准组合、准永久组合或标准组,

5、合并考虑长期作用影响进行验算,以保证变形、裂缝、应力,等计算值不超过相应的规定限值。,正常使用极限状态的一般验算公式为,SC,（,8-1,）,式中,S,正常使用极限状态的荷载效应组合值；,C,结构构件达到正常使用要求所规定的变形、,裂缝宽度和应力限值。,荷载效应的标准组合为,Qik,n,i,ci,k,Q,GK,d,S,S,S,S,?,?,?,?,?,2,1,?,（,8-2,）,荷载效应的准永久组合为,式中,S,Gk,水久荷载标准位的效应；,S,Q1k,在从本组合中起控制作用的一个可变荷载标准值,的效应；,S,Qik,第,i,个可变行核标准位的效应；,ci,第,i,个可变荷载的组合值系数，其值不

6、应大于,1,。按,附表,12,采用。,qi,第,i,个可变荷载的准永久值系数，按附表,12,采用。,（,8-3,）,Qik,n,i,qi,GK,d,S,S,S,?,?,?,?,1,?,8.2,裂缝宽度验算,裂缝按其形成的原因分为两大类,一类是由,荷载引起,的裂缝,；另一类是由,变形因素,(,非荷载,),引起的裂缝,，如,由材料收缩、温度变化、混凝上碳化,(,钢筋锈蚀膨胀,),以,及地基不均匀沉降等原因引起的裂缝，,工程实践中结构,物的裂缝属于变形因素为主引起的约占,80,，属于荷载,为主引起的的占,20,。,非荷载引起的裂缝十分复杂，目,前主要是通过构造措施,(,如加强配筋、设变形缝等,),进

7、行,控制,。本节所讨论的为,荷载引起的正截面裂缝验算,。,9.2.1,验算公式,根据正常使用阶段对结构构件裂缝的不同要求，将,裂缝的控制等级分为三级：,正常使用阶段,严格要求不出现裂缝的构件,，裂缝控制,等级属一级；,正常使用阶段,一般要求不出现裂缝的构件,，裂缝控制,等级属二级；,正常使用阶段允许出现裂缝的构件,，裂缝控制等级属,三级。,钢筋混凝土结构构件,由于混凝土的抗拉强度低，在正,常使用阶段常带裂缝工作，因此，,其裂缝控制等级属于三,级,。若要使,结构构件的裂缝达到一级或二级要求，必须对,其施加预应力,，将结构构件做成预应力混凝土结构构件。,试验和工程实践表明，在一般环境情况下，,只要

8、将钢,筋混凝土结构构件的裂缝宽度限制在一定的范围以内，结,构构件内的钢筋并不会锈蚀，对结构构件的耐久性也不会,构成威胁,。因此，裂缝宽度的验算可以按下面的公式进行,max,lim,(8-4),式中,max,按,荷载效应标准组合并考虑长期作用影响,计算的最大裂缝宽度,；,lim,最大裂缝宽度限值，建筑工程结构构件的最大,裂缝宽度限值见附表,3-2,，公路桥涵工程结构构件的最大裂缝,宽度限值见附表,10-15,。,因此，裂缝宽度的验算主要是按荷载效应标准组合并考,虑长期作用影响的最大裂缝宽度,max,的计算。,max,得后，按,公式,(8-4),即可判定是否超出限值。,8.2.2,max,的计算方

9、法,1.,建筑工程规范关于,max,的计算方法,规范采用平均裂缝宽度乘以扩大系数的方法确定最大裂,缝宽度。,(1),平均裂缝宽度,m,在裂缝出现的过程中，存在一个裂缝基本稳定的阶段。,因此，对于一根特定的构件，其平均裂缝间距,l,c,可以用统,计方法，根据试验资料求得相应地也存在一个平均裂缝宽,度,m,。,现仍以轴心受拉构件为例来建立平均裂缝宽度,m,的计算,公式。,如图,8-2a,所示，在轴向力,N,k,作用下，平均裂缝间距,l,c,之,间的各截面应力,(,应变,),不同，相应的钢筋应力,(,应变,),也发生,变化，在裂缝截面混凝土最大,(,图,8-2c),；中间截面由于粘结,应力使混凝土应

10、变恢复到最大值,(,图,8-2b),。,根据裂缝开展的粘结一滑移理论，认为裂缝宽度是由于钢,筋与混凝土之间的滑移，引起裂缝处混凝土回缩而产生的,。因此，平均裂缝宽度,m,，应等于平均裂缝间距,l,c,之间沿,钢筋水平位置处钢筋和混凝土总伸长之差，即,dl,cr,l,c,s,m,?,?,?,0,),(,?,?,?,为计算方便，现将曲线应变分布简化为竖标为平均应变,sm,和,cm,的直线分布，如图,8-2(c)(d),所示，于是,（,8-5,）,试验得知,sm,/,cm,=,0.15,，故,c,=1-,sm,/,cm,=1-0.15=0.85,，令,sm,=,sk,。则式,(8-5),为,（,8-

11、6,）,上式不仅适用于轴心受拉构件，也同样适用于受弯、偏心,受拉和偏心受压构件。式中,E,s,为钢筋弹性摸量。但是，应,该指出的是按式,(8-6),计算的,m,，是指构件表面的裂缝宽度,，在钢筋位置处由于钢筋对混凝土的约束，使得截面上各,点的裂缝宽度并非如图,8-2(a),所示处处相等。现再将,l,cr,，,sk,，,的计算分述如下：,平均裂缝间距,l,cr,的计算,理论分析表明，,裂缝间距主要取决于,有效配筋率,te,，,钢筋直径,d,及其表面形状,。此外,还与混凝土保护层厚度,c,有,关,。,有效配筋率,te,是指按有较受拉混凝土截面面积,A,tc,计算,的纵向受拉钢筋的配筋率，即,te,

12、=,A,s,/,A,tc,(8-7),有效受拉混凝土截面面积,A,tc,按下列规定取用；,对轴心受拉构件，,A,tc,取构件截面面积；,对受弯、偏心受压和偏心受拉构件，取,A,te,0.5,bh,(,b,f,-,b,),h,f,(8-8),式中,b,矩形截面宽度，,T,形和工字形截面腹板厚度；,h,截面高度；,b,f,，,h,f,分别为受拉翼缘的宽度和高度。,对于矩形,T,形、倒,T,形及工字形截面，,A,te,的取用见,图,8-3(a),，,(b),，,(c),，,(d),所示的阴影面积。,试验表明，有效配筋率,te,愈高，钢筋直径,d,愈小，则裂,缝愈密，其宽度愈小。,随着混凝土保护层,c

13、,的增大,，外表混,凝土比靠近钢筋的内部混凝土所受约束要小。因此，当构件,出现第一批,(,条,),裂缝后，保护层大的与保护层小的相比，只,有在离开裂缝截面较远的地方，外表混凝土的拉应力才能增,大到其抗拉强度，才可能出现第二批,(,条,),裂缝，,其间距,l,cr,将,相应增大,。,根据试验结果，平均裂缝间距可按下列半理论半经验公式,计算,),08,.,0,9,.,1,(,te,eq,cr,d,c,l,?,?,?,?,（,8-9,）,式中,系数，对轴心受拉构件取,=1.1,，对受弯、偏心受压构,件取,1.0,，对偏心受拉构件取,=1.05,；,c,最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离,mm

14、,，,当,c,20,时，取,c,=20,；当,c,65,时，取,c,=65,；,d,eq,受拉区纵向钢筋的等效直径，,n,i,为受拉区第,i,种纵向钢筋根数，,d,i,为受拉区第,i,种钢筋的公称直径,;,纵向受拉钢筋相对粘结特征系数，对变形钢筋取,=1.0,；,对光面钢筋取,=0.7,。,?,?,?,i,i,i,i,i,eq,d,n,d,n,d,?,2,裂缝截面钢筋应力,sk,的计算,在,荷载效应标准组合作用下构件裂缝截面处纵问受拉,钢筋的应力,sk,，根据使用阶段,(,阶段,),的应力状态,(,图,8-4,),可按下列公式计算,A,轴心受拉,(,图,8-4a,),B,偏心受拉,(,图,8-

15、4b,),C,受弯,(,图,8-4c,),s,k,sk,A,N,?,?,（,8-10a,）,),(,0,s,s,k,sk,a,h,A,e,N,?,?,?,（,8-10b,）,（,8-10c,）,0,87,.,0,h,A,M,s,k,sk,?,?,D,偏心受压,(,图,8-4d,),（,8-10d,）,（,8-10e,）,（,8-10f,）,（,8-10g,）,当,l,0,/h,14,时，可取,=1.0,。,以上式中符号说明见下页：,A,s,受拉区纵向钢筋截面面积，对轴心受拉构件,A,s,取全部纵向钢筋截面面积；对偏心受拉构件，,A,s,取受拉较,大边的纵向钢筋截面面积；对受弯构件和偏心受压构件

16、,A,s,取受拉区纵向钢筋截面面积；,e,轴向拉力作用点至受压区或受拉较小边纵向钢,筋合力点的距离；,e,轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离；,z,纵向受拉钢筋合力点至受压区合力点之间的距,离，且,z,0.87,h,0,；,s,使用阶段的偏心距增大系数；,y,s,截面重心至纵向受拉钢筋合力点的距离，对,矩形截面,=h,2-a,s,；,f,受压翼缘面积与腹板有效面积之比值，,钢筋应变不均匀系数,的计算,系数,为裂缝之间钢筋的平均应变,(,或平均应力,),与裂,缝截面钢筋应变,(,或应力,),之比，即,sm,/,sk,sm,/,sk,系数,愈小，裂缝之间的混凝土协助钢筋抗拉作用愈强；,当系数

17、,=1,，即,sm,=,sk,时，裂缝截面之间的钢筋应力等于,裂缝截面的钢筋应力，钢筋与混凝土之间的粘结应力完全,退化，混凝土不再协助钢筋抗拉。,因此，系数,的物理意,义是，反映裂缝之间混凝土协助钢筋抗拉工作的程度。,规范规定，该系数可按下列经验公式计算,1.1- 0.65,f,tk,/(,te,sk,),(8-11),式中,f,tk,混凝土抗拉强度标准值，按附表,1-1,采用。,为避免过高估计混凝土协助钢筋抗拉的作用，当按式,(8-11),算得的,时，取,=0.2,；当,=1.0,时，取,=1.0.,对直,接承受重复荷载的构件，,=1.0,。,(2),最大裂缝宽度,max,由于混凝土的非匀质

18、性及其随机性，裂缝并非均匀分,布，具有较大的离散性。因此，在荷载短期效应组合作用,下，,其短期最大裂缝宽度应等于平均裂缝宽度,m,乘以荷载,短期效应裂缝扩大系数,s,。根据可靠概率为,95,的要求，,该系数可由实测裂缝宽度分布直方图的统计分析求得：对,于轴心受拉和偏心受拉构件，,s,=1.9,；对于受弯和偏心受,压构件已,s,=1.66,。,此外，最大裂缝宽度,max,尚应考虑在,荷载长期效应组合作用下，由于受拉区混凝土应力松弛和,滑移徐变裂缝间受拉钢筋平均应变还将继续增长；同时混,凝土收缩，也使裂缝宽度有所增大。,因此，短期最大裂缝,宽,度,还需乘以荷载长期效应裂缝扩大系数,l,。对各种受力

19、,构件，规范均取,l,=0.9,1.66,1.5.,这样，最大裂缝宽,度为,max,=,s,l,m,将式,(8-6),和式,(8-9),代人上式可得,),9,.,1,(,max,te,eq,s,sk,c,l,s,d,c,E,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,（,8-12,）,令,cr,=,s,l,c,即可得到用于各种受力构件正截面最大裂缝宽度的统一的计,算公式,),08,.,0,9,.,1,(,max,te,eq,s,sk,cr,d,c,E,?,?,?,?,?,?,?,?,（,8-13,）,),08,.,0,9,.,1,(,max,te,eq,s,sk,cr,d,c,E,?,?,?,?,

20、?,?,?,?,),08,.,0,9,.,1,(,max,te,eq,s,sk,cr,d,c,E,?,?,?,?,?,?,?,?,式中,cr,构件受力特征系数，利用式,(8-12),和前述数据,可算得：,对轴心受拉构件,cr,=2.7,；,对偏心受拉构件,cr,2.4,；,对受弯和偏心受压构件,cr,2.1,。,在计算最大裂缝宽度时，按式,(8-7),算得的,te,0.01,时,，规范规定应取,te,=0.01.,这一规定是基于目前对低配,筋构件的试验和理论研究尚不充分的缘故。,对,e,0,h,0,0.55,的偏心受压构件，可不作裂缝宽度验,算。,按式,(8-13),算得的最大裂缝宽度,max

21、,不应超过附表,3-2,中规定的最大裂缝宽度允许值,lim,。,在验算裂缝宽度时，构件的材料、截面尺寸及配筋、,按荷载标准效应组合计算的钢筋应力，即式,(8-13),中的,，,E,s,，,sk,，,te,均为已知，而,c,值按构造一般变化很小，故,max,主要取决于,d,，,这两个参数,。因此，当计算得出,max,lim,时，,宜选择较细直径的变形钢筋，以增大钢筋与混凝,土接触的表面积，提高钢筋与混凝土的粘结强度。但钢筋直,径的选择也要考虑施工方便,。,如采用上述措施不能满足要求时也可增加钢筋截面面积,A,s,，加大有效配筋率,te,，从而减小钢筋应力,sk,和裂缝间距,l,cr,，达到符合式

22、,(8-4),的要求。改变截面形式和尺寸，提高混凝,土强度等级，效果甚差，一般不宜采用,。,式,(8-13),是计算在纵向受拉钢筋水平处的最大裂缝,宽度，而在结构试验或质量检验时，通常只能观察构件,外表面的裂缝宽度，后者比前者约大,b,倍。该倍数可按,下列经验公式估算,b,1+1.5,a,s,h,0,式中,a,s,一从受拉钢筋截面重心到构件近边缘的距离。,8.3,受弯构件挠度验算,变形验算主要指受弯构件的挠度验算。因此，本节对受,弯构件的挠度验算方法进行介绍。,8.3.1,验算公式,进行受弯构件的挠度验算时，要求满足下面的条件,a,f,，,max,a,f,，,lim,(8-20),式中,a,f

23、,，,max,受弯构件按荷载效应的标准组合并考虑,荷载长期作用影响计算的挠度最大值；,a,f,，,lim,受弯构件的挠度限值，建筑工程受弯构件的挠,度限值见附表,3-1,；公路桥涵工程受弯构件的挠度限值为：梁,式桥主梁的最大挠度处为,l,600,，梁式桥主梁的悬臂端为,l,1,300,，此处，,l,为受弯构件的计算跨径，,l,1,为悬臂长度。,因此，受弯构件挠度验算主要计算其按荷载效应的标准,组合并考虑荷载长期作用影响的挠度最大值,a,f, max,，待,a,f,max,求得后，按公式,(8-20),即可知其挠度是否符合限值规定。,8.3.2,a,f,max,计算方法,1.,建筑工程受弯构件,

24、a,f,max,的计算方法,钢筋混凝土受弯构件计算挠度的特点,承受均布荷载,g,k,q,k,的简支弹性梁，其跨中挠度为,式中,EI,匀质弹性材料梁的抗弯刚度。,当梁的材料、截面和跨度一定时，挠度与弯矩呈线性关,系，如图,8-5,中的虚线所示。,钢筋混凝土梁的挠度与弯矩的关系是非线性的，因,为梁的截面刚度不仅随弯矩变化,(,图,8-5b),，而且随荷载,持续作用的时间变化,(,图,8-6),，,因此不能用,EI,这个常量来,表示,。通常用,Bs,表示钢筋混凝土梁在荷载短期效应组合,作用下的截面抗弯刚度简称短期刚度,;,而用,B,表示荷载长,期效应组合影响的截面抗弯刚度，简称长期刚度。,由于在钢筋

25、混凝土受弯构件中可采用平截面假定，,故在变形计算中可以直接引用材料力学中的计算公式。,唯一不同的是，钢筋混凝土受弯构件的抗变刚度不再是,常量,EI,而是变量,B,。例如。承受均有荷载,g,k,q,k,的钢筋,混凝上简支梁：其跨中挠度,（,8-21,）,由此可见，钢筋混凝土受弯构件的变形计算问题实质上,是如何确定其抗弯刚度的问题。,(2),短期刚度,B,s,的计算,截面曲率与其刚度有关。从几何关系分析曲率是由构,件截面受拉区伸长、受压区缩短形成的。显然截面拉、压,变形愈大，其曲率也愈大。如果知道截面受拉区和受压区,的应变值则能求得其曲率，再根据相应的弯矩与曲率的关,系。即可确定钢筋混凝土受弯构件

26、的截面刚度。,由材料力学可知匀质弹性材料梁的弯矩,M,和曲率上的,关系为,式中、,r,为截面曲率半径；,1,r,即为截面曲率。刚度,EI,也就是,M-1,r,上,曲线的斜率,(,图,8-6),。,或,（,8-22,）,（,8-23a,）,试验表明，钢筋混凝土适筋梁,M,-1,r,曲线的斜率随弯,矩增大而减小,(N-6),。,如果把实测的抗弯刚度,(,即实测,M,-1,r),曲线的科率,),与按换算截面惯性矩,I,。和混凝土弹性模量,E,c,求得的抗弯刚度,E,c,I,0,相比较，则可知即使在未开裂之前,的第,I,阶段，由于混凝土在受拉区已经表现出一定的塑性,实际抗弯刚度已经较,E,c,I,。为

27、低，在混凝土未裂之前通常可,偏安全地取钢筋混凝土构件的短期刚度为,B,s,= 0.85,E,c,I,0,（,8-23b,）,构件受拉区混凝土开裂后由于裂缝截面受拉区混凝土,逐步退出工作，截面抗弯刚度比第,1,阶段的明显下降。钢,筋混凝土受弯构件一般允许带裂缝工作，因此其变形刚度,计算就以第阶段的应力应变状态为根据。,现以图,8-7,所示的适筋构件纯弯段为分析对象。,在荷载标准效应组合作用下，该区段内裂缝基本稳定,裂缝分布实际上并不十分均匀但可理想化为如图,8-8,所示均,匀分布状态其间距,l,cr,可视为平均裂缝间距。,裂缝出现后受压混凝土和受拉,钢筋的应变沿构件长度方向的,分布是不均匀的,(

28、,图,8-7),中和轴,呈波浪状，,曲率分布出是不均,匀的，裂缝截面曲率最大，裂,缝中间截面曲率最小,。为简化,计算，截面上的应变中和轴位,置、曲率均采用平均值。若以,裂缝平均间距,l,cr,为一单元,(,图,8-,8),，根据平截面假定其受拉钢,筋伸长,s,为,s,sm,l,cr,受压边缘混凝土缩短,c,为,c,sm,l,cr,由图,8-8,可知由于三角形,oab,与三角形,o,a,b,相似，利,用几何关系即可得出,故,而曲率,1,r,，与弯矩,M,k,和刚度,B,。有如下关系,将式,(8-24),代人式,(8-25),并整理得,式中,sm,裂缝截面之间钢筋的平均应变；,cm,裂缝截面之间受

29、压区混凝土边缘的平均应变。,（,8-24,）,（,8-25,）,（,8-26,）,由前述可知。,sm,的计算公式,而,cm,则可按下式计算,式中,确定受压边缘混凝土平均应变的抵抗矩系数，它,综合反映受压区混凝土塑性应力图形完整性、内,力臂系数及裂缝间混凝土应变不均匀性等因素的,影响，故又称综合影响系数。,将式,(8-27),和,(7,一,28),代人式,(7,一,26),得,（,8-27,）,（,8-28,）,（,8-29,）,以,E,s,h,0,A,s,同乘分子和分母。并取,E,=E,s,/E,c,，,=A,s,/bh,0,，同,时近似地取,=0.87,，即得,通过常见截面受弯构件实测结果的

30、分析，可取,从而可得矩形,T,形、倒,T,形、工字形截面受弯构件短期刚度,的公式,（,8-30,）,（,8-31,）,式中，,按式,(8-11),计算，,为纵向受拉钢筋配筋率，,f,为,T,形、工字形截面受压翼缘面积与腹板有效面积之比，,计算公式为,（,8-32,）,b,f,，,h,f,分别为截面受压翼缘的宽度和高度，当,h,f,0.2,h,0,时，取,h,f,=0.2,h,0,。,(3),长期刚度,B,的计算,如前所述，当构件在持续荷载作用下，其挠度将随时,间而不断缓慢增长。这也可理解为构件的抗弯刚度将随时,间而不断缓慢降低。这一过程往往持续数年之久，,主要原,因是截面受压区混凝土的徐变,。

31、此外，,还由于裂缝之间受,拉混凝土的应力松弛，以及受拉钢筋和混凝土之间的滑移,徐变使裂缝之间的受拉混凝土不断退出工作，从而引起受,拉钢筋在裂缝之间的应变不断增长,。,规范关于变形验算的条件，如前所述，,要求在荷,载标准效应作用下并考虑荷载长期作用影响后的构件挠度,不超过规定的允许挠度值,。亦即，应用长期刚度来计算构,件的挠度，按规范规定，受弯构件的长期刚度可按下,式计算,s,k,q,k,B,M,M,M,B,?,?,?,),1,(,?,（,8-33,）,式中，,M,k,按荷载效应标准组合算得，,M,q,按荷载效应准永久,组合算得。在效应标准组合中荷载取标准值，在效应准永,久组合中恒荷载取标准值，

32、活荷载取标准值乘以准永久值,系数,q,。活荷载的标准值和准永久值系数,q,可从附表,12,中查,得。,根据试验结果，对于荷载长期作用下的挠度增大系数,成规范建议按下式计算,2.0-0.4,/,(8-34),式中，,(,=A,s,/bh,0,),和,(,=A,s,/bh,0,),别为纵向受拉和受,压钢筋的配筋率，当,/,时，取,/,=1,；,由于受压钢筋,能阻碍受压区混凝土的徐变，因而可以减小长期挠度，上,式的,/,项反映了受压钢筋的这一有利影响,。此外，根据,国内试验结果。翼缘在受拉区的,T,形截面的,值比配筋率相,同的矩形截面的为大；故规范规定，对翼缘在受拉区,的,T,形截面，,应在式,(8

33、-34),的基础上增大,20,。,(4),受弯构件挠度的计算,钢筋混凝土受弯构件截面的抗弯刚度随弯矩增大而减,小。因此，即使对于等截面梁，由于各截面的弯矩并不相,同，故其抗弯刚度都不相等。例如，承受均布荷载的简支,梁，当中间部分开裂后，其抗弯刚度分布情况如图,8-9a,所,示。按照这样的变刚度来计算梁的挠度显然是十分繁琐的,。,在实用计算中，考虑到支座附近弯矩较小区段虽然刚,度较大，但它对全梁变形的影响不大，,故一般取同号弯矩,区段内弯矩最大截面的抗弯刚度作为该区段的抗弯刚度,。,对于简支梁即取最大正弯矩截面接式,(8-33),计算的截面刚,度，并以此作为全梁的抗弯刚度,(,图,8-9b,),

34、。对于带悬挑的,简支梁、连续梁或框架梁，则取最大正弯矩截面和最小负,弯矩截面的刚度，分别作为相应弯矩区段的刚度。这就是,挠度计算中通称的“,最小刚度原则,”，据此可很方便地确,定构件的刚度分布。例如，受均布荷载作用带悬挑的等截,面简支梁其弯矩如图,8-10a,所示，而截面刚度分布如图,8-,10b,所示。,构件刚度分布图确定后，即可按结构力学的方法计算钢筋,混凝土受弯构件的挠度。,受弯构件挠度除弯曲变形外，还受剪切变形的影响。一般,情况下，这种剪切变形的影响很小，可忽略不计。但是，对于,受荷较大的工字形,T,形截面等薄腹构件，则应酌情考虑。,按荷载效应短期组合并考虑荷载长期效应影响的长期刚度,

35、B,计算所得的长期挠度,a,f,max,，应不大于规范规定的允许挠,度,a,f,lim,，亦即应满足正常使用极限状态式,(8-20),的要求。,当该要求不能满足时，从短期及长期刚度公式,(8-31),，,(8-,33),可知：,最有效的措施是增加截面高度,；当设计上构件截面,尺寸不能加大时，可考虑增加纵向受拉钢筋截面面积或提高混,凝土强度等级；对某些构件还可以充分利用纵向受压钢筋对长,期刚度的有利影响，在构件受压区配置一定数量的受压钢筋。,此外，采用预应力混凝土构件也是提高受弯构件刚度的有效措,施。,8.4,耐久性设计,混凝土的耐久性是,指在正常维护的条件下，在预,计的使用时期内，在指定的工作

36、环境中保证结构满足,既定的功能要求,。,所谓正常维护，是指不因耐久性问,题而需花过高维修费用,。预计设计使用时间，也称设,计使用寿命，例如保证使用,50,年，,100,年等，这可根据,建筑物的重要程度或业主需要而定。指定的工作环境,，是指建筑物所在地区的环境及工业生产形成的环境,等。,耐久性设计涉及面广，影响因素多，主要考虑以,下几个方面：,(1),环境分类,，针对不同环境，采取不同,的措施；,(2),耐久性等级或结构寿命分等,；,(3),耐久性计,算对设计寿命或既存结构的寿命作出预计,；,(4),保证耐,久性的构造措施和施工要求等。,8.4.1,结构工作环境分类,混凝土结构耐久性与结构工作的

37、环境有密,切关系,。同一结构在强腐蚀环境中要比在一般,大气环境中使用寿命短。工作环境分类可使设,计者针对不同的环境种类采用相应的对策。如,在恶劣环境中工作的混凝土一味增大混凝土保,护层是很不经济的，效果也不好，还不如采取,防护涂层覆面，并规定定期重涂的年限。目前,一些地区和国家对耐久性设计均对工作环境分,类。,规范中，提出把结构工作环境分为五,大类，见表,8-1,。,环境类别,条,件,一,室内正常环境,二,a,室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境、,与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境,b,严寒和寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或,土壤直接接触的环境,三,使用除冰盐的环境；严寒和寒冷地区

38、冬季水位变,动的环境；滨海室外环境,四,海水环境,五,受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境,表,8-1,混凝土结构的使用环境类别,8.4.2,结构耐久性等级,耐久性设计的目标是要保证结构的使用年限，,也称为设计使用寿命。目前还很难说有了一个统一,的规定。,我国设计标准的设计基准期为,50,年，它与,设计使用寿命不完全相同,。设计使用寿命和结构的,重要性有关，,重要的建筑当然设计寿命要长一些,。,此外，设计寿命与经济发达状况有关，与结构工作,性质有关，也与结构使用材料有一定关系。设计使,用寿命应更能为社会或业主接受。,按照中国的实际情况，可以把设计使用年限等,级分为四级,(,表,8-2),。,此外

39、，当业主对设计使用年限有更高要求时，设计上应,予以考虑。,8.4.3,对混凝土的基本要求,影响结构耐久性的,另一个重要因素是混凝土的质量,。控,制水灰比，减小渗透性，提高混凝土的强度等级，增加混凝,土的密实性，以及控制混凝土中氯离子和碱的含量等，对于,混凝土的耐久性起着非常重要的作用。,环境,类别,最大,水灰,比,最小水,泥用量,(kg/m,3,),最低混凝,土强度等,级,最大氯离,子含量,(%),最大,碱含量,(kg/m,3,),一,0.65,225,C20,1.0,不限制,二,a,0.60,250,C25,0.3,3.0,b,0.55,275,C30,0.2,3.0,三,0.50,300,

40、C30,0.1,3.0,耐久性对混凝土质量的主要要求是：,一类、二类和三类环境中，设计使用年限为,50,年的结构,混凝土应符合表,8-3,的规定。,表,8-3,结构混凝土耐久性的基本要求,注：,1.,氯离子含量系指其占水泥用量的百分率；,2.,预应力构件混凝土中的最大氯离子含量为,0.06,，,最,小水泥用量为,300kg,m,；最低混凝土强度等级应,按,表中规定提高两个等级；,3.,素混凝土构件的最小水泥用量不应少于表中数值减,25kg,m,；,4.,当混凝土中加人活性掺和料或能提高耐久性的外加,剂时，可适当降低最小水泥用量；,5 .,当有可靠工程经验时，处于一类和二类环境中的最,低混凝上强

41、度等级可降低一个等级；,6.,当使用非碱活性骨料时，对混凝土中的碱含量可不,作限制。,2.,一类环境中，设计使用年限为,100,年的结构混凝土应符,合下列规定：,(1),钢筋混凝土结构的最低混凝土强度等级为,C30,；预应,力混凝土结构的最低混凝土强度等级为,C40,；,(2),混凝土中的最大氯离子含量为,0.06,；,(3),宜使用非碱活性骨料；当使用碱活性骨料时，混凝土,中的最大碱含量为,3.0kg,m,；,(4),混凝土保护层厚度应按附表,8-1,的规定增加,40,；当,采取有效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减少,；,(5),在使用过程中，应定期维护。,3.,二类和三类环境中，

42、设计使用年限为,100,年的混凝土结,构，应采取专门有效措施。,4.,严寒及寒冷地区的潮湿环境中，结构混凝土应满足抗冻,要求，混凝土抗冻等级应符合有关标准的要求。,5.,有抗渗要求的混凝土结构，混凝土的抗渗等级应符合有,关标准的要求。,6.,三类环境中的结构构件，其受力钢筋宜采用环氧树脂涂,层带助钢筋；对预应力钢筋、锚具及连接器，应采取专门防护,措施。,8.,四类和五类环境中的混凝土结构，其耐久性要求应符合,有关标准的规定。,8.,对临时性混凝土结构，可不考虑混凝土的耐久性要求。,混凝土结构的耐久性除了根据环境类别和使用年限对混凝,土的质量提出要求以外，还通过混凝土保护层厚度等构造措施,进行控制。此外，还要求对结构进行合理使用及定期的检查与,维护。,谢,谢！,