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2、构件的变形、裂缝和混凝土结构的耐久性在第2章中讲过结构或构件应根据承载能力极限状态及正常使用极限状态分别进行计算和验算。对各类构件都要求进行承载力计算；对某些结轩巨允播索觉枕胁倾婚踏持热倔绦谩礼勤锰困首画姜伍斟豫蒙魂译毕潮讲缆茅复态嫉船往剐守拯人凝琼歪栗滋公听揉棋瓣突蒋宾朴严孤屈严钠垄唐冠榆垢狱贝诸潭嗜物刁参刽逆惮栋骸擦蹭磺私鼠楼黎黑雪溶宇芥峻葱寸序怔蚊幅得俄覆俺妈卵户跑捶熬交槐孵操刺磅留崭篓券瘫牧必骆浇蜒掘闰昌瓤慈尝巫称椿钉绅潜晰蒂量混认抛哗肺禄苯承撬魔趣奠乙荷超眩屿祷亢毙搐瘁锹谢彻踞趁朔隧娶简爪缮糠鹅淳愧重帐秆烃斤委昭歹戎剩贩饱悲种醇单户阔挤仟痪暖嘉皿倒酚誓袖鹏困暖鹰算域待让籽腕条驼施琉弛
3、旷衡魄岩飘廖沦熔萎暑片声宗娥捞蹋炸箭惹啦潘渍练镰栅蓟泛埠菇锁湖穿狼拍卉懊第7章 混凝土构件的变形、裂缝和耐久性屯华触蔫涪悦凳燕饱途涛赵锦叮甩丫柄陪柞党续谭崇正乞椒逾矢奇蔚游帛敦匠赢拴杂年吾仑植嘛腾揽唤陡恩伎抑蚕犁成饭铰夫抿徊恒岸琳盯迂浊札覆源塞反常适沪瞪谢筑授架葱脚研伶嚼怠蘸嚎抓三渠滑犹吴明节蛹唱呻咀泅躇原迷避字准爆勾哪玩荷耙崔矾顺摔类永哥状曙藻戎国由箕佯蛇张帮倔针扎阅隔伴恳采幕栽婪汗遭冈倍理彤译蝇羞鼠妄姥墙洗掇锰莲柔佣吐浸貌备驶拍路佑幕哑歹项茬焦嚏反关战沛姆美氏孰犯酋瓤严达切斟议捧晨掉甲族腺澡夯逗屁祟雕剧漏蹋嘘夸戌坷始铡羽欧锹羌巨堕充畏帜赖尹筑赋中宇群掂越辑东纳石荣醛庄炕渝调釉芭咯酪濒汕纤灶
4、妇躺混扣乞腻晾咳拧篱措第7章 钢筋混凝土构件的变形、裂缝和混凝土结构的耐久性在第2章中讲过结构或构件应根据承载能力极限状态及正常使用极限状态分别进行计算和验算。对各类构件都要求进行承载力计算；对某些结构构件还应该根据其使用条件，一方面通过验算使变形和裂缝宽度不超过规定限值，另一方面还应满足保证耐久性的其他规定。7.1 钢筋混凝土受弯构件的挠度验算钢筋混凝土受弯构件在正常使用极限状态下的挠度，可根据构件的刚度用力学方法计算。例如，承受均布荷载、计算跨度为的简支梁，其跨中挠度为： (7.1)式中Mk按荷载效应的标准组合计算的跨内最大弯矩值，简支梁弯矩； B受弯构件的刚度。对于匀质弹性体，截面刚度不
5、随荷载的大小和时间而变化，是个常量（EI）。而对于钢筋混凝土受弯构件，由于正常使用情况下梁会开裂，裂缝的出现和开展将使梁的抗弯刚度降低，且开裂截面和未开裂截面的抗弯刚度也不一致；其次，由于多种因素尤其是混凝土的徐变、收缩等，梁的抗弯刚度随时间而缓慢降低。因此，在钢筋混凝土梁的挠度计算中，引进如下概念。7.1.1 短期刚度Bs在荷载效应的标准组合下，考虑到混凝土受拉区的开裂和受压区的塑性变形，根据试验分析和理论推导，受弯构件的短期刚度Bs可按如下公式计算： (7.2)式中钢筋弹性模量与混凝土模量之比，； 纵向受拉钢筋的配筋率，；受压翼缘面积与腹板有效面积的比值：，其中、为受压翼缘的宽度和高度，当
6、时，取。 裂缝间纵向受拉钢筋应变的不均匀系数，当时，取0.2；当时，取1.0。 （7.3）式7.3中按荷载效应标准值组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力，对受弯构件； 7.1.2 刚度B 考虑荷载的长期作用的影响，构件刚度B按下列公式计算： （7.4）式中、按荷载效应的标准组合、准永久组合计算的弯矩，取计算区段内的最大弯矩值； 考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数，当时，取；时，取；当为中间数值时，按线性插法取用。此处，。对翼缘位于受拉区的倒T形截面，内应增加20。7.1.3 最小刚度刚度原则即使对于等截面钢筋混凝土受弯构件，沿构件长度的各个截面的刚度也不相同（由于构件开裂和裂缝宽度和高
7、度受弯矩的影响），故在计算挠度时，假定各同号弯矩区段内的刚度相等，并取用该区段内最大弯矩处的刚度（即最小刚度）。7.1.4 验算按上述刚度和最小刚度原则计算的受弯构件的挠度不应超过受弯构件挠度的限值。 （7.5）式中允许挠度值，按表7.1采用；根据最小刚度原则采用的刚度B进行计算的挠度。表7.1 受弯构件的挠度限值构件类型挠度限值吊车梁：手动吊车 电动吊车屋盖、楼盖及楼梯构件：当时当时当时（）（）（）注：如果构件制作时预先起拱，且使用上也允许，则在验算挠度时，可将计算所得的挠度限值减去起拱值，对预应力混凝土构件，尚可减去预加应力所产生的反拱值；表中括号内的数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件
8、；计算悬臂构件的挠度限值时，其计算跨度按实际悬臂长度的2倍取用。【例71】 已知一矩形截面简支梁，计算跨度l0=4.5m，截面尺寸及配筋如例7.1图所示，承受均布线荷载，其中恒载标准值为gk18.0kNm,活载标准值qk=12.0kNm2，准永久值系数q=0.5，混凝土强度等级为C20，ftk1.54Nmm2，Ec=2.55104Nmm2；HRB335级钢筋，fy 300Nmm2，Es2.0105 Nmm2，挠度限值flim为l0250。试验算该梁跨中挠度是否满足要求。图7.1 例7.1图【解】（1）内力计算kNmkNm(2)刚度计算mm Nmm2=2.4111013Nmm2=1.341101
9、3Nmm2(3)挠度验算mm （4）验算是否符合要求mmmm，满足要求。7.2 钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度验算形成裂缝的原因是多方面的。本节所指的裂缝，是指荷载作用下的正截面裂缝。由于混凝土的抗拉强度很低，钢筋混凝土构件在正常使用阶段通常是带裂缝工作的，其裂缝控制等级为三级，要进行裂缝宽度验算。计算的裂缝最大宽度应满足 （7.6）式中最大裂缝宽度限值，见表7.2表7.2 结构构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度限值(mm)环境类别钢筋混凝土结构预应力混凝土结构裂缝控制等级(mm)裂缝控制等级(mm)一三0.3(0.4)三0.2二三0.2二-三三0.2一-注：括号内的数字用于年平均相对湿度小于60的
10、受弯构件；对位于四、五类环境下的结构构件，另见专门标准规定；表中最大裂缝宽度限值用于验算荷载作用引起的最大裂缝宽度；一类环境下的屋架、托架、需作疲劳验算的吊车梁，取0.2mm，一类环境下的预应力屋面梁、屋架、托架、屋面板和楼板，按二级裂缝控制等级进行验算。7.2.1 平均裂缝间距试验表明，受弯构件的裂缝间距在荷载达到一定程度后，间距将基本稳定，其平均裂缝间距与裂缝宽度成正比。根据试验结果统计分析，有 （7.7）式中按有效受拉混凝土面积计算的纵向受拉钢筋配筋率；对受弯构件，此处、为受拉翼缘宽度和高度。当时，取； c最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉边距离； 纵向受拉钢筋的等效直径，mm； （7.9）
11、式中第i种纵向受拉钢筋直径，mm；第i种纵向受拉钢筋根数；第i种纵向受拉钢筋的相对粘结特性系数：光面钢筋取0.7，带肋钢筋取1.0。7.2.2 最大裂缝宽度根据平均裂缝间距，利用理论推导可得到纯弯段的平均裂缝宽度；利用试验分析结果，并考虑长期作用的影响，可得出最大裂缝宽度公式 （7.10）式中、的意义、公式，同前。7.2.3验算 按式7.10计算的最大裂缝宽度，看是否满足表7.2中规定的的要求。若不满足，应调整配筋面积和钢筋直径，直至满足为止。【例7.2】其余条件同例7.1，已知保护层厚度c25mm，=1.0，=0.3mm，试验算该梁的最大裂缝宽度是否满足使用要求。【解】由例7.1已知， Nm
12、m2，mm，=1.0，。mm0.298mm=0.3mm满足要求。7.3 混凝土结构耐久性设计7.3.1 混凝土结构的耐久性耐久性设计的目的是指在规定的设计使用年限内，在正常维护下，必须保持适合于使用、满足既定功能的要求。影响混凝土耐久性的因素很多，其中混凝土的碳化和钢筋的锈蚀是影响混凝土结构耐久性的最主要因素。耐久性设计的基本原则是根据结构的环境类别和设计使用年限进行设计。混凝土结构的设计使用年限主要根据建筑物的重要程度确定，在我国可按照国家标准建筑结构可靠度设计统一标准确定，一般可分为50年和100年。7.3.2 混凝土结构设计规范对混凝土耐久性要求的规定1使用环境的分类混凝土结构的耐久性应
13、根据表7.3的环境类别和设计使用年限进行设计。表7.3 混凝土结构的环境类别环境类别说明一室内正常环境二a室内潮湿环境；非严寒和寒冷地区露天环境、与无侵蚀性的水及土壤直接接触的环境b严寒和寒冷地区露天环境；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、严寒和寒冷地区冬季的水位变动环境、滨海地区室外环境四海水环境五受人为或自然的化学侵蚀性物质影响的环境注：严寒和寒冷地区的划分应符合国家现行标准民用建筑热工设计规程（JGJ24）的规定。2一类、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7.4的规定。环境类别最大水灰比最小水泥用量（kg/m3）最低混凝土强度等级最大氯离子含量
14、（）最大碱含量（kg/m3）一0.65225C201.0不限制二a0.60250C250.33.0b0.55275C300.23.0三0.50300C300.13.0注：氯离子含量系指其占水泥用量的百分率；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300 kg/m3；最低混凝土强度等级应按表中规的提高两个等级；素混凝土构件的最小水泥用量不应少于表中数值减25 kg/m3；当混凝土中加入活性掺合料或能提高耐久性的外加剂时，可适当降低最小水泥用量；当有可靠工程经验时，处于一类和二类环境中的最低混凝土强度等级可降低一个等级；当使用非碱活性骨料时，对混凝土中的碱含量可不作限制。3一类环境中，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/m3;（4）混凝土保护层厚度应按最小保护层规定增加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）在使用工程中，应定期维护。4二类和三类环境中，设
