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1、8 8 变形、裂缝及延性、耐久性变形、裂缝及延性、耐久性8.1.1 8.1.1 截面弯曲刚度的定义截面弯曲刚度的定义结结构构或或结结构构构构件件受受力力后后将将在在截截面面上上产产生生内内力力，并并使使截截面面产产生生变变形形。截截面面上上的的材材料料抵抵抗抗内内力力的的能能力力就就是是截截面面承承载载力力；抵抵抗抗变变形形的的能能力力就就是是截截面面刚刚度度。对对于于承承受受弯弯矩矩M M的的截截面面来来说说，抵抵抗抗截截面面转转动动的的能能力力，就就是是截截面面弯弯曲曲刚刚度度。截截面面的的转转动动是是以以截截面面曲曲率率来来度度量量的的，因因此此截截面面弯弯曲曲刚刚度度就就是是使使截截面
2、面产产生生单单位位曲曲率率需需要要施施加加的的弯弯矩矩值值。注注意意，这这里里研研究究的的是是截截面面弯弯曲曲刚刚度度，而而不不是是杆杆件件的的弯弯曲线刚度曲线刚度 。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形为为了了便便于于工工程程应应用用，对对截截面面弯弯曲曲刚刚度度的的确确定定，采采用用以以下两种简化方法：下两种简化方法：1 1、混凝土未裂时的截面弯曲刚度、混凝土未裂时的截面弯曲刚度2 2、正常使用阶段的截面弯曲刚度、正常使用阶段的截面弯曲刚度1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形1 1、混凝土未裂时的截面弯曲刚度、混凝土未裂时的截面弯曲刚度在在混混凝凝土土开开裂裂前前的
3、的第第阶阶段段，可可近近似似地地把把 关关系系曲曲线线看看成成是是直直线线，它它的的斜斜率率就就是是截截面面弯弯曲曲刚刚度度。考考虑虑到到受受拉拉区区混混凝凝土土的的塑塑性性，故故把把混混凝凝土土的的弹弹性性模模量量降降低低1515，即取截面弯曲刚度，即取截面弯曲刚度1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形混凝土的弹性模量混凝土的弹性模量换算截面的截面惯性矩换算截面的截面惯性矩换换算算截截面面是是指指把把截截面面上上的的钢钢筋筋换换算算成成混混凝凝土土后后的的纯纯混混凝凝土土截截面面。换换算算方方法法是是把把钢钢筋筋截截面面面面积积乘乘以以钢钢筋筋弹弹性性模模量量与与混混凝凝土土弹弹性
4、性模模量量的的比比值值 ，把把钢钢筋筋换换算算成成混混凝凝土土后后，其其重重心心应应仍仍在在钢钢筋筋原原来来的的重心处。重心处。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形2、正常使用阶段的截面弯曲刚度、正常使用阶段的截面弯曲刚度钢钢筋筋混混凝凝土土受受弯弯构构件件的的挠挠度度验验算算是是按按正正常常使使用用极极限限状状态态的的要要求求进进行行的的，正正常常使使用用时时它它是是带带裂裂缝缝工工作作的的，即即处处于于第第阶阶段段，这这时时 不不能能简简化化成成直直线线，所所以以截截面面弯弯曲曲刚刚度度应应该该比比 小小，而而且是随弯矩的增大而变小的且是随弯矩的增大而变小的，是变化的值。，是变
5、化的值。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形钢钢筋筋混混凝凝土土受受弯弯构构件件正正常常使使用用时时正正截截面面承承受受的的大大致致是是其受弯承载力的其受弯承载力的50%70%。截截面面弯弯曲曲刚刚度度就就是是弯弯矩矩由由零零增增加加到到0.5Mu0.7Mu过过程程中中，截面弯曲刚度的总平均值。截面弯曲刚度的总平均值。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形8.1.2 短期截面弯曲刚度短期截面弯曲刚度截截面面弯弯曲曲刚刚度度不不仅仅随随弯弯矩矩（或或者者说说荷荷载载）的的增增大大而而减减小小，而而且且还还将将随随荷荷载载作作用用时时间间的的增增长长而而减减小小。这这里里先先
6、讲不考虑时间因素的短期截面弯曲刚度，记作讲不考虑时间因素的短期截面弯曲刚度，记作Bs。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形短期截面弯曲刚度的基本表达式短期截面弯曲刚度的基本表达式根据平截面假定，可得纯弯区段的平均曲率根据平截面假定，可得纯弯区段的平均曲率1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形与平均中和轴相对与平均中和轴相对应的平均曲率半径应的平均曲率半径分别为纵向受拉钢筋重心分别为纵向受拉钢筋重心处的平均拉应变和受压区处的平均拉应变和受压区边缘混凝土的平均压应变边缘混凝土的平均压应变截面弯曲刚度就是使截面产生单位曲率需要施加的弯截面弯曲刚度就是使截面产生单位曲率需要施加的
7、弯矩值。因此，短期截面弯曲刚度矩值。因此，短期截面弯曲刚度1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形弯矩的标准组合值弯矩的标准组合值裂缝间纵向受拉钢筋裂缝间纵向受拉钢筋的应变不均匀系数的应变不均匀系数受压区边缘混凝土平受压区边缘混凝土平均应变综合系数均应变综合系数弯矩的标准组合值：弯矩的标准组合值：）挠度验算时要用荷载标准值，由荷载标准值在截）挠度验算时要用荷载标准值，由荷载标准值在截面上产生的弯矩称为面上产生的弯矩称为弯矩的标准值弯矩的标准值，为了区别于弯矩，为了区别于弯矩设计值设计值M，故添加下标；，故添加下标；）荷载有多种，例如结构自重的永久荷载、楼面活）荷载有多种，例如结构自重的
8、永久荷载、楼面活荷载等，把每一种荷载标准值在同一截面上产生的弯荷载等，把每一种荷载标准值在同一截面上产生的弯矩标准值组合起来就是矩标准值组合起来就是弯矩的标准组合值弯矩的标准组合值。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形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纵向受拉钢筋的平均应变可以由裂缝截面处纵向受拉纵向受拉钢筋的平均应变可以由裂缝截面处纵向受拉钢筋的应变来表达钢筋的应变来表达沿梁长，各正截面上受拉钢的拉应变和受压区混凝土沿梁长，各正截面上受拉钢的拉应变和受压区混凝土的压应变都是不均匀分布的，裂缝截面处最大的压应变都是不均匀分布的，裂缝截面处最大。1 1
9、钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形纵向受拉钢筋的平均应变纵向受拉钢筋的平均应变裂缝截面处纵向受拉钢裂缝截面处纵向受拉钢筋的应变筋的应变图示了沿一根试验梁的梁长，实测的纵向受拉钢筋的图示了沿一根试验梁的梁长，实测的纵向受拉钢筋的应变分布图。由图可见，在纯弯端应变分布图。由图可见，在纯弯端A-A内，钢筋应变内，钢筋应变是不均匀的，裂缝截面处最大，离开裂缝截面就逐渐是不均匀的，裂缝截面处最大，离开裂缝截面就逐渐减小，这是由于减小，这是由于裂缝间的受拉混凝土参加工作，承担裂缝间的受拉混凝土参加工作，承担了部分拉力了部分拉力。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形裂裂缝缝间间纵纵向向受受
10、拉拉钢钢筋筋应应变变不不均均匀匀系系数数反反映映了了受受拉拉钢钢筋筋应应变变的的不不均均匀匀性性，其其物物理理意意义义就就是是表表明明了了裂裂缝缝间间受受拉拉混混凝凝土土参参加加工工作作，对对减减小小变变形形和和裂裂缝缝宽宽度度的的贡贡献献。其其值值愈愈小小，说说明明裂裂缝缝间间受受拉拉混混凝凝土土帮帮助助纵纵向向受受拉拉钢钢筋筋承承担担拉拉力力的的程程度度愈愈大大，使使 降降低低得得愈愈多多，对对增增大大截截面面弯弯曲刚度、减小变形和裂缝宽度的贡献愈大。曲刚度、减小变形和裂缝宽度的贡献愈大。当当 时时，表表明明此此时时裂裂缝缝间间受受拉拉混混凝凝土土全全部部退退出出工工作。作。1 1 钢筋混
11、凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形影响裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数的因素影响裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数的因素有效受拉混凝土截面面积有效受拉混凝土截面面积按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率率 （ ）因为参加工作的受拉混凝土主要是指钢筋周围的那部分有效范因为参加工作的受拉混凝土主要是指钢筋周围的那部分有效范围内的受拉混凝土面积。当按有效受拉混凝土截面面积计算的围内的受拉混凝土面积。当按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率较小时，说明参加受拉的混凝土相对面积纵向受拉钢筋配筋率较小时，说明参加受拉的混凝土相对面积大些，对纵
12、向受拉钢筋应变的影响程度也相应大些，因而缝间大些，对纵向受拉钢筋应变的影响程度也相应大些，因而缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数就小些。纵向受拉钢筋应变不均匀系数就小些。截面尺寸的影响，随截面高度的增大，裂缝间纵向受截面尺寸的影响，随截面高度的增大，裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数增大。拉钢筋应变不均匀系数增大。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形有效受拉混凝土截面面积有效受拉混凝土截面面积轴心受拉构件，有效受拉混凝土截面面积即为构件的轴心受拉构件，有效受拉混凝土截面面积即为构件的截面面积。截面面积。受弯构件（及偏心受压和偏心受拉构件）受弯构件（及偏心受压和偏心受拉构件）1 1 钢筋混
13、凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数计算公式裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数计算公式当当 时，取时，取 ；当；当 时，取时，取 ；对直接承受重复荷载的构件，取对直接承受重复荷载的构件，取 。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形与计算最大裂缝宽度时相同，即按与计算最大裂缝宽度时相同，即按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土荷载准永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉普通钢筋应力构件纵向受拉普通钢筋应力按荷载准永久组合按荷载准永久组合计算的截面弯矩计算的截面弯矩短期截面弯曲刚度计算公式短期截面弯曲刚度计算公式适用于矩形、适用于矩形、T形、倒形、倒T形和形和I形截面
14、受弯构件。形截面受弯构件。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形短期截面弯曲刚度短期截面弯曲刚度综综上上可可知知，短短期期截截面面弯弯曲曲刚刚度度Bs是是受受弯弯构构件件的的纯纯弯弯区区段段在在承承受受0的的正正截截面面受受弯弯承承载载力力Mu的的第第阶阶段段区区段段内内，考考虑虑了了裂裂缝缝间间受受拉拉混混凝凝土土的的工工作作，即即纵纵向向受受拉拉钢钢筋筋应应变变不不均均匀匀系系数数，也也考考虑虑了了受受压压区区边边缘缘混混凝凝土土压压应应变变的的不不均均匀匀性性，从从而而用用纯纯弯弯区区段段的的平平均均曲曲率率来求得来求得Bs的。的。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变
15、形8.1.3 受弯构件的截面弯曲刚度受弯构件的截面弯曲刚度B在在荷荷载载长长期期作作用用下下，构构件件截截面面弯弯曲曲刚刚度度将将会会降降低低，致致使使构构件件的的挠挠度度增增大大。在在实实际际工工程程中中，总总是是有有部部分分荷荷载载长长期期作作用用在在构构件件上上，因因此此计计算算挠挠度度时时必必须须采采用用按按荷荷载载效效应应的的标标准准组组合合并并考考虑虑荷荷载载效效应应的的长长期期作作用用影影响响的的刚刚度度B。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形1.荷载长期作用下刚度降低的原因荷载长期作用下刚度降低的原因在在荷荷载载长长期期作作用用下下，受受压压混混凝凝土土将将发发生生
16、徐徐变变，即即荷荷载载不不增增加加而而变变形形却却随随时时间间增增长长。在在配配筋筋率率不不高高的的梁梁中中，由由于于裂裂缝缝间间受受拉拉混混凝凝土土的的应应力力松松弛弛以以及及混混凝凝土土和和钢钢筋筋的的徐徐变变滑滑移移，使使受受拉拉混混凝凝土土不不断断退退出出工工作作，因因而而受受拉拉钢筋平均应变和平均应力亦将随时间而增大。钢筋平均应变和平均应力亦将随时间而增大。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形同同时时，由由于于裂裂缝缝不不断断向向上上发发展展，使使其其上上部部原原来来受受拉拉的的混混凝凝土土脱脱离离工工作作，以以及及由由于于受受压压混混凝凝土土的的塑塑性性发发展展，使使内
17、内力力臂臂减减小小，也也将将引引起起钢钢筋筋应应变变和和应应力力的的增增大大。以以上上这这些些情情况况都都会会导导致致曲曲率率增增大大、刚刚度度降降低低。此此外外，由由于于受受拉拉区区和和受受压压区区混混凝凝土土的的收收缩缩不不一一致致，使使梁梁发发生生翘翘曲曲，亦亦将将导导致致曲曲率率的的增增大大和和刚刚度度的的降降低低。总总之之，凡凡是是影影响响混混凝凝土土徐徐变变和和收收缩缩的的因因素素都都将将导导致致刚刚度度的的降降低低，使构件挠度增大。使构件挠度增大。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形2.截面弯曲刚度截面弯曲刚度弯矩的准永久组合值弯矩的准永久组合值Mq在在结结构构设设计
18、计使使用用期期间间，荷荷载载的的值值不不随随时时间间变变化化，称称为为永久荷载永久荷载或恒荷载，例如结构的自身重力等。或恒荷载，例如结构的自身重力等。在在结结构构设设计计使使用用期期间间，荷荷载载的的值值随随时时间间而而变变化化，称称为为可变荷载可变荷载或活荷载，例如楼面活荷载等。或活荷载，例如楼面活荷载等。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形不不过过，活活荷荷载载中中也也会会有有一一部部分分荷荷载载值值是是随随时时间间变变化化不不大大的的，这这部部分分荷荷载载称称为为准准永永久久荷荷载载，例例如如住住宅宅家家中中的的家家具具等等。而而书书库库等等建建筑筑物物的的楼楼面面活活荷荷载
19、载中中，准准永永久久荷荷载值占的比例将达到载值占的比例将达到80%。作作用用在在结结构构上上的的荷荷载载往往往往有有多多种种，例例如如作作用用在在楼楼面面梁梁上上的的荷荷载载有有结结构构自自重重（永永久久荷荷载载）和和楼楼面面活活荷荷载载。由由永永久久荷荷载载产产生生的的弯弯矩矩与与由由活活荷荷载载中中的的准准永永久久荷荷载载产产生生的弯矩组合起来，就称为的弯矩组合起来，就称为弯矩的准永久组合弯矩的准永久组合。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形受受弯弯构构件件挠挠度度验验算算时时采采用用的的截截面面弯弯曲曲刚刚度度B，是是在在它它的的短短期期刚刚度度Bs的的基基础础上上，用用弯弯
20、矩矩的的准准永永久久组组合合值值Mq对对挠挠度度增增大大的的影影响响系系数数来来考考虑虑荷荷载载长长期期作作用用部部分分的的影影响响。因因此此，仅仅需需对对在在Mq作作用用下下的的那那部部分分长长期期挠挠度度乘乘以以，而而在在（MkMq）作作用用下下产产生生的的短短期期挠挠度度部部分分是是不不必必增增大的。大的。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形截面刚度截面刚度B的计算公式的计算公式该该式式即即为为弯弯矩矩的的标标准准组组合合并并考考虑虑荷荷载载长长期期作作用用影影响响的的刚刚度度，实实质质上上是是考考虑虑荷荷载载长长期期作作用用部部分分使使刚刚度度降降低低的的因素后，对短期刚度
21、因素后，对短期刚度Bs的修正。的修正。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形考虑荷载长期作用对挠考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数度增大的影响系数8.1.4 最小刚度原则与挠度验算最小刚度原则与挠度验算1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形沿梁长的刚度与曲率分布沿梁长的刚度与曲率分布“最最小小刚刚度度原原则则”就就是是在在简简支支梁梁全全跨跨长长范范围围内内，可可都都按按弯弯矩矩最最大大处处的的截截面面弯弯曲曲刚刚度度，亦亦即即按按最最小小的的截截面面弯弯曲曲刚刚度度，用用材材料料力力学学方方法法中中不不考考虑虑剪剪切切变变形形影影响响的的公公式式来来计计算算挠挠度度。当
22、当构构件件上上存存在在正正、负负弯弯矩矩时时，可可分分别别取取同同号号弯弯矩矩区区段段内内Mmax处处截截面面的的最最小小刚刚度度计计算算挠挠度度。当当用用Bmin代代替替匀匀质质弹弹性性材材料料梁梁截截面面弯弯曲曲刚刚度度EI后后，梁梁的挠度计算就十分简便。的挠度计算就十分简便。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形按按混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范要求，挠度验算应满足要求，挠度验算应满足1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形挠度限值，查表挠度限值，查表与荷载形式、支承条与荷载形式、支承条件有关的挠度系数件有关的挠度系数计算跨度计算跨度对对于于连连续续梁梁的的跨跨中
23、中挠挠度度，当当为为等等截截面面且且计计算算跨跨度度内内的的支支座座截截面面弯弯曲曲刚刚度度不不大大于于跨跨中中截截面面弯弯曲曲刚刚度度的的两两倍倍或或不不小小于于跨跨中中截截面面弯弯曲曲刚刚度度的的二二分分之之一一时时，也也可可按按跨跨中最大弯矩截面的截面弯曲刚度计算。中最大弯矩截面的截面弯曲刚度计算。8.1.5 对挠度验算的讨论对挠度验算的讨论1.与截面承载力计算的区别与截面承载力计算的区别（1）极限状态不同）极限状态不同截截面面承承载载力力计计算算是是为为了了结结构构和和结结构构构构件件满满足足承承载载力力极极限限状状态态要要求求的的；挠挠度度、裂裂缝缝宽宽度度验验算算则则是是为为了了满
24、满足足正正常使用极限状态的。常使用极限状态的。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形（2）要求不同）要求不同结结构构构构件件不不满满足足正正常常使使用用极极限限状状态态对对生生命命财财产产的的危危害害程程度度比比不不满满足足承承载载能能力力极极限限状状态态的的要要小小，因因此此对对满满足足正常使用极限状态的要求可以放宽些。正常使用极限状态的要求可以放宽些。（3）受力阶段不同）受力阶段不同截截面面承承载载力力以以破破坏坏阶阶段段为为计计算算的的依依据据；第第阶阶段段是是构构件件正正常常使使用用时时的的受受力力状状态态，它它是是挠挠度度、裂裂缝缝宽宽度度验验算算的依据。的依据。1 1 钢
25、筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形2.配筋率对承载力和挠度的影响配筋率对承载力和挠度的影响3.跨高比跨高比4.混凝土结构构件变形限值混凝土结构构件变形限值（）保证建筑的使用功能要求。（）保证建筑的使用功能要求。（）防止对结构构件产生不良影响（）防止对结构构件产生不良影响（）防止对非结构构件产生不良影响。（）防止对非结构构件产生不良影响。（）保证人们的感觉在可接受程度之内。（）保证人们的感觉在可接受程度之内。1 1 钢筋混凝土构件的变形钢筋混凝土构件的变形裂缝有多种，这里讲的是轴心受拉、受弯、偏心受力裂缝有多种，这里讲的是轴心受拉、受弯、偏心受力等构件的计算轴向相垂直的垂直裂缝，即等构件的计
26、算轴向相垂直的垂直裂缝，即正截面裂缝正截面裂缝。与挠度验算时一样，与挠度验算时一样，裂缝宽度验算也采用荷载准永久裂缝宽度验算也采用荷载准永久组合和材料强度的标准值组合和材料强度的标准值。2 2 钢筋混凝土构件的裂缝宽度验算钢筋混凝土构件的裂缝宽度验算8.2.1 裂缝的机理裂缝的机理1.裂缝的出现裂缝的出现混混凝凝土土一一开开裂裂，张张紧紧的的混混凝凝土土就就像像剪剪断断了了的的橡橡皮皮筋筋那那样样向向裂裂缝缝两两侧侧回回缩缩，但但这这种种回回缩缩是是不不自自由由的的，它它受受到到钢筋的约束，直到被阻止。钢筋的约束，直到被阻止。2.裂缝的起出裂缝的起出随随着着弯弯矩矩的的增增大大，裂裂缝缝将将逐
27、逐条条出出现现，当当截截面面弯弯矩矩达达到到0.5Mu0.7Mu时时，裂裂缝缝将将基基本本“出出齐齐”，即即裂裂缝缝的的分分布布处于稳定状态。处于稳定状态。2 2 钢筋混凝土构件的裂缝宽度验算钢筋混凝土构件的裂缝宽度验算3.裂缝间距裂缝间距假假设设材材料料匀匀质质，则则两两条条相相邻邻裂裂缝缝的的最最大大间间距距应应为为 。比比 稍稍大大一一点点时时，就就会会在在其其中中央央再再出出现现一一条条新新裂裂缝缝，使使裂裂缝间距变为犾。因此，从理论上讲，裂缝间距在缝间距变为犾。因此，从理论上讲，裂缝间距在 之间，其平均裂缝间距为之间，其平均裂缝间距为 。在此，在此， 即为粘结应力作用长度，也可称传递
28、长度。即为粘结应力作用长度，也可称传递长度。2 2 钢筋混凝土构件的裂缝宽度验算钢筋混凝土构件的裂缝宽度验算4.裂缝宽度裂缝宽度我我国国混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范定定义义的的裂裂缝缝开开展展宽宽度度是是指受拉钢筋重心水平处构件侧表面混凝土的裂缝宽度。指受拉钢筋重心水平处构件侧表面混凝土的裂缝宽度。裂裂缝缝的的宽宽度度就就等等于于裂裂缝缝间间钢钢筋筋的的伸伸长长减减去去混混凝凝土土的的伸伸长长。可可见见，裂裂缝缝间间距距小小，裂裂缝缝宽宽度度就就小小，即即裂裂缝缝密密而而细，这是工程中所希望的细，这是工程中所希望的。2 2 钢筋混凝土构件的裂缝宽度验算钢筋混凝土构件的裂缝宽度验算8.2
29、.2 最大裂缝宽度及其验算最大裂缝宽度及其验算混凝土结构设计规范把钢筋混凝土构件和预应力混凝土构件的裂缝控制等级分为个等级。一级和二级指的是要求不出现裂缝的预应力混凝土构件；三级裂缝控制等级时，钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度可按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算，最大裂缝宽度应符合下列规定：2 2 钢筋混凝土构件的裂缝宽度验算钢筋混凝土构件的裂缝宽度验算最大裂缝宽度限值，查表最大裂缝宽度限值，查表外观外观耐久性耐久性8.3.1 延性的概念延性的概念结结构构、构构件件或或截截面面的的延延性性是是指指从从屈屈服服到到破破坏坏的的变变形形能能力。也就是说，延性是反映它们的后期变形能力的。力。也
30、就是说，延性是反映它们的后期变形能力的。要求它们具有一定的延性，其目的在于要求它们具有一定的延性，其目的在于（1）有有利利于于吸吸收收和和耗耗散散地地震震能能量量，满满足足抗抗震震方方面面要要求求；（2）防防止止发发生生像像超超筋筋梁梁那那样样的的脆脆性性破破坏坏，以以确确保保生生命命和和财财产产的的安安全全；（3）在在超超静静定定结结构构中中，能能更更好好地地适适应应地地基基不不均均匀匀沉沉降降以以及及温温度度变变化化等等情情况况；（4）使使超超静静定定结结构构能能够够充充分分地地进进行行内内力力重重分分布布，并避免配筋疏密悬殊，便于施工，节约钢材。并避免配筋疏密悬殊，便于施工，节约钢材。3
31、 3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性8.3.2 影响构件延性的因素影响构件延性的因素（1）纵向受拉钢筋配筋率）纵向受拉钢筋配筋率 增大，延性减小。增大，延性减小。（2）受压钢筋配筋率）受压钢筋配筋率 增大，延性增大。增大，延性增大。（3）混凝土极限压应变）混凝土极限压应变 增大，则延性增大。增大，则延性增大。（4）混混凝凝土土强强度度等等级级提提高高，而而钢钢筋筋屈屈服服强强度度适适当当降降低低，也可使延性有所提高。也可使延性有所提高。3 3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性延性系数延性系数延性系数越大，构件的延性越好延性系数越大，构件的延性越好提高截面延性的措施主要有：提高
32、截面延性的措施主要有：（1）限限制制纵纵向向受受拉拉钢钢筋筋的的配配筋筋率率，一一般般不不应应大大于于2.5%；受压区高度；受压区高度 ；（2）规规定定受受压压钢钢筋筋和和受受拉拉钢钢筋筋的的最最小小比比例例，一一般般使使其其保持为保持为0.30.5；（3）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。 3 3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性提高截面延性的措施主要有：提高截面延性的措施主要有：（1）限限制制纵纵向向受受拉拉钢钢筋筋的的配配筋筋率率，一一般般不不应应大大于于2.5%；受压区高度；受压区高度 ；（2）规规定定受受压压钢钢筋筋和和受受拉拉钢钢筋筋的的最最小小
33、比比例例，一一般般使使其其保持为保持为0.30.5；（3）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。 3 3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性8.3.3 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影影响响偏偏心心受受压压构构件件截截面面曲曲率率延延性性系系数数的的两两个个综综合合因因素素是是和和受受弯弯构构件件相相同同的的，其其差差别别主主要要是是偏偏心心受受压压构构件件存存在在轴轴向向压压力力，致致使使受受压压区区的的高高度度增增大大，截截面面曲曲率率延延性性系数降低较多。系数降低较多。3 3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性试试验验研研
34、究究表表明明，轴轴压压比比是是影影响响偏偏心心受受压压构构件件截截面面曲曲率率延延性性系系数数的的主主要要因因素素之之一一，在在相相同同混混凝凝土土极极限限压压应应变变值值的的情情况况下下，轴轴压压比比越越大大，截截面面受受压压区区高高度度越越大大，则则截面的曲率延性系数越小。截面的曲率延性系数越小。为为了了防防止止出出现现小小偏偏心心受受压压破破坏坏形形态态，保保证证偏偏心心受受压压构构件截面具有一定的延性，应限制轴压比。件截面具有一定的延性，应限制轴压比。3 3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性偏偏心心受受压压构构件件配配箍箍率率的的大大小小，对对截截面面曲曲率率延延性性系系数数的
35、的影响较大。影响较大。3 3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性配箍率对棱柱体试件应力配箍率对棱柱体试件应力- -应变曲线的影响应变曲线的影响试试验验还还表表明明，如如采采用用密密排排的的封封闭闭箍箍筋筋或或在在矩矩形形、方方形形箍箍内内附附加加其其他他形形式式的的箍箍筋筋以以及及采采用用螺螺旋旋箍箍筋筋，都都能能有有效效地地提提高高受受压压区区混混凝凝土土的的极极限限压压应应变变值值，从从而而增增大大截截面延性。面延性。3 3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性8.3.4 框架柱的轴压比限值框架柱的轴压比限值框框架架柱柱的的轴轴压压比比是是指指考考虑虑地地震震作作用用组组合合的的
36、框框架架柱柱名名义义压应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值，即压应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值，即或或者者说说，轴轴压压比比是是框框架架柱柱轴轴向向压压力力设设计计值值与与柱柱全全截截面面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。3 3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性大大偏偏心心受受压压破破坏坏属属于于延延性性破破坏坏类类型型，小小偏偏心心受受压压破破坏坏属属于于脆脆性性破破坏坏类类型型。为为了了使使得得框框架架柱柱有有较较好好的的抗抗震震性性能能，就就要要求求它它的的破破坏坏形形态态是是属属于于延延性性破破坏坏类类型型的的。于于是是就就
37、把把界界限限破破坏坏时时的的轴轴压压比比作作为为分分界界线线，称称为为轴轴压压比比限限值值 ，当当满满足足 时时，框框架架柱柱的的破破坏坏形形态态就是大偏心受压的，即属于延性破坏类型就是大偏心受压的，即属于延性破坏类型。3 3 混凝土构件的截面延性混凝土构件的截面延性混混凝凝土土结结构构应应满满足足安安全全性性、适适用用性性和和耐耐久久性性三三方方面面的的要要求求，承承载载力力计计算算与与变变形形、裂裂缝缝宽宽度度验验算算是是分分别别为为了了满足安全性与适用性的要求。满足安全性与适用性的要求。混混凝凝土土结结构构的的耐耐久久性性是是指指结结构构或或构构件件在在设设计计使使用用年年限限内内，在在
38、正正常常维维护护条条件件下下，不不需需要要进进行行大大修修就就可可满满足足正正常常使使用用和和安安全全功功能能要要求求的的能能力力。一一般般建建筑筑结结构构的的设设计计使用年限为使用年限为50年。年。混混凝凝土土的的碳碳化化及及钢钢筋筋锈锈蚀蚀是是影影响响混混凝凝土土结结构构耐耐久久性性的的最主要的因素。最主要的因素。4 4 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性8.4.2 混凝土的碳化混凝土的碳化大大气气环环境境中中的的CO2引引起起混混凝凝土土中中性性化化的的过过程程称称为为混混凝凝土的土的碳化碳化。碳碳化化对对混混凝凝土土本本身身是是无无害害的的，但但碳碳化化会会破破坏坏钢钢筋筋表表面面的
39、的氧氧化化膜膜，为为钢钢筋筋锈锈蚀蚀创创造造了了前前提提条条件件；同同时时碳碳化化会会加加剧剧混混凝凝土土的的收收缩缩，可可导导致致混混凝凝土土开开裂裂，使使钢钢筋筋容容易易锈蚀。锈蚀。碳碳化化了了使使混混凝凝土土的的pH 值值降降到到10以以下下，当当碳碳化化从从构构件件表表面面开开始始向向内内发发展展，使使保保护护层层完完全全碳碳化化直直至至钢钢筋筋表表面面时时，氧化膜就被破坏了，这叫脱钝。氧化膜就被破坏了，这叫脱钝。4 4 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性混混凝凝土土材材料料自自身身的的影影响响不不可可忽忽视视。混混凝凝土土强强度度等等级级愈愈高高，内内部部结结构构愈愈密密实实，孔孔
40、隙隙率率愈愈低低，孔孔径径也也愈愈小小，碳碳化化速速度度愈愈慢慢；水水灰灰比比大大也也会会加加速速碳碳化化反反应应。针针对对混混凝凝土自身的影响因素，减小、延缓其碳化的主要措施有：土自身的影响因素，减小、延缓其碳化的主要措施有：（1）合合理理设设计计混混凝凝土土配配合合比比，规规定定水水泥泥用用量量的的低低限限值值和水灰比的高限值，合理采用掺合料；和水灰比的高限值，合理采用掺合料；（2）提高混凝土的密实性、抗渗性；）提高混凝土的密实性、抗渗性；（3）规定钢筋保护层的最小厚度；）规定钢筋保护层的最小厚度；（4）采用覆盖面层（水泥砂浆或涂料等）。）采用覆盖面层（水泥砂浆或涂料等）。4 4 混凝土结
41、构的耐久性混凝土结构的耐久性8.4.3 钢筋的锈蚀钢筋的锈蚀钢钢筋筋表表面面氧氧化化膜膜的的破破坏坏是是使使钢钢筋筋锈锈蚀蚀的的必必要要条条件件。这这时时，如如果果含含氧氧水水分分侵侵入入钢钢筋筋就就会会锈锈蚀蚀。因因此此，含含氧氧水水分分侵侵入入是是钢钢筋筋锈锈蚀蚀的的充充分分条条件件。钢钢筋筋锈锈蚀蚀严严重重时时，体体积积膨膨胀胀，导导致致沿沿钢钢筋筋长长度度出出现现纵纵向向裂裂缝缝，并并使使保保护护层层脱脱落落，从从而而使使钢钢筋筋截截面面削削弱弱，截截面面承承载载力力降降低低，最最终终将使结构构件破坏或失效。将使结构构件破坏或失效。4 4 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性混凝土中钢
42、筋的锈蚀机理是电化学腐蚀混凝土中钢筋的锈蚀机理是电化学腐蚀由由于于钢钢筋筋中中化化学学成成分分的的不不均均匀匀分分布布，混混凝凝土土碱碱度度的的差差异异以以及及裂裂缝缝处处氧氧气气的的增增浓浓等等原原因因，使使得得钢钢筋筋表表面面各各部部位位之之间间产产生生电电位位差差，从从而而构构成成了了许许多多具具有有阳阳极极和和阴阴极极的微电池。的微电池。4 4 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性防止钢筋锈蚀的主要措施有：防止钢筋锈蚀的主要措施有：（）降低水灰比，增加水泥用量，提高混凝土的密（）降低水灰比，增加水泥用量，提高混凝土的密实度；实度；（）要有足够的混凝土保护层厚度；（）要有足够的混凝土保护
43、层厚度；（）严格控制氯离子的含量；（）严格控制氯离子的含量；（）采用覆盖层，防止（）采用覆盖层，防止CO2、O2、Cl-的渗入。的渗入。4 4 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性设计混凝土结构的耐久性设计1.确定结构所处的环境类别。确定结构所处的环境类别。2.提出对混凝土材料的耐久性基本要求。提出对混凝土材料的耐久性基本要求。对对设设计计年年限限为为年年的的混混凝凝土土结结构构，其其混混凝凝土土材材料料的的耐久性基本要求宜符合下表的规定。耐久性基本要求宜符合下表的规定。3.确确定定构构件件中中钢钢筋筋的的混混凝凝土土保保护护层层厚厚度度。混混凝凝土土保保护护层层厚厚度度应应符符合合规规范范要要求求；当当采采取取有有效效的的表表面面防防护护措措施施时时，混凝土保护层厚度可适当减小。混凝土保护层厚度可适当减小。4.混凝土结构及构件尚应采取相应耐久性技术措施。混凝土结构及构件尚应采取相应耐久性技术措施。4 4 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性4 4 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性
