裂缝宽度验算
sA第九章混凝土构件的变形及裂缝宽度验算
须加以限制，即
f ≤[f]
其中 [ f ] —为挠 度变形限值。
混凝土结构构件变形和裂缝宽度验算属于正常使用 极限状态的验算，与承载能力极限状态计算相比，正常 使用极限状态验算具有以下二个特点：
①考虑到结构超过正常使用极限状态对生命财产的危 害远比超过承载能力极限状态的要小，因此其目标可
靠指标β值要小一些，故《规范》规定变形及裂缝宽
EI
式中 S ——挠度系数，是与荷载类型和支承条件有关的系数；
EI——梁截面的抗弯刚度。
由于是匀质弹性材料，所以当梁截面的尺寸确定 后，其抗弯刚度即可确定且为常量，挠度f与M成线性 关系。
对钢筋混凝土构件，由于材料的非弹性性质和受拉 区裂缝的开展，梁的抗弯刚度不是常数而是变化的，其 主要特点如下：
①随荷载的增加而减少，即M越大，抗弯刚度越 小。验算变形时，截面抗弯刚度选择在曲线第Ⅱ阶段 （带裂缝工作阶段）确定；
度验算均采用荷载标准值和材料强度的标准值。
②由于可变荷载作用时间的长短对变形和裂缝宽度的大 小有影响，故验算变形和裂缝宽度时应按荷载短期效应 组合值并考虑荷载长期效应的影响进行。
9.1.5 受弯构件变形计算方法
为了简化计算，《规范》在挠度计算时采用了“最 小刚度原则”，即：在同号弯矩区段采用最大弯矩处的 截面抗弯刚度（即最小刚度）作为该区段的抗弯刚度， 对不同号的弯矩区段，分别取最大正弯矩和最大负弯矩 截面的刚度作为正负弯矩区段的刚度。
③计算长期刚度Bl按式：
Bl
=
M q (
Mk 1)
Mk
Bs
④用Bl代替材料力学位移公式
f
=
S
Ml
2 0
EI
中的EI，计
算出构件的最大挠度，并按式 f ≤ [ f ] 进行验算。
裂缝宽度验算及减小裂缝宽度的主要措施
8.2.5 裂缝宽度验算及减小裂缝宽度的主要措施对裂缝宽度的限制，应从保证结构耐久性，钢筋不被锈蚀及过宽的裂缝影响结构外观，引起人们心理上的不安两个因素来考虑。
《混凝土结构设计规范》（GB50010）规定，钢筋混凝土构件在荷载的标准组合下，并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度，应符合下式规定：（8-20）式中w max——按荷载的标准组合并考虑长期作用影响计算的构件最大裂缝宽度，按式；w lim——裂缝宽度限值，根据构件所处的环境类别（表8-1）不同，裂缝宽度限值取表8-2中的值。
表8-1 混凝土结构的使用环境类别表8-2 混凝土结构构件的最大裂缝宽度限值w lim (mm)《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023）规定，钢筋混凝土构件在正常使用极限状态下的裂缝宽度，应按作用短期效应组合并考虑长期效应影响进行验算，且不得超过以下规定的限值：一般环境0.20mm有气态、液态或固态侵蚀物质环境0.10mm这里，一般环境系指寒冷和严寒、无侵蚀物质影响的地面和水下及与土直接接触的环境；有气态、液态或固态侵蚀物质环境系指包括海水、使用除冰盐在内及工业污染的环境。
从影响裂缝宽度的主要因素以及两本规范的裂缝宽度计算公式中我们发现，当设计计算发现裂缝宽度超限，或要求减小裂缝宽度时，选择较细直径的钢筋及变形钢筋是最为经济的措施。
因为同样面积的钢筋，直径小则其周长与面积比就大，这就增大了钢筋与混凝土间的粘结力，采用变形钢筋亦是这个道理。
粘结力大，可使裂缝间距缩短，裂缝即多而密，裂缝间距内钢筋与混凝土之间的变形差就小，裂缝宽度减小。
但是，当采用上述措施仍不能满足要求时，亦可增大钢筋截面面积，从而增大截面的配筋率，减小钢筋的工作应力，减小平均裂缝间距；当然，有时也可采取改变截面形式及尺寸或提高混凝土强度等级等办法。
8.2.6 小结两本规范的裂缝宽度计算公式相差较大（见表8-3）。
从理论基础上看，《混凝土结构设计规范》（GB50010）采用一般裂缝理论，然后通过试验数据统计回归的方法确定其中的系数；《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023）公式则纯粹是建立在试验统计分析基础上的。
钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度和挠度验算
受压翼缘加强系数
3、钢筋应变不均匀系数
sm sk s sm s sk
钢筋应力不均匀系数 是反映裂缝间混凝土参加受拉工作 程度的影响系数。 越小，裂缝之间的混凝土协助钢筋抗拉的
作用越强。
1.1 0.65 ftk s sk te
sk分布图
1.1 0.65 ftk s sk te
sm sk
Sm cm cck
sm
cm
c
(
' f
Mk
0 )bh02Ec
cm
Mk
bh02 Ec
sm
Mk
Ash0 Es
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Bs
Mk
M k h0
sm cm
cm
Mk
bh02 Ec
Bs
1
Ash02 Es
1
bh03 Ec
Bs
Es Ash02
E
E 0.2 6 E
1 3.5 f
Bs
1.15
Es Ash02 0.2
6E
1 3.5 f
1.1 0.65 ftk s sk te
在短期弯矩Mk=（0.5~0.7）Mu范围，三个参数、 和 中， 和 为常数，而 随弯矩增长而增大。
wm smlm cmlm
εsm、εcm——分别为裂缝间钢筋及砼的平均应变； lm——裂缝间距。
平均裂缝宽度wm
wm smlm cmlm
sm
(1
cm sm
裂缝宽度验算不满足要求
裂缝宽度验算不满足要求
在混凝土结构中，裂缝宽度验算是一个重要的环节。
裂缝宽度验算的目的是确保裂缝在正常使用极限状态下满足规定的裂缝宽度限值，以保证结构的安全性和耐久性。
当裂缝宽度验算不满足要求时，需要采取相应的措施进行处理。
裂缝宽度验算不满足要求的原因可能有以下几点：
1. 设计不合理：设计时未考虑结构的实际情况，如荷载、材料性能等，导致裂缝宽度验算不满足要求。
2. 施工质量问题：施工过程中存在质量问题，如混凝土浇筑不到位、养护不充分等，导致裂缝宽度验算不满足要求。
3. 使用环境变化：使用过程中，结构所处的环境发生改变，如温度、湿度等，导致裂缝宽度验算不满足要求。
针对裂缝宽度验算不满足要求的情况，可以采取以下措施进行处理：
1. 修改设计：根据结构的实际情况，重新进行设计计算，调整结构形式、材料性能等，以满足裂缝宽度限值要求。
2. 加固处理：对结构进行加固处理，如粘贴碳纤维、增加构件截面等，以提高结构的承载能力和抗裂性能。
3. 改善施工质量：严格控制施工过程，确保混凝土浇筑到位、养护充分，以减少裂缝的产生和扩展。
4. 加强监测：对结构进行定期监测，及时发现裂缝并采取措施进行处理，以防止裂缝宽度继续扩大，影响结构的安全性和耐久性。
总之，当裂缝宽度验算不满足要求时，需要认真分析原因并采取相应的措施进行处理，以保证结构的安全性和耐久性。
同时，在设计和施工过程中，应严格控制裂缝宽度，以减少后期维护和修复的难度和成本。
隧道 裂缝宽度验算
隧道裂缝宽度验算隧道裂缝宽度验算是指对建筑物或者土木结构中的隧道裂缝的宽度进行评估和计算的过程。
隧道裂缝的宽度验算是土木工程中非常重要的一部分，因为隧道裂缝的宽度直接影响到结构的稳定性和安全性。
在进行隧道裂缝宽度验算之前，需要收集和分析隧道的设计图纸、施工记录以及实际测量数据等相关资料。
这些资料能够提供隧道的尺寸、材料强度、荷载等有关信息，为裂缝宽度验算提供依据。
隧道裂缝宽度验算的首要目标是确定裂缝宽度是否满足设计要求。
在国家标准中规定了隧道裂缝的允许宽度范围，一般为几毫米到几十毫米。
裂缝宽度过大可能会影响隧道的承载能力和结构稳定性。
裂缝宽度验算的基本原理是对隧道裂缝的开口面积进行计算。
一般来说，隧道裂缝的开口面积越小，其稳定性越好，对结构的影响也越小。
因此，裂缝宽度验算的关键是确定裂缝的开口面积。
对于不同类型的隧道，有不同的裂缝宽度验算方法。
在进行验算之前，需要根据隧道的具体情况选择合适的验算方法。
常见的验算方法包括弹性理论验算、承载力验算和破坏力验算等。
弹性理论验算是一种常用的裂缝宽度验算方法。
它基于材料的弹性性质，通过对隧道裂缝的开口面积进行分析和计算，得出裂缝的宽度。
这种方法适用于材料具有较好的弹性行为的情况。
承载力验算是一种基于结构力学的裂缝宽度验算方法。
它通过计算隧道在工作荷载作用下的应力分布，进而得出裂缝的宽度。
这种方法适用于荷载较大，裂缝宽度较大的情况。
破坏力验算是一种根据结构的破坏模式进行裂缝宽度验算的方法。
它通过分析裂缝的扩展和破坏机制，确定裂缝宽度是否满足结构的承载能力。
这种方法适用于裂缝宽度较大，对结构稳定性有较大影响的情况。
在进行隧道裂缝宽度验算时，还需要考虑一些额外因素。
例如，材料的温度变化、湿度变化以及地震等外部因素都会影响隧道的裂缝宽度。
因此，在进行验算时需要对这些因素进行综合考虑。
总的来说，隧道裂缝宽度验算是一项重要的工作，它能够确保隧道结构的稳定性和安全性。
合理的裂缝宽度验算方法能够有效减小裂缝对结构的影响，为隧道的使用和维护提供有力的支持。
混凝土构件的变形及裂缝宽度验算
混凝土构件的变形及裂缝 宽度验算
混凝土构件的变形及裂缝宽度验算是确保构件在使用过程中不会发生过大变 形和产生危险裂缝的重要步骤。
变形及裂缝宽度验算的定义
1 何为变形验算？
变形验算是对混凝土构件在受荷载作用下会产生的变形进行计算和评估的过程。
2 什么是裂缝宽度验算？
裂缝宽度验算是评估混凝土构件受荷载作用后是否会出现危险裂缝，并对裂缝的宽度进 行计算和控制的过程。
根据弹性力学和变形理论， 可以通过应力-应变关系计 算弹性变形。
塑性变形计算
根据塑性力学和塑性变形 理论，可以通过应力-应变 关系计算塑性变形。
收缩变形计算
根据混凝土的收缩性能和 收缩变形理论，可以计算 混凝土的收缩变形。
混凝土构件裂缝宽度验算的原理
1 裂缝宽度验算原理
根据混凝土的应力状态和变形情况，使用裂缝宽度公式进行验算，确保裂缝宽度控制在 安全范围内。
混凝土构件变形的类型
1 弹性变形
在荷载作用下，混凝土构件会产生弹性变形，即在去荷载后能完全恢复到原始形状的变 形。
2 塑性变形
超过了混凝土的弹性限度后，构件会产生塑性变形，无法完全恢复到原始形状。
3 收缩变形
混凝土在固化过程中会产生收缩变形，可能导致构件出现裂缝。
混凝土构件变形的计算方法
弹性变形计算
混凝土构件裂缝宽度验算的设计要求
1 构件类型
不同类型的混凝土构件对裂缝宽度有不同的设计要求。
2 荷载大小
荷载大小对混凝土结构裂缝宽度的产生有很大影响。
3 使用环境
不同使用环境下的混凝土结构需要考虑不同的裂缝宽度控制要求。
混凝土构件变形和裂缝宽度控制的方法
1
合理设计
在混凝土构件的设计阶段，合理考虑
混凝土结构09挠度、裂缝宽度验算及延性和经久性
延性和经久性的定义和要求
延性
结构在发生破坏前具有较大的变形能力，能够吸收和分散荷载。
经久性
结构在使用寿命内能够满足设计要求，不出现过度变形、破坏和损坏。
延性和经久性的评价和检验方法
结构破坏
评价结构是否具有足够的延性和 经久性的关键因素。
定期维护
通过定期检查和维护，延长结构 的使用寿命。
混凝土测试
2ห้องสมุดไป่ตู้
挤压挠度
由于混凝土的收缩和膨胀引起的变形，需要控制在允许范围内。
3
剪切挠度
主要考虑梁柱节点的剪切变形，应满足相关规范要求。
裂缝宽度的验算方法
应力平衡法
通过考虑混凝土的应力平衡条 件，计算裂缝的宽度。
应变调整法
通过考虑混凝土的温度变形和 收缩变形，计算裂缝的宽度。
静惯性法
通过考虑结构惯性和刚度，计 算裂缝的宽度。
通过对混凝土进行强度、硬度等 参数的测试，评估结构的延性和 经久性。
混凝土结构设计中的注意事项
1 合理的梁、柱布局
通过合理的布局，减小结构的变形和应力集中。
2 正确选择混凝土强度等级
根据结构的要求和使用条件，选择合适的混凝土强度等级。
3 考虑温度和湿度变化
混凝土在干燥或潮湿环境下会发生收缩或膨胀，需要考虑这些因素。
混凝土结构09挠度、裂缝 宽度验算及延性和经久性
本演示将介绍混凝土结构中的挠度、裂缝宽度的验算方法，以及延性和经久 性的定义、评价和检验方法。
设计要求
混凝土结构设计应符合建筑设计规范和强度要求，并考虑结构的安全性、可靠性和经济性。
混凝土的挠度验算
1
弯曲挠度
通过梁的截面形状和受力状态计算得出，应满足设计要求。
裂缝宽度的计算公式
Es A h
2 s 0
1.1 0.65
sk te
8.2 受弯构件的变形验算
第九章 变形和裂缝宽度的计算
四、长期刚度
1、长期刚度降低的原因：收缩、徐变
2、长期刚度 Bl
Mk Bl Bs M k ( 1)M q
2.0 0.4
8.2 受弯构件的变形验算
2、保证耐久性的措施
（1）最小保护层厚度
3.4 混凝土结构的耐久性
第三章 混凝土结构的设计方法
（2）裂缝控制 一级：严格要求不出现裂缝 二级：一般要求不出现裂缝 三级：允许出现裂缝
表 11-6 裂缝控制等级与裂缝宽度限值 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构 裂缝控制等级 最大裂缝宽度限值 裂缝控制等级 最大裂缝宽度限值 0.3 0.2 三 三 0.2 三 二 —— 0.2 三 一 ——
环境 类别 一 二 三
3.4 混凝土结构的耐久性
第三章 混凝土结构的设计方法
（3）混凝土的基本要求
水灰比 不大于 0.65 0.60 0.55 0.50 表 11-4 结构混凝土耐久性的基本要求 水泥用量不少于 混凝土强度 氯离子含量 3 (kg/m ) 等级不小于 不大于 200 C15 1.00% 225 C20 0.30% 250 C25 0.30% 275 C30 0.15%
第九章 变形和裂缝宽度的计算
《规范》规定：B=M/ф=tgα，B随弯矩的增大而减小。
8.2 受弯构件的变形验算
第九章 变形和裂缝宽度的计算
三、短期刚度 Bs
8.2 受弯构件的变形验算
第九章 变形和裂缝宽度的计算
短期刚度计算公式:
Bs
6 E 1.15 0.2 1 3.5 f
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15 裂缝宽度验算：B墙8*15
15．1 基本资料
15．1．1 工程名称：一泵房地下室外墙
15．1．2 矩形截面受弯构件构件受力特征系数αcr ＝ 2.1
截面尺寸 b×h ＝ 1000×500mm
15．1．3 纵筋根数、直径：第 1 种：10Φ20
受拉区纵向钢筋的等效直径 deq ＝∑(ni * di^2) / ∑(ni * υ * di) ＝ 20mm
带肋钢筋的相对粘结特性系数υ ＝ 1
15．1．4 受拉纵筋面积 As ＝ 3142mm 钢筋弹性模量 Es ＝ 200000N/mm
15．1．5 最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离 c ＝ 40mm
纵向受拉钢筋合力点至截面近边的距离 as ＝50mm ho ＝ 450mm
15．1．6 混凝土抗拉强度标准值 ftk ＝ 2.2N/mm
15．1．7 按荷载效应的标准组合计算的弯距值 Mk ＝ 226kN·m
15．1．8 设计时执行的规范：
《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002），以下简称混凝土规范
15．2 最大裂缝宽度验算
15．2．1 按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率ρte，按下式计算：ρte ＝ As / Ate （混凝土规范 8.1.2－4）
对矩形截面的受弯构件：Ate ＝ 0.5 * b * h ＝ 0.5*1000*500 ＝ 250000mm
ρte ＝ As / Ate ＝ 3142/250000 ＝ 0.01257
15．2．2 按荷载效应的标准组合计算的纵向受拉钢筋的等效应力σsk，按下列公式计算：受弯：σsk ＝ Mk / (0.87 * ho * As) （混凝土规范 8.1.3－3）
σsk ＝ 226000000/(0.87*450*3142) ＝ 184N/mm
15．2．3 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按混凝土规范式 8.1.2－2 计算：ψ ＝ 1.1 - 0.65 * ftk / (ρte * σsk) ＝ 1.1-0.65*2.2/(0.01257*184) ＝ 0.479 15．2．4 最大裂缝宽度ωmax，按混凝土规范式 8.1.2－1 计算：
ωmax ＝αcr * ψ * σsk * (1.9 * c + 0.08 * deq / ρte ) / Es
＝ 2.1*0.479*184*(1.9*40+0.08*20/0.0126)/200000 ＝ 0.188mm<0.2mm
9 裂缝宽度验算：A墙4.9*11.9
9．1 基本资料
9．1．1 工程名称：一泵房地下室外墙
9．1．2 矩形截面受弯构件构件受力特征系数αcr ＝ 2.1
截面尺寸 b×h ＝ 1000×500mm
9．1．3 纵筋根数、直径：第 1 种：8Φ20
受拉区纵向钢筋的等效直径 deq ＝∑(ni * di^2) / ∑(ni * υ * di) ＝ 20mm
带肋钢筋的相对粘结特性系数υ ＝ 1
9．1．4 受拉纵筋面积 As ＝ 2513mm 钢筋弹性模量 Es ＝ 200000N/mm
9．1．5 最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离 c ＝ 40mm
纵向受拉钢筋合力点至截面近边的距离 as ＝50mm ho ＝ 450mm
9．1．6 混凝土抗拉强度标准值 ftk ＝ 2.2N/mm
9．1．7 按荷载效应的标准组合计算的弯距值 Mk ＝ 188.86kN·m
9．1．8 设计时执行的规范：
《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002），以下简称混凝土规范
9．2 最大裂缝宽度验算
9．2．1 按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率ρte，按下式计算：ρte ＝ As / Ate （混凝土规范 8.1.2－4）
对矩形截面的受弯构件：Ate ＝ 0.5 * b * h ＝ 0.5*1000*500 ＝ 250000mm
ρte ＝ As / Ate ＝ 2513/250000 ＝ 0.01005
9．2．2 按荷载效应的标准组合计算的纵向受拉钢筋的等效应力σsk，按下列公式计算：受弯：σs k ＝ Mk / (0.87 * ho * As) （混凝土规范 8.1.3－3）
σsk ＝ 188860001/(0.87*450*2513) ＝ 192N/mm
9．2．3 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按混凝土规范式 8.1.2－2 计算：ψ ＝ 1.1 - 0.65 * ftk / (ρte * σsk) ＝ 1.1-0.65*2.2/(0.01005*192) ＝ 0.357 9．2．4 最大裂缝宽度ωmax，按混凝土规范式 8.1.2－1 计算：
ωmax ＝αcr * ψ * σsk * (1.9 * c + 0.08 * deq / ρte ) / Es
＝ 2.1*0.357*192*(1.9*40+0.08*20/0.0101)/200000 ＝ 0.169mm<0.2mm。