钢筋混凝土构件裂缝宽度和挠度验算
钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算
第7章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算
7.3 受弯构件挠度验算
一、受弯构件挠度验算的特点
对于简支梁承受均布荷载作用时，其跨中挠度：
f
5(g k
qk
)l
4 0
384 EI
Bs ––– 荷载短期效应组合下的抗弯刚度
B Bl ––– 荷载长期效应组合影响的抗弯刚度
f
5(gk qk )l04 384 B
例如，对矩形截面受弯构件，可根据代换前、后弯矩相等原则复 核截面承载力，即
裂缝宽度验算就是要计算构件的在荷载作用下产生的最大裂缝 宽度不应超过《规范》规定的最大裂缝宽度限值，即
wmax≤wlim
混凝土构件的最大裂缝宽度限值wlim见附表A-12。
第7章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算
一、钢筋混凝土构件裂缝的形成和开展过程
通过理论分析可知， 裂缝之间混凝土和钢筋的 应变沿轴线分布为曲线形， 如图7-1（b）、（c）所示。 裂缝截面钢筋应变最大， 混凝土的应变为零；裂缝 间混凝土的应变最大，钢 筋的应变最小。
（1）等强度代换。当构件受承载力控制时，钢筋可按强度相等 原则进行代换。
（2）等面积代换。当构件按最小配筋率配筋时，钢筋可按面积 相等原则进行代换。
（3）当构件受裂缝宽度或挠度控制时，钢筋代换后应进行裂缝 宽度或挠度验算。
第7章 钢筋混凝土构件的裂缝及变形验算
二、代换方法
1、等强度代换
不同规格钢筋的代换，应按钢筋抗力相等的原则进行代换,即
《规范》规定：对构件进行正常使用极限状态验算时，应按荷载 效应的标准组合和准永久组合，或标准组合并考虑长期作用影响来进 行。标准组合是指对可变荷载采用标准值、组合值为荷载代表值的组 合；准永久组合是指对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。
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
钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度和挠度计算
钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度和挠度计算【最新版】目录1.钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度和挠度计算的背景和意义2.裂缝宽度和挠度计算的理论基础3.裂缝宽度和挠度计算的方法和步骤4.计算结果的分析和应用5.结论和展望正文钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度和挠度计算是建筑结构设计中的重要环节，关系到结构的安全性、稳定性和耐久性。
在实际工程中，裂缝宽度和挠度通常是混凝土结构受弯构件的主要设计控制参数，因此，对它们的精确计算和分析具有重要的现实意义。
一、钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度和挠度计算的理论基础裂缝宽度和挠度是受弯构件的两个主要变形参数。
其中，裂缝宽度是指混凝土受弯构件在弯曲过程中，由于内部应力达到极限而产生的裂缝的宽度；而挠度则是指受弯构件在弯曲过程中，构件的中性轴线偏离原位置的距离。
二、裂缝宽度和挠度计算的方法和步骤在实际工程中，裂缝宽度和挠度的计算通常采用以下的方法和步骤：1.确定受弯构件的材料性能参数，包括混凝土的抗压强度、抗拉强度、弹性模量等；2.根据受弯构件的几何参数和荷载条件，确定构件的截面几何形状和尺寸；3.采用适当的数学方法（如有限元法、矩方法等）计算受弯构件在荷载作用下的应力和应变分布；4.根据计算结果，确定裂缝宽度和挠度的数值。
三、计算结果的分析和应用裂缝宽度和挠度的计算结果可以反映受弯构件在弯曲过程中的变形情况，为结构设计提供重要的依据。
通常，我们需要对计算结果进行以下的分析和应用：1.检验裂缝宽度和挠度是否符合设计规范的要求；2.如果不符合要求，则需要调整设计参数（如增加截面尺寸、改变材料性能等）重新计算，直到满足设计要求；3.根据裂缝宽度和挠度的计算结果，确定受弯构件的耐久性和安全性。
四、结论和展望钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度和挠度计算是建筑结构设计的重要内容。
随着计算机技术和数学方法的发展，计算方法和工具也越来越精确和便捷。
建筑结构-钢筋混凝土构件裂缝宽度和挠度验算
Bl
Bl
M l (
Ms 1)
Ms
Bs
…8－6
Ms ––– 荷载短期效应组合算得的弯矩。 (恒载＋活载) ––– 标准值。
Ml ––– 荷载长期效应组合算得的弯矩。
(恒载＋活载q) ––– 标准值。
––– 挠度增大系数。 = 2.0 0.4' /
Bs ––– 短期刚度按式(8-5)计算。
3). 最小刚度原则：
e0
e0
Ns Ns
(a)
Ns
Ts
Ns
(b)
Ns
Ns
(c)
图8-1
(d T
(e)
非
为防止温度应力过大引起的开裂，规定了最
荷 载
大伸缩缝之间的间距。表8－1
引
起
为防止由于钢筋周围砼过快的碳化失去对钢
的
筋的保护作用，出现锈胀引起的沿钢筋纵向
裂 缝
的裂缝，规定了钢筋的混凝土保护层的最小
厚度。
通常，裂缝宽度和挠度一般可分别用控制最大 钢筋直径和最大跨高比来控制，只有在构件截面尺 寸小，钢筋应力高时进行验算。
2 裂缝宽度验算
随机性 《规范》在若干假定的基础上，根据裂缝出
现机理，建立理论公式，然后按试验资料确定系 数，得到相应的裂缝宽度计算经验式。
Ns
NNcr
1
ct=ftk
1
NNcr
Ns
(a)
ftk (b)
s ss
max
(c)
图8-2
(d)
1). 裂缝的出现和开展
出现：
当c ftk，在某一薄弱环节第一条裂缝出现，
1). 短期刚度 Bs的计算
M 1 EI r
原理9钢筋混凝土构件的变形与裂缝验算
back
*
四、长期刚度 1、荷载长期作用下刚度降低的原因 在荷载长期作用下，受压混凝土将发生徐变，即荷载不增加而变形 却随时间增长。在配筋率不高的梁中，由于裂缝间受拉混疑土的应 力松弛以及钢筋的滑移等因素，使受拉混凝土不断退出工作，因而 受拉钢筋平均应变和平均应力亦将随时间而增大。同时，由于裂缝 不断向上发展，使其上部原来受拉的混凝土退出工作，以及由于受 压混凝土的塑性发展，使内力臂减小，也将引起钢筋应变和应力的 某些增大。 2、长期刚度B －按荷载标准组合计算的弯矩； －按荷载准永久组合计算的弯矩； －荷载准永久组合对挠度增大的影响系数。
back
*
三、最大裂缝宽度与裂缝宽度验算 只配一种同直径、同种类钢筋的构件 －构件受力特征系数，轴心受拉构件取2.7，受弯、偏心受压 取2.1，偏心受拉取2.4； －钢筋直径； －钢筋相对粘结特性参数，对带肋钢筋，取1.0；对光面钢筋，取0.7。 －最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离（mm），当 c<20mm时，取c=20mm；当c>65mm时，取c=65mm；
结构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。 一、对某些构件，应根据其使用条件，通过验算，使变形和裂缝宽 度不超过规定限值，同时还应满足保证正常使用及耐久性的其他要 求与规定限值，例如混凝土保护层的最小厚度等。 二、结构构件承载力计算应采用荷载设计值，对于正常使用极限状 态，结构构件应分别按荷载的标准组合、准永久组合进行验算或按 照标准组合并考虑长期作用影响进行验算，并应保证变形、裂缝、 应力等计算值不超过相应的规定限值。
back
*
－按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率，在 最大裂缝宽度计算中，当 时，取 －纵向受拉钢筋的截面面积 －有效受拉混凝土截面面积，按下列规定取用：对轴心 受拉构件取构件截面面积；对受弯、偏心受压和偏心 受拉构件，取腹板截面面积与受拉翼缘截面面积之和 的1/2。 －第i种纵向受拉钢筋的根数 －第i种纵向受拉钢筋的直径（mm） －纵向受拉钢筋的等效直径（mm） －钢筋的弹性模量ຫໍສະໝຸດ back*back
钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度和挠度计算
钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度和挠度计算钢筋混凝土受弯构件在使用过程中常常会出现裂缝，这对其承载能力和使用寿命产生了直接影响。
因此，正确计算裂缝宽度和挠度是保证构件安全和性能的重要环节。
本文将就钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度和挠度计算进行详细介绍，希望对相关工程人员有所指导。
首先，我们来介绍裂缝宽度的计算方法。
裂缝宽度主要受到荷载、构件尺寸、材料性能以及钢筋布置等因素的影响。
一般而言，裂缝宽度的计算可以采用两种方法：一是基于应变的方法，二是基于变形的方法。
基于应变的方法是通过计算构件内部混凝土的应变来确定裂缝宽度。
根据国内外的研究成果，一些常用的裂缝宽度计算公式可以参考，比如“行位裂缝宽度计算公式”和“游离裂缝宽度计算公式”。
这些公式可以根据结构的具体情况进行选择和应用。
另一种方法则是基于构件变形的方法，即根据构件变形的大小和变形能力来确定裂缝宽度。
这种方法一般采用挠度与裂缝宽度之间的经验关系，通过实测数据或者试验结果来获得。
此外，挠度也是钢筋混凝土受弯构件在设计和施工过程中需要考虑的一个重要参数。
挠度主要受到荷载、构件尺寸、材料性能等因素的影响。
正确计算挠度可以保证构件的稳定性和使用性能。
挠度的计算需要通过结构的静力分析和动力分析来确定。
静力分析方法一般适用于简单的构件，通过使用梁的弯曲理论可以求解得到挠度。
而动力分析方法适用于复杂结构和地震荷载作用下的构件，需要借助于数值计算和计算机模拟来完成。
通过合理地计算裂缝宽度和挠度，可以帮助我们了解钢筋混凝土受弯构件的行为，进一步指导施工过程中的操作，并保证结构的安全和使用寿命。
因此，工程人员在进行相关计算时应注意选取合适的计算方法，并结合实际情况进行验证和调整，以达到设计要求和规范的要求。
综上所述，钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度和挠度计算是保证结构安全和性能的重要环节。
正确计算裂缝宽度和挠度需要综合考虑荷载、构件尺寸、材料性能等因素，并采用合适的计算方法。
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。
钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度和挠度计算
钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度和挠度计算摘要：一、钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度计算1.裂缝宽度的定义2.影响裂缝宽度的因素3.裂缝宽度计算的方法二、钢筋混凝土受弯构件的挠度计算1.挠度的定义2.影响挠度的因素3.挠度计算的方法三、计算示例及结果分析1.裂缝宽度计算示例2.挠度计算示例3.结果分析正文：钢筋混凝土受弯构件在工程中应用广泛，其裂缝宽度和挠度的计算是设计中必须要考虑的问题。
一、钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度计算1.裂缝宽度的定义裂缝宽度是指在受弯构件的表面上，两个相邻的裂缝之间的距离。
裂缝宽度的大小直接影响到构件的承载能力和使用寿命。
2.影响裂缝宽度的因素影响裂缝宽度的因素主要有混凝土的强度、钢筋的直径和间距、受力状态等。
3.裂缝宽度计算的方法根据规范，裂缝宽度可以通过计算得到。
一般采用经验公式计算，例如我国常用的裂缝宽度计算公式为：V = Aεf其中，V 为裂缝宽度，A 为受力钢筋面积，εf 为混凝土的抗拉强度与钢筋的弹性模量的比值。
二、钢筋混凝土受弯构件的挠度计算1.挠度的定义挠度是指受弯构件在受力过程中产生的弯曲变形。
挠度的大小影响到构件的使用性能和安全性。
2.影响挠度的因素影响挠度的因素主要有混凝土的强度、钢筋的直径和间距、受力状态等。
3.挠度计算的方法钢筋混凝土受弯构件的挠度计算一般采用弹性理论方法，即根据受力钢筋和混凝土的弹性模量、截面几何参数等计算出截面的弯曲刚度，然后根据荷载条件计算出挠度。
三、计算示例及结果分析1.裂缝宽度计算示例假设某受弯构件的混凝土强度为C30，钢筋直径为25mm，钢筋间距为300mm。
根据规范，εf=0.8，代入裂缝宽度计算公式，可得：V = π(d/2)^2εf = π(25/2)^2×0.8 = 318.5mm2.挠度计算示例假设某受弯构件的混凝土强度为C30，钢筋直径为25mm，钢筋间距为300mm。
根据规范，查表可得该构件的截面弯曲刚度为：Bl = 8000mm^3根据荷载条件，可计算出挠度：δ= Ql^4/Bl^3 = 1000000×(1000/8000)^3 = 157mm3.结果分析根据计算结果，该受弯构件的裂缝宽度为318.5mm，挠度为157mm。
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Ml ––– 荷载长期效应组合算得的弯矩。 (恒载＋活载 q) ––– 标准值。
––– 挠度增大系数。 = 2.0 0.4' /
Bs ––– 短期刚度按式(8-5)计算。
第 八 章
3). 最小刚度原则：
受弯构件在正常状态下，沿长度刚度是变化的。
取同一弯矩符号区段内最小刚度作为等刚度，按 材力的方法计算。
厚度。
通常，裂缝宽度和挠度一般可分别用控制最大 钢筋直径和最大跨高比来控制，只有在构件截面尺 寸小，钢筋应力高时进行验算。
第 八 章
2 裂缝宽度验算
随机性 《规范》在若干假定的基础上，根据裂缝出
现机理，建立理论公式，然后按试验资料确定系 数，得到相应的裂缝宽度计算经验式。
N
NNcr
s
1
图8-2
ct=ftk
轴心受拉 =1.1
…8－2
受弯、偏心受压、偏拉 =1.0
c ––– 保护层厚度
d ––– 钢筋直径
光面
––– 纵向受拉钢筋的表面特征系数 变=1形.1
=1.0
第 八
章
te ––– 截面的有效配筋率 te = As / Ate
bf
h h/2
b (a) b
hf
h h/2
b (b)
bf
h h hf/2
mHale Waihona Puke ( smcm )lcr
1
sm sm
sm
lcr
c
sm
Es
lcr
式中： c ––– 0.85 sm = ss
…8－1
lcr+ cmlcr lcr+ smlcr
m
m
(a)
cs cm
(b)
ss sm
(c)
图8-4
c分布 s分布
lcr
2.7c
0.1
d
te
式中：
––– 与受力特性有关的系数
h0 As Es
o
Bs
1.15
Es Ash02 0.2
6E
1 3.5rf
…8－5
式中：
rf
(bf b)hf bh0
r Ms
a
c
o Ms
a
b h0 b
as
c s
lcr
图8-8
2). 长期刚度 Bl的计 算
Ms = Ml + (Ms – Ml)
产生短期的挠度 产生随时间增大的挠度
f
Mll2 Bs
1
NNcr N s
(a)
ftk
(b)
s ss
(c)
max
(d)
1). 裂缝的出现和开展
出现：
当 c ftk，在某一薄弱环节第一条裂缝出 现，由于钢筋和砼之间的粘结，砼应力逐渐增加至 ft 出现第二批裂缝，一直到裂缝之间的距离近到不 足以使粘结力传递至砼达到 ftk ––– 裂缝出现完成。
开展：
当荷载继续增加到Ns， ss与 sm相差越小， 砼回缩。在一定区段由钢筋与砼应变差的累积量， 即形成了裂缝宽度。
4.2.4 钢筋混凝土构件裂缝宽度和挠度验算
1 概述
构件的裂缝宽度和挠度验算是属于正常使用极 限状态。
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。
荷载引起的裂缝：占20% ct > ft 计算 max [ 裂缝
非荷载引起的裂缝：材料收缩、温度变化、混凝 土碳化后引起钢筋锈蚀、地 基不均匀沉降。(80%) 第
Bs ––– 荷载短期效应组合下的 抗弯刚度
B
Bl ––– 荷载长期效应组合影响 的抗弯刚度
f
5(gk qk )l04 384 B
––– 钢筋混凝土梁的挠度计算
第
八
章
1). 短期刚度 Bs的计算
M 1 EI r
EI
M 1
1 r 1
cm
Ms
h0
sm
r
r Bs
cm
Ms
bh02 Ec
sm
Ms
八 章
Ns
Ns
(a)
(d
Ns Ts
Ns
(b)
e0
e0
Ns
Ns
(c)
T (e)
图8-1
第 八 章
非
为防止温度应力过大引起的开裂，规定了最
荷 载
大伸缩缝之间的间距。表8－1
引
起
为防止由于钢筋周围砼过快的碳化失去对钢
的 筋的保护作用，出现锈胀引起的沿钢筋纵向
裂 缝
的裂缝，规定了钢筋的混凝土保护层的最小
hf b
bf
hf
(c)
图8-5
bf
h h/2
(d)
h b 矩形、T形截面 2 Ate
h 2
b (bf
b)hf
––– 钢筋应力不均匀系数，表示砼参与 工作的程度
sm 1.1 0.65 f tk
ss
te ss
(0.4
1.0)
…8－3
第 八 章
ss ––– 裂缝截面处钢筋应力
轴心受拉： 受 弯：
gk+qk
gk+qk
Bmin (a)
A
B MBmin
－
+ (a)
Mlmax BBmin
Bmin
(b)
图8-9
• 提高刚度的有效措施 h0 • 或As 增加 '
B1min
(b)
图8-10
第 八 章
第 八 章
2). 裂缝宽度的计算公式：
粘结 ––– 滑移理论： Ncr+
N
1
认为裂缝宽度是由
Ncr+
2
1N
(a)
于钢筋与混凝土之间的 粘结破坏。出现相对滑 移，引起裂缝处混凝土 的回缩引起的。
Ns 1
<ftk 2
(b)
(c)
ss
(d)
Ns
3 sm
(e)
图8-3
平均裂缝宽度
m
lcr 0
( s
c )dl
(Ms
M l )l 2 Bs
[M l (M s M l )]l 2 [M l ( 1) M s ]l 2
Bs
Bs
M sl 2
M
l
(
Ms 1)
M
s
Bs
第
Bl
八 章
Bl
M l (
Ms 1)
Ms
Bs
…8－6
Ms ––– 荷载短期效应组合算得的弯矩。 (恒载＋活载) ––– 标准值。
ss
Ns As
ss
Ms 0.87h0 As
偏心受拉：
ss
N se As (h0 as)
第 八 章
偏心受压：
ss
Ns (e As z
z)
z
[0.87
0.12(1
f
)(
h0 e
)2
]h0
e se0 ys
s
1
1 4000 e0
/
h0
( l0 h
)2
第 八 章
Ms
C
Ns
ssAs
h0
0.87h0
d
te
…8－4
轴心受拉 cr=2.7
构件受力特征系数 偏心受拉 cr=2.4
受弯、偏压 cr=2.1
第
八
章
3 受弯构件挠度计算 钢筋混凝土梁的挠度与弯矩的作用是非线性的。
M 1
M
EI
2 2
0
af 0
EI(B)
(a)
图8-7
(b)
材力： 对于简支梁承受均布荷载作用时，其跨中挠度：
f
5(gk qk )l04 384 EI
ssAs
(a)
e e0 e Ns
(b)
Ns e
nse0s
As
As
As
As
sAs C
ssAs
h0–a s
ssAs
Z
Cc sAs
C
(c)
(d)
第
图8-6
八 章
最大裂缝宽度：
扩大系数 荷载长期效应裂缝扩大系数
max = s sl lm
组合系数
max = 0.85s sl l
cr
ss
Es
0.27c
0.1