钢筋混凝土构件的变形、PPT课件

混凝土构件的变形

混凝土构件的变形、裂缝宽度验算和耐久性概念设计

1．混凝土构件裂缝形成的原因？

答：目前，混凝土是抗压性能大大优于抗拉性能的材料。由于其极限拉伸变形很小，当混凝土构件受到弯矩、剪力、拉力和扭矩等荷载效应作用，或由于地基不均匀沉降、混凝土收缩和温度变化而产生的外加变形受到钢筋或其它构件约束，以及钢筋锈蚀体积膨胀时，混凝土中便产生拉应力，该拉应力超过其极限抗拉强度时就会开裂。同时，混凝土材料来源广泛，成分多样，施工工序繁多，养护硬化需要较长时间，受环境影响较大，混凝土自身构成机理，以及冻融和化学作用等也往往是混凝土开裂的原因。所以，钢筋混凝土构件截面在施工中和正常使用阶段难免出现荷载和非荷载因素导致的裂缝。

2．为什么要对混凝土构件进行裂缝宽度控制？

答：对裂缝宽度进行控制的原因：

（1）使用功能的要求

有些使用上要求不出现渗漏的贮液（气）容器或输送管道，裂缝的存在会直接影响其使用功能，因此，要对其控制裂缝的出现。

（2）建筑外观要求

外观是评价混凝土质量的重要因素之一，裂缝过宽会影响建筑的外观，引起人们的不安全感。满足外观要求的裂缝宽度限值选取，取决于多种原因。调查表明，控制裂缝宽度在0.3mm以内，对外观没有显著影响，一般不会引起人们的特别注意。

（3）耐久性要求

这是控制裂缝最主要的原因。化学介质、气体和水分侵入裂缝，破坏了钢筋的钝化膜，会在钢筋表面发生电化学反应，引起钢筋锈蚀，使构件发生破坏，影响结构的使用寿命。

3．混凝土构件裂缝控制的标准如何？

答：混凝土构件的裂缝控制统一划分成三级，分别用应力及裂缝宽度进行控制。

一级：严格要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合进行计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力；

二级：一般要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合进行计算时，构件受拉边缘混凝土的拉应力不应超过混凝土的抗拉强度标准值ftk，按荷载效应准永久组合下进行计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力；

钢筋混凝土构件的变形

第9章钢筋混凝土构件的变形、裂缝验算及耐久性

一、填空题

1.混凝土构件裂缝开展宽度及变形验算属于正常使用极限状态的设计要求，验算时材料强度采用标准值，荷载采用标准值、准永久值。

2. 增大构件截面高度是提高钢筋混凝土受弯构件抗弯刚度的最有效措施。

3.平均裂缝宽度计算公式中，sk是指裂缝截面处的纵向钢筋拉应力，其值是按荷载效应的

标准组合计算的。

4.钢筋混凝土构件的平均裂缝间距随混凝土保护层厚度增大而增大，随纵筋配筋率增大而减小。

5.钢筋混凝土受弯构件挠度计算中釆用的最小刚度原则是指在相同符号弯矩范围内，假定其刚度为常数，并按最大弯矩截面处的最小刚度进行计算。

6.裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数是指裂缝间受拉纵筋平均应变与裂缝截面处的受拉纵筋应变之比，反映了裂缝间拉区混凝土参与工作的程度。

7.结构构件正常使用极限状态的要求主要指在各种作用下的裂缝宽度和变形不应超过规定的限值。

8.结构的耐久性设计要求是指结构构件应满足设计使用年限的要求。

9.混凝土结构应根据使用环境类别和结构类别进行耐久性设计。

10.在荷载作用下，截面受拉区混凝土中出现裂缝，裂缝宽度与

受拉纵筋应力几乎成正比。

11.钢筋混凝土和预应力混凝土构件，按所处环境类别和结构类别确定相应的裂缝控制等级最大裂缝宽度限值。

12.平均裂缝间距与混凝土保护层厚度、纵向受拉钢筋直径、纵向受拉钢筋表面特征系数及纵向钢筋配筋率有关。

13.轴心受拉构件的平均裂缝宽度为构件裂缝区段范围内钢筋的平均伸长与相应水平处构件侧表面混凝土平均伸长之差。

14.最大裂缝宽度等于平均裂缝宽度乘以扩大系数，这个系数是考虑裂缝宽度的

随机性

以及长期荷载作用的影响。

15.受弯构件的最大挠度应按荷载效应的标准组合，并考虑荷载长期作用影响进行计算。

第9章钢筋混凝土构件的变形裂缝及混凝土结构的耐久性

混凝土课件混凝土课件

第9章钢筋混凝土构件的变形、裂缝章钢筋混凝土构件的变形、及混凝土结构的耐久性§9.0概述变形和裂缝问题的性质：一.变形和裂缝问题的性质：正常使用极限状态。变形和裂缝问题的性质正常使用极限状态。变形和裂缝问题与承载力极限状态的关系：二.变形和裂缝问题与承载力极限状态的关系：前者必要时验算，变形和裂缝问题与承载力极限状态的关系前者必要时验算，承载力极限状态在任何情况下必须计算。载力极限状态在任何情况下必须计算。三.对正常使用极限状态可靠性的要求比对承载力极限状态可靠性对正常使用极限状态可靠性的要求比对承载力极限状态可靠性的要求低些，因此前者验算时取材料强度和荷载的标准值，要求低些，因此前者验算时取材料强度和荷载的标准值，后者计算时取取材料强度和荷载的设计值。算时取取材料强度和荷载的设计值。为考虑抗震要求，四.为考虑抗震要求，结构应具备一定的延性。为考虑抗震要求结构应具备一定的延性。1

混凝土课件混凝土课件

§9.1钢筋混凝土受弯构件的挠度验算零.问题的提出问题的提出1.挠度验算的要求：满足公式(9-22),即荷载产生的挠度应小于挠度验算的要求：满足公式(),即荷载产生的挠度应小于挠度验算的要求),或等于规定的挠度(限值);或等于规定的挠度(限值);2.试验结果发现：钢筋混凝土受弯构件的实际挠度大于按材料力学试验结果发现：试验结果发现计算出的挠度；计算出的挠度；3.理论和试验指出：钢筋混凝土受弯构件的实际截面刚度比弹性刚理论和试验指出：理论和试验指出度减小；度减小；4.若仍然应用材料力学的公式形式计算实际挠度，则应对弹性刚度若仍然应用材料力学的公式形式计算实际挠度，若仍然应用材料力学的公式形式计算实际挠度加以修正；加以修正；5.基于以上原因，构件的挠度计算转化为对其刚度的计算。基于以上原因，构件的挠度计算转化为对其刚度的计算。基于以上原因2 混凝土课件混凝土课件

1第一章混凝土结构用材料的性能(课件)_0

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1第一章混凝土结构用材料的性能(课件)

1 第一章混凝土结构用材料的性能(课件) 混凝土结构设计原理 1 混凝土结构材料的性能本章主要讨论以下三个内容：

? 钢筋的品种、级别、性能及其选用原则； ? 混凝土在各种受力状态下的强度与变形性能及其选用原则； ? 钢筋与混凝土的共同工作原理。

1.1 钢筋 1.1.1 钢筋的品种与性能 1、热轧钢筋

（1）、热轧钢筋的种类表 1-1 常用热轧钢筋的种类、代表符号和直径范围（2）、热轧钢筋的力学性能 ①应力应变曲线的一般特征及其简化 ②热轧钢筋的强度及弹性模量钢筋的屈服强度是混凝土结构构件设计计算时的主要依据之一。

屈服极限极限强度（强度极限）。

屈强比，钢筋的屈服强度与极限抗拉强度之比。

一般要求，屈强比小于 0.8。

③塑性性能 A、伸长率?：

１ 1 混凝土结构材料的性能 ??l??l?100%。

l 当 l?5d 时，伸长率用?5 表示；当 l?10d 时，伸长率用?10 表示；当l?100mm 时，伸长率用?100 表示；d 为试件直径。

另外，还有均匀伸长率?gt。

B、冷弯性能关于伸长率和冷弯性能的试验方法，如图 1-4、1-5 所示。

2、中高强钢丝和钢绞线（1）、中高强钢丝和钢绞线的力学性能（2）、中高强钢丝和钢绞线的种类（3）热处理钢筋。

第9章钢筋混凝土构件的变形

第9章钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性

思考题

9.1 构件截面的弯曲刚度就是使截面产生单位曲率需要施加的弯矩值，即B=M/。它是度量截面抵抗弯曲变形能力的重要指标。当梁的截面形状尺寸和材料已知时，材料力学中梁的截面弯曲刚度EI是一个常数，因此，弯矩与曲率之间都是始终不变的正比例关系。钢筋混凝土受弯构件的截面弯曲刚度B不是常数而是变化的，即使在纯弯段内，沿构件跨度各个截面承受的弯矩相同，但曲率也即截面弯曲刚度却不相同。且它不仅随荷载增大而减小，还将随荷载作用时间的增长而减小。受弯构件刚度计算公式的建立过程为：首先，由纯弯段内的平均曲率导得短期刚度Bs的计算公式，式中的各系数根据试验研究推导得出。由于受弯构件挠度计算采用的刚度B，是在短期刚度Bs的基础上，用荷载效应的准永久组合对挠度增大的影响系数来考虑荷载效应的准永久组合作用的影响，即荷载长期作用部分的影响，因此令

BlMSBlMSBlMMSf20ks20qs20qk)(

即得到受弯构件刚度B的计算公式：

skqk)1(BMMMB。

其中，当'＝0时，＝2.0；当'＝时，＝1.6；当'为中间数值时，按直线内插法取值。'和分别为受拉及受压钢筋的配筋率。

9.2 “最小刚度原则”就是在受弯构件全跨长范围内，可都按弯矩最大处的截面弯曲刚度，亦即按最小的截面弯曲刚度，用材料力学方法中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。当构件上存在正、负弯矩时，可分别取同号弯矩区段内|Mmax|处截面的最小刚度计算挠度。

试验分析表明，虽然按最小截面弯曲刚度Bmin计算的挠度值偏大，但由于受弯构件剪跨段内的剪切变形会使梁的挠度增大，而这在计算中是没有考虑的，这两方面的影响大致可以相互抵消，因此，采用“最小刚度原则”是合理的，可以满足实际工程要求。

9.3 参数是裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数，其物理意义就是反映裂缝间受拉混凝土对纵向受拉钢筋应变的影响程度，当＝1时表明此时裂缝间受拉混凝土全部退出工作。参数te是有效纵向受拉钢筋配筋率，其物理意义是反映参加工作的受拉混凝土的截面面积(即有效受拉混凝土截面面积)对纵向受拉钢筋应变的影响程度。

混凝土结构课件东南大学等四校合编版

1

混凝土结构

混凝土结构设计原理

东南大学、天津大学、同济大学合编

清华大学主审

讲义

系（部）院：工程系

专业：土木工程

班级：2011级1-8班

授课教师：

审核：

2 2014年3月

第1章绪论 ..................................................................................................................................................... 5

§1．L混凝土结构的一般概念 ............................................................................................................................. 5

1.1.1混凝土结构的定义与分类 .............................................................................................................. 5

1.1.2配筋的作用与要求 .......................................................................................................................... 5

1.1.3钢筋混凝土结构的优缺点 .............................................................................................................. 6

§L.2混凝土结构的发展与应用概况 ................................................................................................................... 6

第8章钢筋溷凝土构件的变形和裂缝

第8章钢筋混凝土构件的变形和裂缝一、判断题（请在你认为正确陈述的各题干后的括号内打“√”，否则打“×”。每小题1分。）

1．受弯构件的裂缝会一直发展，直到构件的破坏。（错）

裂缝的出齐：第一批裂缝出现后，在粘结应力作用长度l以外的那部分混凝土仍处于受拉张紧状态中，因此当弯矩继续增大时，就有可能在离裂缝截面大于等于l的另一薄弱截面处出现新的裂缝。按此规律，随着弯矩的增大，裂缝将逐条出现，当截面弯矩达到007.0~5.0uuMM时，裂缝将基本“出齐”，即裂缝的分布处于稳定状态。课件，此时，在两条裂缝之间，混凝土拉应力0ct将小于实际混凝土抗拉强度，即不足以产生新的裂缝。

2．钢筋混凝土受弯构件两条裂缝之间的平均裂缝间距为1.0倍的粘结应力传递长度。（错）

从理论上讲，裂缝间距在ll2~之间，其平均裂缝间距为llm5.1

3．裂缝的开展是由于混凝土的回缩，钢筋的伸长，导致混凝土与钢筋之间产生相对滑移的结果。（对）

4．《混凝土结构设计规范》定义的裂缝宽度是指构件外表面上混凝土的裂缝宽度。（错）

《混凝土结构设计规范》定义的裂缝开展宽度是指受拉钢筋重心水平处构件侧表面混凝土的裂缝宽度。（裂缝间距小，裂缝宽度就小，工程希望裂缝密而细。）

5．当计算最大裂缝宽度超过允许值不大时，可以通过增加保护层厚度的方法来解决。（错）

当计算最大裂缝宽度超过允许值不大时，常可用减少钢筋直径的方法解决；必要时可适当增加配筋率。

))(08.09.1(maxmmdcEteeqsskcr，主要与钢筋应力、有效配筋率及钢筋直径等有关。对于受拉及受弯构件，当承载力要求较高时，往往会出现不能同时满足裂缝宽度或变形限值要求的情况，这时增大截面尺寸或增加用钢量，显然是不经济也是不合理的。对此，有效的措施是施加预应力。

6．受弯构件截面弯曲刚度随着荷载增大而减小。（对）

筋混凝土构件的变形及裂缝验算

9钢筋混凝土构件的变形与裂缝验算

、目的要求

1 .掌握构件在裂缝出现前后沿构件长度各截面的应力状态

2•了解裂缝宽度计算公式的推导过程（平均裂缝间距、平均裂缝宽度）

3.掌握受弯构件裂缝宽度验算和变形验算的方法

二、重点难点

1. 裂缝的出现与分布规律

2. 平均裂缝间距、平均裂缝宽度

3. 短期刚度、长期刚度计算公式的建立

三、主要内容

9.1概述

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。通常，对各类混凝土构件都要求进行承载力计算；对某些构件，还应根据其使用条件，通过验算，使变形和裂缝宽度不超过规定限值，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。

与不满足承载能力极限状态相比，结构构件不满足正常使用极限状态对生命

财产的危害性要小，正常使用极限状态的目标可靠指标 P可以小些。《规范》规

定：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，结构构件应分别技荷载的标准组合、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。由于混凝土构件的变形及裂缝宽度都随时间增大，因此，验算变形及裂缝宽度时, 应按荷载的标准组合并考虑荷载长期效应的影响。荷载效应的标准组合也称为荷载短期效应，是指按永久荷载及可变荷载的标准值计算的荷载效应；荷载效应的准永久组合也称为荷载长期效应，是按永久荷载的标准值及可变荷载的准永久值计算的荷载效应。

按正常使用极限状态验算结构构件的变形及裂缝宽度时，其荷载效应值大致相当于破坏时荷载效应值的50%— 70%。

9.2裂缝验算 921裂缝控制的目的与要求

确定最大裂缝宽度限值，主要考虑两个方面的原因：一是外观要求，二是耐同时还应满足保证正久性要求，并以后者为主。

从外观要求考虑，裂缝过宽将给人以不安全感，同时也影响对结构质量的评价。满足外观要求的裂缝宽度限值，与人们的心理反应、裂缝开展长度、裂缝所处位置，乃至光线条件等因素有关，难以取得完全统一的意见。目前有些研究者

第十七章钢筋混凝土受压及受拉构件

纵向受力构件可分为轴心受力构件和偏心受力构件。轴心受力构件包括轴心受拉构件和轴心受压构件，如图17-1的钢筋混凝土结构厂房中，屋架的上弦和下弦杆可近似的看成为轴心受力构件；而厂房的柱是偏心受力构件。

图17-1 钢筋混凝土结构厂房内景

如表17-1所示。建筑工程中，受压构件是最重要且常见的承重构件。当纵向压力作用线与构件轴线重合时，称为轴心受压构件；不重合即有偏心距0e时，称为偏心受压构件。实际工程中由于构件制作、运输、安装等原因，真正轴压构件是不存在的，但为计算方便，偏心不大时可以简化为轴压。

表17-1 纵向受力构件类型类别轴心受力构件（0e=0）偏心受力构件（0e≠0）

轴心受拉构件轴心受压构件偏心受拉构件偏心受压构件

简图

e0 e0

变形

特点只有伸长变形只有压缩变形既有伸长变形，又有弯

曲变形既有压缩变形，又有

弯曲变形

举例屋架中受拉杆件、圆形

水池等屋架中受压杆件及肋形楼盖的中柱、轴压砌体等屋架下弦杆（节间有竖

向荷载），主要是钢屋

架）、砌体中的墙梁框架柱、排架柱、偏心受压砌体、屋架上弦杆（节间有竖向荷

载）等

第一节钢筋混凝土受压构件

钢筋混凝土受压构件分为轴心受压构件和偏心构件见图17-3，它们在工业及民用建筑中应用十分广泛。

图17-3 受压构件类型

(a)轴心受压；（b）单向偏心受压；（c）双向偏心受压

轴心受压柱最常见的形式是配有纵筋和一般的横向箍筋，称为普通箍筋柱。箍筋是构造钢筋，这种柱破坏时，混凝土处于单向受压状态。当柱承受荷载较大时，增加截面尺寸受到限制时，普通箍筋柱又不能满足承载力要求时，横向箍筋也可以采用螺旋筋或焊接环筋见图17-4，这种柱称为螺旋箍筋柱。螺旋箍筋柱是受力钢筋，这种柱破坏时由于螺旋箍筋的套箍作用，使得核心混凝土（螺旋筋或焊接环筋所包围的混凝土）处于三向受压状态，从而间接提高柱子的承载力。所以螺旋箍筋也称间接钢筋，螺旋箍筋柱也间接箍筋柱。螺旋箍筋柱常用的截面形式为圆形或为多边形。下面仅讨论普通箍筋柱。

第7章混凝土构件的变形、裂缝和耐久性

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kq、计算跨度为0l的简支梁，其跨中挠度为：

BlMBlqfkk48538452040 (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2081lqMkk；

B——受弯构件的刚度。

对于匀质弹性体，截面刚度不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建筑结构 88

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：

'205.3162.015.1fEssshAEB (7.2)

式中E——钢筋弹性模量与混凝土模量之比，csEEE＝；

——纵向受拉钢筋的配筋率，0bhAs＝；

'f——受压翼缘面积与腹板有效面积的比值：0''')(bhhbbfff，其中'fb、'fh为受压翼缘的宽度和高度，当0'2.0hhf时，取0'2.0hhf。

——裂缝间纵向受拉钢筋应变的不均匀系数，当2.0时，取＝0.2；当0.1时，取＝1.0。