第9章裂缝和挠度计算 PPT

e0
e0
1 荷载产生的裂缝
Ns Ns
(a)
Ns
Ts
Ns
(b)
Ns
Ns
(c)
(d)
T (e)
2 非荷载裂缝
非荷载裂缝一般通过构造措施控制。
为防止温度应力过大引起的开裂，规范规定了最大伸缩缝之间
非 荷
间距。
载
裂
缝 为防止由于钢筋周围砼过快的碳化失去对钢筋的保护作用，出现
控 制
锈胀引起的沿钢筋纵向的裂缝，规定了钢筋的混凝土保护层的最
标准组合并考虑 长期作用的影响
9.2 裂缝宽度验算
裂
半理论半经
分析裂缝形成开展机理，建立力学模
缝
验方法
宽
型，推导计算公式，试验资料确定计 算参数。
度
计
算
方
法
数理统计
分析试验资料，确定影响参数和主要
方法
因素，数理统计方法确定计算公式。
注：我国规范采用半理论半经验方法计算裂缝宽度。
9.2.1 裂缝出现与开展规律
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。
钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距（m）
纵向受力钢筋的混凝土最小保护层厚度（mm）
注：混凝土保护层厚度不应小于钢筋的公称直径。基础中纵向受力钢 筋保护层厚度不应小于40mm，当无垫层时不应小于70mm。 有防火要求建筑，其混凝土保护层厚度应符合有关规定。
结构构件的裂缝控制公式
m ax lim
结构构件的裂缝控制及最大裂缝宽度限值
混凝土结构的环境类别
严寒：最冷月平均温度≤－10度，日平均温度不高于5度的天数≥145天； 寒冷：最冷月平均温度0～－10度，日平均温度不高于5度天数90～145天。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
重点、难点：构件裂缝宽度和变形公式的建立、构件裂缝宽度和变 形的影响因素。
9.1 概述
9.1.1 裂缝控制的三个等级
构件的裂缝宽度和挠度验算是属于正常使用极限状态 1 一级：严格要求不出现裂缝的构件 要求：在荷载效应标准组合作用下，构件不允许出现裂缝。
ckpc0
在荷载效应标准组合永久荷载作用下抗裂验算边缘混凝土的预压应力。
9.1.1 裂缝控制的三个等级
3 三级：构件上允许出现拉应力，但对裂缝宽度需要进行控制。 要求：在荷载效应标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度不超过 规定的限值（具体计算见后）。
注意 （1）一级、二级为抗裂验算，一般属于预应力混凝土构件；三级为裂 缝宽度验算，一般属于普通混凝土构件； （2）普通混凝土构件在使用中一般会存在裂缝，但是过大的裂缝宽度 会影响结构外观并影响正常使用。 （3）裂缝控制等级和裂缝宽度限值根据环境类别和结构类别确定（附 表1－13）。
9.1.2 裂缝形成的原因
裂缝
荷载引起的裂缝:占20%，——max [max]
非荷载引起的裂缝：占80％，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。
几个观点： （1）一般情况下，建筑结构的裂缝不可避免； （2）裂缝的存在会降低建筑物的整体性、耐久性和抗震性能，影响 心理和观感； （3）对于工程中存在的裂缝，应根据部位和形状，分析原因和危害， 不能忽视隐患的存在，也不能产生恐惧感； （4）应特别注重对结构稳定和受剪承载力产生严重影响的裂缝（无 明显征兆）；
Ns
NNcr
1
ct=ftk
1
NNcr
Ns
(a)
ftk (b)
s ss
(c)
max
(d)
9.2.1 裂缝出现与开展规律
未出现裂缝时，轴拉构件各截面上砼拉应力和拉应变大致相同。
当受拉砼ct> ct ，
在构件某一薄弱截面第一批 Ncr+N 裂缝出现。砼一开裂，原本
1
张紧的砼此时向裂缝两侧回
缩，但其回缩不自由，受到 钢筋约束而直到被阻止。在
pc 扣除全部预应力损失后，在抗裂验算边缘混凝土的预压应力。
9.1.1 裂缝控制的三个等级
2 二级：一般要求不出现裂缝的构件 要求：在荷载短期效应组合作用下，构件上拉应力应小于混凝土的抗拉 强度；在荷载效应的准永久组合作用下，构件上不宜产生拉应力（有经 验可适当放松）。
ck pc ftk cq pc 0
9.1.3 正常使用极限状态验算材料强度和荷载取值
我们称变形及裂缝宽度为验算，并在验算时采用荷载标准值、 荷载准永久值和材料强度的标准值。由于构件的变形及裂缝宽度 都随时间而增大，所以应按荷载效应的标准组合并考虑长期作用 的影响。
材料强度
材料强度标准值
按荷载效应 的标准组合
荷载
荷载标准值
准永久组合
Ns 1
回缩的那一段长度l中，砼
与钢筋之间有相对滑移从而
产生粘结应力τ。
ss
2 (a)
<ftk 2
(b) (c)
(d) (e)
1
Ncr+N
3
Ns
sm
9.2.1 裂缝出现与开展规律
在第一批裂缝出现后， 在传递长度l以外的那部分 砼仍处于受拉紧张状态中， 因此当轴拉力继续增大时， 就可能在离开裂缝截面>l的 另一薄弱截面处出现新裂缝， 按此规律，随着轴拉力的增 大，裂缝将逐条出现。在两 条裂缝之间，当砼拉应力小 于实际砼抗拉强度时，不再 产生新的裂缝。
第9章裂缝和挠度计算
本章主要内容
9.1 概述 9.2 裂缝宽度验算 9.3 挠度计算 9.4 耐久性要求（略）
本章基本要求
1. 裂缝宽度的验算：计算理论概述，裂缝开展前后的应力变化。裂缝 间距、平均裂缝宽度、最大裂缝宽度、允许裂缝宽度及减小裂缝宽度的 措施； 2. 受弯构件挠度验算：裂缝出现前的刚度计算，在荷载短期效应组合 下的短期刚度计算；在荷载短期效应组合下并考虑荷载长期效应组合影 响的长期刚度计算； 3. 耐久性规定。
Ncr+N
1
Ns 1
ss
2 (a)
<ftk 2
(b) (c)
(d) (e)
1
Ncr+N
3
Ns
sm
理论上讲，裂缝间距在l~2l范围内，裂缝间距即趋于稳定，所以平 均裂缝间距可认为1.5l。
9.2.1 裂缝出现与开展规律
砼一开裂，张紧的砼就象剪断了的橡皮那样向裂缝两侧回缩。 裂缝的开展是由于砼的回缩，钢筋的伸长，导致砼与钢筋之间不断 产生相对滑移的结果。
在一定区段钢筋与砼应变差的累积量，即形成了裂缝宽度。
另外： 1.在荷载长期作用下，由于砼的滑移徐变和拉应力的松弛，，讲导 致裂缝间受拉砼不断退出工作，使裂缝开展宽度增大； 2.砼的收缩使裂缝间砼的长度缩短，也回引起裂缝的进一步开展； 3.荷载的变动使钢筋直径时胀时缩也将引起粘结强度的降低，导致 裂缝宽度的增大。