第七章钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性 §71概述 设计任何建筑物和构筑物时,必须使其薄足下列各项预 定的功能要求 (1)安全性:即结构构件能承受在正常施工和正常便用时 可能出现的各种作用,以及在偶然事件发生时及发生后,仍 能保持必需的整体稳定性。 (2)适用性:即在正常使用时,结构构件具有良好的工作 性能,不出现过大的变形和过宽的裂缝。 (3)耐久性:即在正常的维护下,结构构件具有足够的耐 久性能,不发生锈蚀和风化现象
第七章 钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性 §7.1 概述 设计任何建筑物和构筑物时，必须使其满足下列各项预 定的功能要求： (1)安全性：即结构构件能承受在正常施工和正常使用时 可能出现的各种作用，以及在偶然事件发生时及发生后，仍 能保持必需的整体稳定性。 (2)适用性：即在正常使用时，结构构件具有良好的工作 性能，不出现过大的变形和过宽的裂缝。 (3)耐久性：即在正常的维护下，结构构件具有足够的耐 久性能，不发生锈蚀和风化现象
安全、适用和耐久,是结构可靠的标志,总称为结构 的可靠性。 对于使用上需要控制变形和裂缝的结构构件,除了要 进行临近破坏阶段的承载力计算以外,还要进行正常使用 情况下的变形和裂缝验算。 因为,过大的变形会造成房屋内粉刷层剥落、填充墙 和隔断墙开裂及屋面积水等后果;在多层精密仪表车间 中,过大的楼面变形可能会影响到产品的质量;水池、油 罐等结构开裂会引起渗漏现象;过大的裂缝会影响到结构 的耐久性;过大的变形和裂缝也将使用户在心理上产生不 安全感。 此外,混凝士结构是由多种材料组成的复合人工材 料,由于结构本身组成成分及承载受力特点,在周围环境
安全、适用和耐久，是结构可靠的标志，总称为结构 的可靠性。 对于使用上需要控制变形和裂缝的结构构件，除了要 进行临近破坏阶段的承载力计算以外，还要进行正常使用 情况下的变形和裂缝验算。 因为，过大的变形会造成房屋内粉刷层剥落、填充墙 和隔断墙开裂及屋面积水等后果；在多层精密仪表车间 中，过大的楼面变形可能会影响到产品的质量；水池、油 罐等结构开裂会引起渗漏现象；过大的裂缝会影响到结构 的耐久性；过大的变形和裂缝也将使用户在心理上产生不 安全感。 此外，混凝土结构是由多种材料组成的复合人工材 料，由于结构本身组成成分及承载受力特点，在周围环境
中水及侵蚀性介质的作用下,随着时间的推移,混凝土将出 现裂缝、破碎、酥裂、磨损、溶蚀等现象,钢筋将锈蚀、脆 化、疲劳、应力腐蚀,钢筋与混凝士之间的粘结锚固作用将 逐渐减弱,即出现耐久性问题。耐久性间题开始时表现为对 结构构件外观和使用功能的影响,到一定阶段上可能引发承 载力方面的问题,使结构构件出现突然的破坏。 图7-1为超过正常使用极限状态的例子 图7-1结构超过正常使用极限状态的示例
中水及侵蚀性介质的作用下，随着时间的推移，混凝土将出 现裂缝、破碎、酥裂、磨损、溶蚀等现象，钢筋将锈蚀、脆 化、疲劳、应力腐蚀，钢筋与混凝土之间的粘结锚固作用将 逐渐减弱，即出现耐久性问题。耐久性问题开始时表现为对 结构构件外观和使用功能的影响，到一定阶段上可能引发承 载力方面的问题，使结构构件出现突然的破坏。 图7-1为超过正常使用极限状态的例子
进行结构构件设计时,既要保证它们不超过承载能 力极限状态,又要保证它们不超过正常使用极限状态。 为此,要求对它们进行下列计算和验算: (1)所有结构构件均应进行承载力包括压屈失稳)计 算;在必要时尚应进行结构的倾覆和滑秘。 处于地震区的结构尚应进行结构构件抗震的承载 力验算。 (2)对某些直接承受吊车的构件应进行疲劳强入 算 (3〕对使用上需要控制变形值的结构构件应进行变形 验算。 (4)根据裂缝控制等级的要求应对混凝土结构构件 裂缝控制情况进行验算
进行结构构件设计时，既要保证它们不超过承载能 力极限状态，又要保证它们不超过正常使用极限状态。 为此，要求对它们进行下列计算和验算： ⑴所有结构构件均应进行承载力(包括压屈失稳)计 算；在必要时尚应进行结构的倾覆和滑移验算。 处于地震区的结构 尚应进行结构构件抗震的承载 力验算。 ⑵对某些直接承受吊车的构件应进行疲劳强度验 算。 ⑶对使用上需要控制变形值的结构构件应进行变形 验算。 ⑷根据裂缝控制等级的要求应对混凝土结构构件的 裂缝控制情况进行验算
正常使用极限状态和承载能力极限状态对应着结构的 两个不同的工作阶段,因而要采用不同的荷载效应代表值 和荷载效应组合进行验算与计算。 此外、在荷载保持不变的情况下由于混凝士的徐变等 特性、裂缝和变形将随着时间的推移而发展。 因此在讨论裂缝和变形的荷载效应组合时应该区分荷 载效应的标准组合和准《组合。 对构件进行正常使用极限状态的验算时,应该根据不 同要求分别按荷载效应的标准合唯永久组合或标准组 合并考虑长期作用影响进行验算以保证变形、裂缝、应力 等计算值不超过相应的规定限值
正常使用极限状态和承载能力极限状态对应着结构的 两个不同的工作阶段，因而要采用不同的荷载效应代表值 和荷载效应组合进行验算与计算。 此外、在荷载保持不变的情况下由于混凝土的徐变等 特性、裂缝和变形将随着时间的推移而发展。 因此在讨论裂缝和变形的荷载效应组合时 应该区分荷 载效应的标准组合和准永久组合。 对构件进行正常使用极限状态的验算时，应该根据不 同要求 分别按荷载效应的标准组合、准永久组合或标准组 合并考虑长期作用影响进行验算以保证变形、裂缝、应力 等计算值不超过相应的规定限值
正常使用极限状态的一般验算公式为 S<C (7-1) 式中S—正常使用极限状态的荷载效应组合值; 结构构件达到正常使用要斯规定的变形、 裂缝宽度和应力限值。 荷载效应的标准组合为 S=SK+ol+∑aSo (7-2
正常使用极限状态的一般验算公式为 S≤C （7-1） 式中 S ——正常使用极限状态的荷载效应组合值； C——结构构件达到正常使用要求所规定的变形、 裂缝宽度和应力限值。 荷载效应的标准组合为 Qik n i Sd SGK SQ k ciS = = + + 2 1 （7-2）
荷载效应的准永久组合为 SA=Sx+∑v q7z ok (7-3) 式中Sa水久荷载标准位的效应 Son-在从本组合中起控制作用的一个可变荷载标准值 的效应 So第个可变行核标准位的效应 y第诠个可变荷载的组合值系数,其值不应大1。按 附表12用。 第个可变荷载的准永久值系数,按附表12采用
荷载效应的准永久组合为 式中 SGk——水久荷载标准位的效应； SQ1k ——在从本组合中起控制作用的一个可变荷载标准值 的效应； SQik——第i个可变行核标准位的效应； ψci——第i个可变荷载的组合值系数，其值不应大于1。按 附表12采用。 Ψqi——第i个可变荷载的准永久值系数，按附表12采用。 Qik （7-3） n i Sd SGK qiS = = + 1
§7.2裂缝宽度验算 裂缝按其形成的原因分为两大类一类是由荷载引起 的裂缝;另一类是由变形因素(非荷载)小起的裂缝,如 由材料收缩、温度变化、混凝上碳化(钢筋镑蚀膨胀)以 及地基不均匀沉降等原因引起的裂缝,工程实践中结构 物的裂缝属于变形因素为主引起的约占80%,属于荷载 为主引起的的占20%。非荷载引起的裂缝十分复 前主要是通过构造措施如加强配筋、设变形缝等 控制。本节所讨论的为荷载引起的正截面裂缝验算 72.1验算公式 根据正常使用阶段对结构构件裂缝的不同要求,将
§7.2 裂缝宽度验算 裂缝按其形成的原因分为两大类一类是由荷载引起 的裂缝；另一类是由变形因素(非荷载)引起的裂缝，如 由材料收缩、温度变化、混凝上碳化(钢筋锈蚀膨胀)以 及地基不均匀沉降等原因引起的裂缝，工程实践中结构 物的裂缝属于变形因素为主引起的约占80％，属于荷载 为主引起的的占20％。非荷载引起的裂缝十分复杂，目 前主要是通过构造措施(如加强配筋、设变形缝等)进行 控制。本节所讨论的为荷载引起的正截面裂缝验算。 7.2.1 验算公式 根据正常使用阶段对结构构件裂缝的不同要求，将
裂缝的控制等级分为三级: 正常使用阶段严格要求不出现裂缝的构件,裂缝控制 等级属一级; 正常使用阶段一般要求不出现裂縫的构件,裂缝控制 等级属二级; 正常使用阶段允许出现裂缝的构件,裂缝控制等级属 三级。 钢筋混凝土结构构件由于混凝士的抗拉强度低,在正 常使用阶段常带裂缝工作,因此,其裂缝控制等级属于三 级。若要使结构构件的裂缝达到一级或二级要求 其施加预应力,将结构构件做成预应力混凝土结构构件。 试验和工程实践表明,在一般环境情况下,只要将钢 筋混凝土结构构件的裂缝宽度限制在一定的范围以内,结 构构件内的钢筋并不会锈蚀,对结构构件的耐久性也不会 构成威胁。因此,裂缝宽度的验算可以按下面的公式进行
裂缝的控制等级分为三级： 正常使用阶段严格要求不出现裂缝的构件，裂缝控制 等级属一级； 正常使用阶段一般要求不出现裂缝的构件，裂缝控制 等级属二级； 正常使用阶段允许出现裂缝的构件，裂缝控制等级属 三级。 钢筋混凝土结构构件由于混凝土的抗拉强度低，在正 常使用阶段常带裂缝工作，因此，其裂缝控制等级属于三 级。若要使结构构件的裂缝达到一级或二级要求，必须对 其施加预应力，将结构构件做成预应力混凝土结构构件。 试验和工程实践表明，在一般环境情况下，只要将钢 筋混凝土结构构件的裂缝宽度限制在一定的范围以内，结 构构件内的钢筋并不会锈蚀，对结构构件的耐久性也不会 构成威胁。因此，裂缝宽度的验算可以按下面的公式进行
n (7-4) 式中 m(X 按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响 计算的最大裂缝宽度; hi 最大裂缝宽度限值,建筑工程告构构件的最大 裂缝宽度限值见附表3-2,公路桥涵工程结构梅件的最大裂缝 宽度限值见附表10-15。 因此,裂缝宽度的验算主要是按荷载效应标准组合并考 虑长期作用影响的最大裂缝宽度0m的计算。Om得后,按 公式(7-4)即可判定是否超出限值。 722ω,的计算方法 1建筑工程规范关于o的计算方法 规范采用平均裂缝宽度乘以扩大系数的方法确定最大裂
ωmax ≤ωlim (7-4) 式中ωmax——按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响 计算的最大裂缝宽度； ωlim——最大裂缝宽度限值，建筑工程结构构件的最大 裂缝宽度限值见附表3-2，公路桥涵工程结构构件的最大裂缝 宽度限值见附表10-15。 因此，裂缝宽度的验算主要是按荷载效应标准组合并考 虑长期作用影响的最大裂缝宽度ωmax的计算。ωmax得后，按 公式(7-4)即可判定是否超出限值。 7.2.2 ωmax的计算方法 1.建筑工程规范关于ωmax的计算方法 规范采用平均裂缝宽度乘以扩大系数的方法确定最大裂