第9章正常使用极限状态验算及耐久性设计ppt课件.ppt

9 9 正常使用极限状态验算及耐久性设计正常使用极限状态验算及耐久性设计本章主要内容：本章主要内容：p 最大裂缝宽度的验算最大裂缝宽度的验算p 受弯构件挠度的验算受弯构件挠度的验算p 结构的耐久性结构的耐久性目的目的：保证结构的适用性和耐久性：保证结构的适用性和耐久性内容内容：抗裂验算；：抗裂验算；裂缝宽度验算；裂缝宽度验算；受弯构件变形验算；受弯构件变形验算；结构耐久性设计。结构耐久性设计。可靠度水准可靠度水准：目标可靠指标比承载能力极限状态低。：目标可靠指标比承载能力极限状态低。计算特点计算特点 （1 1）荷载、材料强度均取标准值；）荷载、材料强度均取标准值；（2 2）考虑荷载效应的长期组合；）考虑荷载效应的长期组合；（3 3）裂缝宽度和变形验算取）裂缝宽度和变形验算取第第阶段阶段的应力图形。的应力图形。9 9 正常使用极限状态验算及耐久性设计正常使用极限状态验算及耐久性设计结构设计的结构设计的功能要求功能要求 安全性安全性 适用适用性性耐久性耐久性承载能力极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态变形变形抗裂抗裂裂缝宽度裂缝宽度n 正常使用极限状态正常使用极限状态的设计特点的设计特点p 可靠指标可适当降低可靠指标可适当降低p 这种设计为验算而非计算这种设计为验算而非计算p 材料和荷载采用标准值或准永久值材料和荷载采用标准值或准永久值p 考虑荷载的长期作用效应考虑荷载的长期作用效应9.1 9.1 概述概述 裂缝按成因分类裂缝按成因分类荷载作用引起的裂缝荷载作用引起的裂缝 温度变化引起的裂缝温度变化引起的裂缝 混凝土收缩引起的裂缝混凝土收缩引起的裂缝 钢筋锈蚀引起的裂缝钢筋锈蚀引起的裂缝 冻融循环作用等引起的裂缝冻融循环作用等引起的裂缝 碱骨料反应引起的裂缝碱骨料反应引起的裂缝 荷载引起荷载引起非荷载引起非荷载引起9.1 9.1 概述概述裂缝的分类：裂缝的分类：n 裂缝裂缝控制的目的控制的目的p 使用功能的要求使用功能的要求p 建筑外观的要求建筑外观的要求p 耐久性的要求耐久性的要求n混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范对荷载作用下正截面裂对荷载作用下正截面裂缝缝的控制要求的控制要求p 一级一级:严格要求不出现裂缝的构件严格要求不出现裂缝的构件n按荷载按荷载标准组合标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力p 二级二级:一般要求不出现裂缝的构件一般要求不出现裂缝的构件n按按荷荷载载标标准准组组合合时时，构构件件受受拉拉边边缘缘混混凝凝土土拉拉应应力力不不应应大大于于混混凝凝土土轴轴心抗拉强度标准值；心抗拉强度标准值；p 三级三级:允许出现裂缝的构件允许出现裂缝的构件 对对钢钢筋筋混混凝凝土土构构件件，按按荷荷载载准准永永久久组组合合并并考考虑虑长长期期作作用用影影响响计计算算时时，构构件的最大裂缝宽度不应超过规定的最大裂缝宽度限值。件的最大裂缝宽度不应超过规定的最大裂缝宽度限值。对对预预应应力力混混凝凝土土构构件件，按按荷荷载载标标准准组组合合并并考考虑虑长长期期作作用用影影响响计计算算时时，构构件件的最大裂缝宽度不应超过规定的最大裂缝宽度限值。的最大裂缝宽度不应超过规定的最大裂缝宽度限值。最大裂缝宽度限值参见附表最大裂缝宽度限值参见附表1616，与环境类别、构件种类，裂缝控制等级等有关，与环境类别、构件种类，裂缝控制等级等有关9.1 9.1 概述概述p 平均裂缝间距的计算平均裂缝间距的计算p 平均裂缝宽度的计算平均裂缝宽度的计算p 最大裂缝宽度的计算最大裂缝宽度的计算9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算n 裂缝宽度计算模式裂缝宽度计算模式裂缝宽度计算模式裂缝宽度计算模式半理论半经验公式半理论半经验公式数理统计的经验公式数理统计的经验公式粘结滑移理论粘结滑移理论 无滑移理论无滑移理论 前两种理论的结合前两种理论的结合 n我国混凝土结构设计规范提出的裂缝宽度计算公式主要我国混凝土结构设计规范提出的裂缝宽度计算公式主要以粘结滑移理论为基础，同时也考虑了混凝土保护层厚度及以粘结滑移理论为基础，同时也考虑了混凝土保护层厚度及钢筋约束区的影响。钢筋约束区的影响。9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算n 受弯构件纯弯段受弯构件纯弯段的的垂直裂缝开展过程垂直裂缝开展过程McrMcrs scs ssMcrMcrs scs ssaaccbbt tll2lftks ss1p 裂缝即将出现裂缝即将出现aaccp 第一批裂缝出现与第一批裂缝出现与传递长度传递长度 ls ss2aaccMcrs scs ssbbt tlablbcMcrs ssmp 第二批裂缝出现与第二批裂缝出现与裂缝开展过程裂缝开展过程9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算裂缝出现前、后应力图形的变化裂缝出现前、后应力图形的变化。在裂缝截面，混凝土应力为零，。在裂缝截面，混凝土应力为零，钢筋应力最大；离开裂缝截面，混凝土应力增大，钢筋应力减小。钢筋应力最大；离开裂缝截面，混凝土应力增大，钢筋应力减小。粘结应力分布。粘结应力分布。理论上的理论上的最小裂缝间距最小裂缝间距为为 ，最大裂缝间距为，最大裂缝间距为 ，平均裂缝间距为，平均裂缝间距为9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算p第第一一条条（批批）裂裂缝缝出出现现后后，钢钢筋筋通通过过粘粘结结应应力力将将拉拉力力逐逐渐渐传传递递给给混混凝凝土土，经经过过一一定定的的长长度度使使混混凝凝土土的的拉拉应应力力增增大大到到其其抗抗拉拉强强度度，出出现现第第二二条条（批批）裂裂缝缝，这这一一传传递递长长度度为为理理论论上上的的临界裂缝间临界裂缝间 lcr,min，或称最小传递长度。，或称最小传递长度。n 平均裂缝间距的规律性平均裂缝间距的规律性p由于材料的不均匀性以及截面尺寸的偏差等因素影响，实际构件中的裂由于材料的不均匀性以及截面尺寸的偏差等因素影响，实际构件中的裂缝间距和裂缝宽度均为随机变量，裂缝的分布也是不均匀的。但对大量缝间距和裂缝宽度均为随机变量，裂缝的分布也是不均匀的。但对大量试验资料的统计分析表明，从平均的观点来看，平均裂缝间距和平均裂试验资料的统计分析表明，从平均的观点来看，平均裂缝间距和平均裂缝宽度是有规律性的。缝宽度是有规律性的。p第第一一条条（批批）裂裂缝缝出出现现后后，钢钢筋筋通通过过粘粘结结应应力力将将拉拉力力逐逐渐渐传传递递给给混混凝凝土土，经经过过一一定定的的长长度度使使混混凝凝土土的的拉拉应应力力增增大大到到其其抗抗拉拉强强度度，出出现现第第二二条条（批批）裂缝，这一传递长度为理论上的裂缝，这一传递长度为理论上的临界裂缝间临界裂缝间 l lcr,mincr,min，或称最小传递长度。，或称最小传递长度。p 最大裂缝间距最大裂缝间距 lm=2lcr,minp 平均裂缝间距大约平均裂缝间距大约为为 lm=1.5lcr,min9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-平均裂缝宽度的计算平均裂缝宽度的计算n 平均裂缝间距的平均裂缝间距的求解求解McrMcrlmabs ss1aAss ss1Ast tmt tmaxt tm裂缝截面裂缝截面aMcrh h1h0s ss1As即将开裂截面即将开裂截面bMcrs ss1aAsh h2h0h h3h0即将出现裂缝截面混即将出现裂缝截面混凝土所能承受的弯矩凝土所能承受的弯矩 9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-平均裂缝宽度的计算平均裂缝宽度的计算n 平均裂缝间距的平均裂缝间距的求解求解pMct的的计算方法计算方法bhhfbfftkcrh h3h0.5h 为了简化计算，对于矩形、T形和I形截面，近似假定截面中和轴高度x=0.5h;同时，还假定截面受拉区混凝土应力为均匀分布，其值等于ftk。Ate为为有效受拉混有效受拉混凝土截面面积凝土截面面积 9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-平均裂缝宽度的计算平均裂缝宽度的计算n 平均裂缝间距的平均裂缝间距的求解求解const.const.const.const.纵向受拉钢筋相纵向受拉钢筋相对粘结特征系数对粘结特征系数 经验系数经验系数 p 上上式式表表明明，按按照照粘粘结结滑滑移移理理论论推推导导出出的的平平均均裂裂缝缝间间距距 lm m与与混混凝凝土土强强度度无无关关，而而与与 d/d/r rte te 成成线线性性关关系系。这这与与试试验验结结果果不不能能很很好好的的符符合合，应予以修正。应予以修正。p9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-平均裂缝宽度的计算平均裂缝宽度的计算钢筋对混凝土的回缩起约束作用。离钢筋越远，约束作用越小，钢筋对混凝土的回缩起约束作用。离钢筋越远，约束作用越小，将构件表面将构件表面混凝土拉应力提高到抗拉强度所需要的距离越大混凝土拉应力提高到抗拉强度所需要的距离越大。因此，因此，裂缝间距与混凝土的保护层厚度 c 有关。试验表明，平均裂缝间距 lm与混凝土保护层厚度 c 大致呈线性关系。9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-平均裂缝宽度的计算平均裂缝宽度的计算n 平均裂缝间距的平均裂缝间距的计算计算n受拉纵筋直径受拉纵筋直径相相同时时n受拉纵筋直径不同不同时按照粘结力等效原按照粘结力等效原则确定的等效直径则确定的等效直径 纵向钢筋的相对粘结特性系数，对带纵向钢筋的相对粘结特性系数，对带肋钢筋，取肋钢筋，取1.0；对光面钢筋，取；对光面钢筋，取0.7n平均裂缝间距计算公式的一般平均裂缝间距计算公式的一般形式形式考考虑虑构构件件受受力力特特征征的的系系数数，对对轴轴心心受受拉拉构构件件，取取1.1；对其他构件均取对其他构件均取1.0。9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-平均裂缝宽度的计算平均裂缝宽度的计算n 平均裂缝平均裂缝宽度宽度的的修正修正MKMKlmwm/2lm+lme ecmlm+lme esmp平均裂缝宽度平均裂缝宽度是指纵向受拉钢筋重心水是指纵向受拉钢筋重心水平处的构件侧表面的裂缝宽度；平处的构件侧表面的裂缝宽度；p平均裂缝宽度平均裂缝宽度可由两条相邻裂缝之间钢可由两条相邻裂缝之间钢筋的平均伸长值与相应水平处受拉混凝筋的平均伸长值与相应水平处受拉混凝土的平均伸长值之差求得。土的平均伸长值之差求得。ns ssk为为按按荷荷载载效效应应准准永永久久组组合合计计算算的的构构件件裂裂 缝截面处纵向受拉钢筋应力缝截面处纵向受拉钢筋应力nc c 为为裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数na ac 为为考考虑虑裂裂缝缝间间混混凝凝土土自自身身伸伸长长对对裂裂缝缝宽宽度的影响系数度的影响系数9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-平均裂缝宽度的计算平均裂缝宽度的计算n 裂缝截面处的钢筋应力裂缝截面处的钢筋应力s ssqp受弯构件受弯构件qs ssqAsCh hh0h0p轴心受拉轴心受拉构件构件N Nqs ssqAsp在荷载效应准永久组合作用下，构件裂缝截面处纵向受拉钢筋的应力，可根据正常使用阶段轴心受拉、受弯、偏心受拉以及偏心受压构件的应力状态，按裂缝截面处的平衡条件求得。9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-平均裂缝宽度的计算平均裂缝宽度的计算n 裂缝截面处的钢筋应力裂缝截面处的钢筋应力s ssqp偏心受拉偏心受拉构件构件则大、小偏心受拉构件的计算公式可统一表达为N Nqs ssqAsyce0eh hh0h0大大偏偏拉拉s ssqAsN Nqyce0eh0小小偏偏拉拉9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-平均裂缝宽度的计算平均裂缝宽度的计算n 裂缝截面处的钢筋应力裂缝截面处的钢筋应力s ssqp偏心受压偏心受压构件构件N Nqs ssqAsh hse0sysezCcCnh hs是指使用阶段的轴向压力偏心是指使用阶段的轴向压力偏心距增大系数距增大系数ng gf是受压翼缘截面面积与腹板有是受压翼缘截面面积与腹板有效截面面积的比值效截面面积的比值9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-平均裂缝宽度的计算平均裂缝宽度的计算n 纵向受拉钢筋应变不均匀系数纵向受拉钢筋应变不均匀系数c c p混混凝凝土土规规范范规规定定，c c 1.0时时，取取1.0；对对直直接接承承受重复荷载的构件，取受重复荷载的构件，取c c=1.0。9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-平均裂缝宽度的计算平均裂缝宽度的计算n 裂缝间混凝土自身伸长对裂缝宽度的影响系数裂缝间混凝土自身伸长对裂缝宽度的影响系数a acp试验研究表明，系数ac与配筋率、截面形状和混凝土保护层厚度等因素有关，但变化幅度不大。为简化计算，对受弯和偏心受压构件取ac 0.77，轴心受拉、偏心受拉构件，均可近似取ac 0.85。0.020.040.060.080.100.1201.02.03.0f(x)n最大裂缝宽度最大裂缝宽度一般是由平均裂缝宽度乘以扩大系数得到一般是由平均裂缝宽度乘以扩大系数得到n扩大系数值扩大系数值 t t 应考虑的两个方面应考虑的两个方面p荷载效应标准组合作用下的最大裂缝宽度荷载效应标准组合作用下的最大裂缝宽度n扩扩大大系系数数值值 t ts 分分布布基基本本符符合正态分布合正态分布n n对对于于轴轴心心受受拉拉和和偏偏心心受受拉拉构构件件，可可求求得得裂裂缝缝扩扩大大系系数数系数值系数值 t ts=1.90=1.90 n对对受受弯弯构构件件和和偏偏心心受受压压构构件件，可可求求得得裂裂缝缝扩扩大大系系数数系数值系数值 t ts=1.66=1.66 9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-最大裂缝宽度的计算最大裂缝宽度的计算n扩大系数值扩大系数值t t 应考虑的两个方面应考虑的两个方面p考虑荷载长期作用等因素影响的最大裂缝宽度考虑荷载长期作用等因素影响的最大裂缝宽度n 在荷载长期作用下，由于混凝土的在荷载长期作用下，由于混凝土的徐变徐变，使得，使得 c c 值增大，从而使裂值增大，从而使裂 缝宽度随时间而增大。缝宽度随时间而增大。n 混凝土混凝土收缩收缩，使裂缝间混凝土长度缩短，会引起裂缝宽度的增大。，使裂缝间混凝土长度缩短，会引起裂缝宽度的增大。n 荷载长期作用下的最大裂缝宽度可由短期荷载作用下的最大裂缝宽荷载长期作用下的最大裂缝宽度可由短期荷载作用下的最大裂缝宽 度乘以裂缝扩大系数度乘以裂缝扩大系数t t ln考虑裂缝扩大系数后，荷载长期作用下的最大裂缝宽度考虑裂缝扩大系数后，荷载长期作用下的最大裂缝宽度n混凝土规范混凝土规范规定的规定的最大裂缝宽度最大裂缝宽度计算方法计算方法9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-最大裂缝宽度的计算最大裂缝宽度的计算计算公式计算公式式中：钢筋应力式中：钢筋应力对对RC构件，按准永久组合计算构件，按准永久组合计算；对对PC构件，按标准组合计算。构件，按标准组合计算。9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算-最大裂缝宽度的计算最大裂缝宽度的计算n影响裂缝宽度的主要因素影响裂缝宽度的主要因素p 纵向受拉钢筋的应力纵向受拉钢筋的应力s ssp 纵筋直径纵筋直径dp 纵向受拉钢筋表面形状纵向受拉钢筋表面形状p 纵向受拉钢筋配筋率纵向受拉钢筋配筋率r rtep 混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度cp 荷载性质荷载性质p 构件受力性质构件受力性质 p 混凝土强度等级对裂缝宽度的影响不大混凝土强度等级对裂缝宽度的影响不大 减减少少裂裂缝缝宽宽度度的的有有效效措措施施是是采采用用较较小小直直径径的的钢钢筋筋和和变变形钢筋。解决裂缝问题最有效办法是采用预应力混凝土。形钢筋。解决裂缝问题最有效办法是采用预应力混凝土。9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算算例：算例：P240 P240 例例9.19.1（自学（自学)9.2 9.2 裂缝宽度的计算裂缝宽度的计算p 短期刚度的建立短期刚度的建立p 考虑荷载长期作用影响的受弯构件刚度考虑荷载长期作用影响的受弯构件刚度p 最小刚度原则最小刚度原则9.3 9.3 受弯构件挠度计算受弯构件挠度计算提要变形计算公式仍采用材料力学或结构力学公式变形计算公式仍采用材料力学或结构力学公式构件截面刚度构件截面刚度及及构件刚度构件刚度需考虑钢筋混凝土的特点需考虑钢筋混凝土的特点构件截面刚度公式建立方法构件截面刚度公式建立方法 基于平截面假定，建立平均应变与平均曲率之间的基于平截面假定，建立平均应变与平均曲率之间的几何关系几何关系；裂缝截面内力与应力之间的裂缝截面内力与应力之间的平衡关系平衡关系；裂缝截面应力与平均应变之间的裂缝截面应力与平均应变之间的物理关系物理关系。构件刚度构件刚度：采用最小刚度：采用最小刚度9.3 9.3 受弯构件挠度计算受弯构件挠度计算n对受弯构件进行变形控制的主要目的对受弯构件进行变形控制的主要目的p 保证结构的使用功能要求p 避免非结构构件的损坏p 满足外观和使用者的心理要求p 避免对其他结构构件的不利影响n对于变形控制主要限于受弯构件挠度，使变形的计算值不超过对于变形控制主要限于受弯构件挠度，使变形的计算值不超过允许的限值，允许的限值，即即 f flim构构 件件 类类 型型挠挠 度度 限限 值值 吊车梁：手动吊车吊车梁：手动吊车 电动吊车电动吊车l0/500l0/600 屋盖、楼盖及楼梯构件：屋盖、楼盖及楼梯构件：当当 l09m 时时l0/200（l0/250）l0/250（l0/300）l0/300（l0/400）9.3.1 9.3.1 变形控制的目的和要求变形控制的目的和要求n混凝土受弯构件变形计算的特点混凝土受弯构件变形计算的特点n钢筋钢筋砼梁砼梁的的截面弯曲刚度随弯矩的变化截面弯曲刚度随弯矩的变化特点特点EI(B)OMEIBOMuMyM2McrMM1f fuf fyf f2f f1a af f阶段阶段阶段阶段阶段阶段p EI是梁的截面弯曲刚度是梁的截面弯曲刚度，是度量截面抵抗弯曲变形能力的重要指标；，是度量截面抵抗弯曲变形能力的重要指标；p 对匀质弹性材料梁，对匀质弹性材料梁，M-f f 或或 M-f 始终保持不变的线性关系；始终保持不变的线性关系；p 对对于于非非匀匀质质的的混混凝凝土土材材料料，为为区区别别于于弹弹性性弯弯曲曲刚刚度度EI，用用符符号号 Bs 来来表表示截面弯曲刚度示截面弯曲刚度。9.3.2 9.3.2 混凝土受弯构件变形计算的特点混凝土受弯构件变形计算的特点n混凝土受弯构件变形计算的特点混凝土受弯构件变形计算的特点p 受弯构件挠度计算的关键是构件处于第受弯构件挠度计算的关键是构件处于第II阶段的刚度计算问题；阶段的刚度计算问题；p 构件在荷载准永久组合作用下刚度称为短期刚度，用构件在荷载准永久组合作用下刚度称为短期刚度，用Bs表示；表示；p考虑荷载长期作用影响后的刚度称为长期刚度，用考虑荷载长期作用影响后的刚度称为长期刚度，用Bl表示；表示；p长期刚度长期刚度Bl通过短期刚度通过短期刚度Bs计算得来；计算得来；p构件在使用阶段的最大挠度计算取长期刚度值构件在使用阶段的最大挠度计算取长期刚度值Bl。9.3.2 9.3.2 混凝土受弯构件变形计算的特点混凝土受弯构件变形计算的特点n钢筋和混凝土的应变分布特征钢筋和混凝土的应变分布特征p 钢钢筋筋应应变变e es和和受受压压边边缘缘混混凝凝土土的的应应变变e ec沿沿构构件件轴轴线线方方向向为为非非均均匀匀分分布布，呈呈波波浪形变化浪形变化；p 截截面面的的中中和和轴轴高高度度 xc 和和曲曲率率 f f 沿沿构构件件轴轴线线方方向向也呈波浪形变化也呈波浪形变化；p 因因此此，截截面面弯弯曲曲刚刚度度沿沿构件轴线方向也是变化的。构件轴线方向也是变化的。Mke ecme ecrMkh0f f=1/re esme es9.3.3 9.3.3 受弯构件的短期刚度受弯构件的短期刚度BsnBs的的推导过程推导过程n 钢筋和受压边缘混凝土的平均应变为钢筋和受压边缘混凝土的平均应变为受压区边缘混凝土受压区边缘混凝土平均应变综合系数平均应变综合系数 9.3.3 9.3.3 受弯构件的短期刚度受弯构件的短期刚度Bsn a aE 为钢筋与混凝土的弹性模量比为钢筋与混凝土的弹性模量比n r r 为纵向受拉钢筋的配筋率为纵向受拉钢筋的配筋率n c c 为为钢筋应变不均匀系数钢筋应变不均匀系数n开裂截面的内力臂系数开裂截面的内力臂系数 h hp 我国我国混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范为简化计算，取为简化计算，取 h h=0.87=0.87n受压区边缘混凝土平均应变综合系数受压区边缘混凝土平均应变综合系数 z zp z z 可根据试验结果由可根据试验结果由下下式直接求得式直接求得p试验分析表明，试验分析表明，z z 取值可不考虑荷载的影响取值可不考虑荷载的影响，由由下下式直接求得式直接求得n短期刚度短期刚度Bs的计算公式的计算公式9.3.3 9.3.3 受弯构件的短期刚度受弯构件的短期刚度BsRC构件截面刚度与该截面处的构件截面刚度与该截面处的弯矩有关弯矩有关，弯矩大，刚度小。，弯矩大，刚度小。最主要的影响因素：最主要的影响因素：构件截面高度构件截面高度9.3.3 9.3.3 受弯构件的短期刚度受弯构件的短期刚度Bsn荷载长期作用下影响挠度增长的因素荷载长期作用下影响挠度增长的因素p由于受压区混凝土的由于受压区混凝土的徐变徐变，压应变将随时间而增长；，压应变将随时间而增长；p由由于于裂裂缝缝间间受受拉拉混混凝凝土土的的应应力力松松弛弛、裂裂缝缝向向上上开开展展以以及及混混凝凝土土和和钢钢筋筋之之间间滑滑移移徐徐变变，使使受受拉拉混混凝凝土土不不断断退退出出工工作作，因因而而受受拉拉钢钢筋筋平平均均应应变变将随时间而增大。将随时间而增大。n挠度的增大系数挠度的增大系数 q q 的定义的定义9.3.4 9.3.4 考虑荷载长期作用影响的刚度考虑荷载长期作用影响的刚度Bn挠度的增大系数挠度的增大系数 q q 的确定的确定p挠度增大系数值根据试验结果确定挠度增大系数值根据试验结果确定p对于对于单筋单筋矩形、矩形、T形和形和I形截面梁，可取形截面梁，可取 q q=2.0=2.0；p对对于于一一般般情情况况下下的的矩矩形形、T形形和和I形形截截面面双双筋筋梁梁，可可取取 q q=2.0 2.0-0.40.4r r/r r。（徐变是降低构件刚度的主要因素，（徐变是降低构件刚度的主要因素，受压钢筋可减小混凝土徐变受压钢筋可减小混凝土徐变）p混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范规规定定，对对翼翼缘缘在在受受拉拉区区的的倒倒T形形截截面面梁梁，q q 值值应应增大增大20%。n矩形、矩形、T形、倒形、倒T形和形和I形截面形截面钢筋混凝土钢筋混凝土受弯构件按荷载的受弯构件按荷载的准永久准永久组合组合并考并考虑荷载长期作用影响的刚度计算公式虑荷载长期作用影响的刚度计算公式：9.3.4 9.3.4 考虑荷载长期作用影响的刚度考虑荷载长期作用影响的刚度Bn混凝土结构设计规范规定：在等截面构混凝土结构设计规范规定：在等截面构件中，可假定件中，可假定各同号弯矩区段内的刚度相等各同号弯矩区段内的刚度相等，并并取用该区段内最大弯矩处的刚度取用该区段内最大弯矩处的刚度。即采用。即采用各同号弯矩区段内最大弯矩各同号弯矩区段内最大弯矩M Mmaxmax处的处的最小截面最小截面刚度刚度B Bminmin作为该区段的刚度作为该区段的刚度B B按按等刚度梁来计等刚度梁来计算构件的挠度算构件的挠度，这就是受弯构件挠度计算中，这就是受弯构件挠度计算中的最小刚度原则。的最小刚度原则。n简支梁与连续梁的最小刚度截面取法简支梁与连续梁的最小刚度截面取法 简支梁简支梁：取全跨内弯矩最大处的截面刚度，作取全跨内弯矩最大处的截面刚度，作为全梁的刚度为全梁的刚度。连续梁连续梁：假定同号弯矩区段内的刚度相等，取假定同号弯矩区段内的刚度相等，取该段内最大弯矩处的刚度。该段内最大弯矩处的刚度。9.3.5 9.3.5 最小刚度原则与挠度计算最小刚度原则与挠度计算最小刚度计算使最小刚度计算使结果偏大，没考结果偏大，没考虑剪切变形影响，虑剪切变形影响，计算结果偏小。计算结果偏小。相互抵消后，最相互抵消后，最终计算结果与实终计算结果与实际符合良好。际符合良好。n增大增大构件截面高度构件截面高度h是提高截面刚度的最有效措施是提高截面刚度的最有效措施n当构件的截面尺寸受到限制时，可考虑当构件的截面尺寸受到限制时，可考虑增加受拉钢筋配筋率增加受拉钢筋配筋率或提高混凝土强度等级或提高混凝土强度等级；n对某些构件还可以充分利用纵向受压钢筋对长期刚度的有利对某些构件还可以充分利用纵向受压钢筋对长期刚度的有利影响，在影响，在构件受压区配置一定数量的受压钢筋构件受压区配置一定数量的受压钢筋。n此外，采用此外，采用预应力混凝土构件预应力混凝土构件也是提高受弯构件刚度的有效也是提高受弯构件刚度的有效措施。措施。9.3.6 9.3.6 减少受弯构件挠度的措施减少受弯构件挠度的措施9.3 9.3 受弯构件挠度计算受弯构件挠度计算算例：算例：P248 P248 例例9.39.3、9.49.4（自学（自学)耐久性耐久性(durability)指结构及其构件在预计的设计使用年限内，在正常维护和使指结构及其构件在预计的设计使用年限内，在正常维护和使用条件下，在指定的工作环境中，结构用条件下，在指定的工作环境中，结构不需要进行大修即可满足不需要进行大修即可满足正常使用和安全功能的能力正常使用和安全功能的能力 （混凝土被腐蚀，钢筋锈蚀，构件损混凝土被腐蚀，钢筋锈蚀，构件损伤等伤等）。）。混凝土结构耐久性设计的意义混凝土结构耐久性设计的意义 保证结构的适用性和安全性。保证结构的适用性和安全性。国标国标混凝土结构耐久性设计规范混凝土结构耐久性设计规范(GB/T50746-2008)9.4 9.4 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性影响混凝土结构耐久性的主要因素影响混凝土结构耐久性的主要因素 混凝土碳化混凝土碳化：破坏钢筋表面的氧化膜，引起钢筋发生锈蚀；：破坏钢筋表面的氧化膜，引起钢筋发生锈蚀；加剧混凝土的收缩，导致混凝土的开裂。加剧混凝土的收缩，导致混凝土的开裂。钢筋锈蚀钢筋锈蚀 混凝土的冻融破坏混凝土的冻融破坏 混凝土的碱集料反应混凝土的碱集料反应：某些活性矿物与混凝土微孔中碱性某些活性矿物与混凝土微孔中碱性溶液产生化学反应称为碱集料反应。碱集料反应产生的碱溶液产生化学反应称为碱集料反应。碱集料反应产生的碱硅硅酸盐凝胶，吸水后会产生酸盐凝胶，吸水后会产生膨胀膨胀，体积可增大，体积可增大3 34 4倍，从而使混倍，从而使混凝土开裂、剥落、强度降低，甚至导致破坏。凝土开裂、剥落、强度降低，甚至导致破坏。侵蚀性介质的腐蚀侵蚀性介质的腐蚀：酸、碱等化学介质对混凝土的腐蚀。酸、碱等化学介质对混凝土的腐蚀。引起裂缝、孔隙，甚至松软破碎等。引起裂缝、孔隙，甚至松软破碎等。9.4 9.4 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性混凝土结构耐久性设计混凝土结构耐久性设计 根据结构所处的根据结构所处的环境条件环境条件和和设计使用年限设计使用年限，采取不同的技术措，采取不同的技术措施和构造措施，保证结构的耐久性。施和构造措施，保证结构的耐久性。一般环境条件一般环境条件：混凝土强度等级；混凝土保护层厚度。：混凝土强度等级；混凝土保护层厚度。特殊环境条件特殊环境条件：技术措施（专用防腐材料面层；钢筋表面：技术措施（专用防腐材料面层；钢筋表面涂环氧树脂等）涂环氧树脂等）耐久性的部分要求参见耐久性的部分要求参见9.4.39.4.39.4 9.4 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性裂缝宽度验算裂缝宽度验算 裂缝宽度限值裂缝宽度限值：根据适用性和耐久性要求确定根据适用性和耐久性要求确定。最大裂缝宽度：最大裂缝宽度：裂缝宽度随机性，取具有裂缝宽度随机性，取具有95%保证率的裂缝保证率的裂缝宽度；宽度；荷载长期效应的影响（荷载长期效应的影响（混凝土收缩、徐变，粘结滑移徐混凝土收缩、徐变，粘结滑移徐变变）9 9 正常使用极限状态验算及耐久性设计正常使用极限状态验算及耐久性设计影响裂缝宽度大小的因素影响裂缝宽度大小的因素 构件类别；混凝土强度；钢筋面积；弯矩；保护层厚度；钢筋构件类别；混凝土强度；钢筋面积；弯矩；保护层厚度；钢筋直径；钢筋类别（光圆、变形钢筋）直径；钢筋类别（光圆、变形钢筋）减小裂缝宽度的措施减小裂缝宽度的措施 提高混凝土强度；增大钢筋面积；采用小直径钢筋；采用变形提高混凝土强度；增大钢筋面积；采用小直径钢筋；采用变形钢筋。钢筋。变形验算变形验算 变形值用力学公式计算变形值用力学公式计算 构件截面刚度构件截面刚度考虑了钢筋混凝土构件的特点考虑了钢筋混凝土构件的特点 构件截面刚度构件截面刚度考虑了受压混凝土徐变、受拉混凝土应力松弛考虑了受压混凝土徐变、受拉混凝土应力松弛以及钢筋与混凝土的滑移徐变。以及钢筋与混凝土的滑移徐变。构件刚度构件刚度采用弯矩最大截面处的刚度（采用弯矩最大截面处的刚度（最小刚度原则最小刚度原则）9 9 正常使用极限状态验算及耐久性设计正常使用极限状态验算及耐久性设计