钢筋混凝土构件变形pdf.PDF

第9章 钢筋混凝土构件裂缝、 变形和耐久性 钢筋混凝土结构应同时满足安全性、适用性和耐久性三方面的要求。安全性要求结构或 结构构件能够承受正常施工和正常使用时可能出现的各种作用，以及偶然事件发生时和发生 后，结构仍能保持必需的整体稳定性；适用性要求正常使用时，结构或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；耐久性要求钢筋混凝土结构在设计使用年限内， 在正常的维护下，必须保持适合于使用，不需要进行维修加固。前面几章已讨论了保证钢筋 混凝土结构安全性的计算理论和设计方法，本章主要讨论钢筋混凝土结构的适用性问题，讲 述钢筋混凝土构件按正常使用极限状态进行变形和裂缝宽度验算的方法、截面的延性以及影 响混凝土结构耐久性的因素和耐久性设计的基本方法。 9.1 钢筋混凝土构件裂缝、变形和耐久性要求 在钢筋混凝土结构设计中，必须首先进行承载能力极限状态计算，在满足承载能力的前 提下，应根据结构或构件的工作条件或使用要求，进行正常使用极限状态的验算。钢筋混凝 土构件的裂缝和变形验算，属于正常使用极限状态验算，是关系到结构或构件能否满足正常 使用及耐久性要求的重要问题。 钢筋混凝土结构正常使用极限状态的验算包含两方面的内容：一是要求钢筋混凝土结构 中的最大裂缝宽度小于允许的最大裂缝宽度值；二是要求结构或结构构件的变形小于允许的 变形值。《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476-2008 ）和《混凝土结构设计规范》 （GB 50010-2002 ）分别对混凝土构件的表面裂缝计算宽度的限值和受弯构件的挠度限值 （附表3-1 ）作出了规定。在确定最大裂缝宽度限值时，满足耐久性要求是最主要因素，因 为过大的裂缝对钢筋混凝土结构的耐久性有比较显著的影响，特别是结构或结构构件处于有 腐蚀性介质或干湿交替的环境中；另外，满足外观要求也是确定最大裂缝宽度限值所考虑的 主要因素，过宽裂缝给人以不安全感，同时也影响对结构质量的评价。混凝土结构构件变形 限值的确定，主要基于以下四方面考虑：① 保证建筑的使用功能要求，结构构件产生过大 的变形将损害甚至丧失其使用功能；② 防止对结构构件产生不良影响，这是指防止结构性 能与设计中的假定不符；③ 防止对非结构构件产生不良影响，例如防止结构构件过大的变 形使门窗等活动部件不能正常开关等；④ 保证人们的感觉在可接受程度之内，例如防止构 件明显下垂引起的不安全感、防止可变荷载引起的振动及噪声对人的不良影响等。 与承载能力极限状态相比，正常使用极限状态验算时，目标可靠指标[β]可小于承载力 极限状态计算时的目标可靠指标。因此，正常使用极限状态验算（即裂缝及变形验算）时， 应采用荷载标准值、荷载准永久值和材料强度标准值，其荷载效应值大致相当于破坏时荷载 效应值的50%～70% 。由于构件的变形及裂缝宽度随时间而增大，因此，验算变形及裂缝宽 度时，应按荷载效应的标准组合并考虑长期作用的影响。 混凝土构件的截面延性指截面在破坏阶段的变形能力，是构件抗震性能的一个重要指 标。混凝土构件的截面除了应满足承载力要求外，还要求具有一定的延性。 此外，钢筋混凝土结构是由多种性能不同的材料组成，在周围环境介质作用下，随着时 间推移，混凝土可能出现裂缝、破碎、酥裂、磨损、溶蚀等现象，而钢筋也可能锈蚀、脆化、 259 应力腐蚀等，钢筋与混凝土之间的粘结锚固作用也会逐渐减弱，这些都属于混凝土结构的耐 久性劣化或失效。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，发展到一 定阶段就可能引发结构的安全问题。因此，混凝土结构的耐久性问题十分重要，应根据使用 环境类别、作用等级和设计使用年限进行耐久性设计。 9.2 钢筋混凝土构件的裂缝 由于混凝土的抗拉强度和抗拉极限应变都很低，在不大的拉应力下，就可能出现裂缝。 在结构建造期间和使用期间，由于材料质量、施工工艺、环境条件和荷载作用等因素，都可 能使结构表面出现肉眼可见裂缝。混凝土结构出现裂缝后，可能对结构的使用性能和耐久性 产生不利影响。混凝土的开裂使构件中钢筋与周围介质直接接触，引起钢筋锈蚀，使钢筋周 围混凝土保护层胀裂，形成纵向裂缝，甚至表层剥落，降低结构的耐久性。钢筋的锈蚀也使 钢筋有效受力面积逐渐减小，而使构件承载力减小，影响结构安全度。混凝土裂缝的产生降 低了结构的刚度，增大