第 13章 裂缝宽度的计算原理及
耐久性控制
? 13.1 混凝土的裂缝与控制标准
? 13.2 钢筋混凝土构件裂缝宽度验算
? 13.3 混凝土结构的耐久性
? 13.4 本章要点
13.1 混凝土的裂缝与控制标准
? 13.1.1 产生裂缝的原因
? 13.1.2 裂缝的控制标准
? 13.1.3 裂缝宽度的计算理论
1 产生裂缝的原因
? （ 1）荷载引起的裂缝
? 受力产生的裂缝，裂缝方向大致与拉应力正交。在普通钢筋
混凝土结构中，往往配置钢筋以传递开裂后混凝土所不能传
递的拉力或剪力。
? （ 2）由外加应变或约束变形引起的裂缝
? 地基不均匀沉降、混凝土的收缩及温度差等。
? （ 3）钢筋锈蚀裂缝
? 混凝土碳化或冬季施工中掺氯盐（是一种混凝土促凝、早强
剂）过多导致钢筋锈蚀。锈蚀产物的体积比钢筋被侵蚀的体
积大（ 2~3）倍，沿钢筋长度方向劈裂的纵向裂缝,
2 裂缝的影响及控制标准
? （ 1）影响
? ◆承载力方面：一般情况下影响不大。
? ◆使用方面：
? ◇影响使用功能，如水池等
? ◇影响建筑外观
? ◇影响耐久性
（ 2）裂缝控制标准
? ◆ 一级,严格要求 不出现裂缝的构件
? 在荷载的短期效应下，混凝土不产生拉应力：
? ≤0
? ◆ 二级,一般要求不出现 裂缝的构件
? 在荷载长期效应下不产生拉应力：
? ≤0
? 在荷载短期效应组合下允许产生拉应力，但不超过
? ≤
? ◆三级：允许出现裂缝的构件，但要 限制裂缝的宽度
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3 裂缝宽度的计算理论
? （ 1）粘结滑移理论
? 钢筋和混凝土间产生了相对滑移，变形不再一致而
导致裂缝开展。 1936年沙里加（ Saligar）提出
? （ 2）无滑移理论
? 表面裂缝宽度主要是由钢筋周围的混凝土回缩形成
的，其决定性因素是混凝土保护层的厚度。无粘结
滑移理论是 60年代 Broms和 Base提出
? （ 3）半经验半理论方法
? 以理论为基础的实验回归方法。
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13.2 钢筋混凝土构件裂缝宽度验算
? 1、纯弯区段裂缝的出现、分布和开展
? 2 平均裂缝间距
? 3 平均裂缝宽度
? 4 最大裂缝宽度及其验算
1、纯弯区段裂缝的出现、分布和开
展
? （ 1）未出现裂缝时
? ◇钢筋和混凝土变形一致
? ◇钢筋（混凝土）的拉应力（应变）沿长
度大致相同
? ◇混凝土达到其抗拉极限时，处于即将出
现裂缝的状态
? ◇最薄弱的截面将开裂出现第一批裂缝
（ 2）第一批裂缝出现后
? ◆ 应力重分布
? ◇裂缝处混凝土退出工作，钢
筋拉力增加
? ◇非裂缝截面，混凝土仍受拉
力，各截面不同
? ◇裂缝中间混凝土拉应力最大
? ◆ 混凝土回缩形成一定宽度裂
缝
? ◇钢筋和混凝土变形不一致
? ◇混凝土回缩受到钢筋的约束
? ◇变形差即为裂缝宽度
（ 3）后续裂缝的出现
? ◆ 出现新裂缝的原因
? ◇混凝土达到受拉极限
? ◇混凝土的拉力与粘结传力长度有关
? ◆裂缝“出齐”
? ◇当两裂缝间的长度足够长时，其间会出现新的
裂缝
? ◇当两裂缝间的长度足够长时较小时，不会再出
现新裂缝
? ◇ 裂缝间距, l。 ~2l。,平均为 lm=1.5l。 l与粘强
度及钢筋表面积大小有关。
2 平均裂缝间距
? （ 1）理论分析
? ◇截面平衡条件：
? ◇钢筋截离体的平衡：
? ◇ l的理论值；
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（ 2）经验模式
? ◇ 试验表明,L不仅与 有关，而且与保护
层厚度 c有较大的关系,
? ◇ 模式
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3 平均裂缝宽度
? (1),平均裂缝宽度计算式
? ◇位置：受拉钢筋截面重心水平处构件侧
表面的裂缝宽度
? ◇一般表达式：裂缝区段内钢筋的平均伸
长与混凝土平均伸长的差值
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（ 2）裂缝间混凝土伸长对裂缝宽度
的影响系数 αc
? 与配筋率、截面形状和混凝土保护层厚度
等有关,近似取 0.85。
? (3)裂缝截面处的钢筋应力
? ◇受弯构件：
? ◇轴心受拉构件：
? ◇偏心受拉构件：
? ◇偏心受压构件：
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4 最大裂缝宽度及其验算
? （ 1）确定最大裂缝宽度的方法
? 由平均裂缝宽度乘以“扩大系数”。
?,扩大系数”的内涵：裂缝的不均匀性，
长期效应（收缩、应力松弛和徐变等）
（ 2）最大裂缝宽度的计算
? （ 3）最大裂缝宽度验算
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13.3 混凝土结构的耐久性
? 1 耐久性的概念与主要影响因素
? （ 1）混凝土结构的耐久性
? 结构的耐久性是指维持结构功能的年限。
? （ 2）影响耐久性能的 主要因素
? ◆混凝土对钢筋的保护：混凝土的高碱性能有效地
保护钢筋。
? ◆钢筋的锈蚀原因：
? ◇钝化膜的破坏：空气对混凝土的碳化作用，氯离
子、其它酸性介质等；
? ◇氧份和水份侵入。
2、耐久性设计
? （ 1）对混凝土结构使用环境分（五）类，分
别对待
? （ 2）混凝土结构设计的使用年限的合理确定
? （ 3）加强维护和鉴定工作
? （ 4） 保证耐久性的技术措施及构造要求
四、本章要点
? 1、裂缝的形成和发展过程
? （ 1）裂缝产生的原因
? （ 2）裂缝间钢筋和混凝土应力的分布
? （ 3）裂缝间新裂缝出现的条件
? （ 4）关于裂缝出齐问题和平均裂缝间距
? （ 5）影响平均裂缝间距的因素
? 2、有关裂缝宽度的计算
? （ 1）裂缝宽度所指的位置
? （ 2）平均裂缝宽度计算模式的建立
? （ 3）最大裂缝宽度即裂缝扩大系数的内涵
? （ 4）实验回归结果
? 3、混凝土结构耐久性的概念
耐久性控制
? 13.1 混凝土的裂缝与控制标准
? 13.2 钢筋混凝土构件裂缝宽度验算
? 13.3 混凝土结构的耐久性
? 13.4 本章要点
13.1 混凝土的裂缝与控制标准
? 13.1.1 产生裂缝的原因
? 13.1.2 裂缝的控制标准
? 13.1.3 裂缝宽度的计算理论
1 产生裂缝的原因
? （ 1）荷载引起的裂缝
? 受力产生的裂缝，裂缝方向大致与拉应力正交。在普通钢筋
混凝土结构中，往往配置钢筋以传递开裂后混凝土所不能传
递的拉力或剪力。
? （ 2）由外加应变或约束变形引起的裂缝
? 地基不均匀沉降、混凝土的收缩及温度差等。
? （ 3）钢筋锈蚀裂缝
? 混凝土碳化或冬季施工中掺氯盐（是一种混凝土促凝、早强
剂）过多导致钢筋锈蚀。锈蚀产物的体积比钢筋被侵蚀的体
积大（ 2~3）倍，沿钢筋长度方向劈裂的纵向裂缝,
2 裂缝的影响及控制标准
? （ 1）影响
? ◆承载力方面：一般情况下影响不大。
? ◆使用方面：
? ◇影响使用功能，如水池等
? ◇影响建筑外观
? ◇影响耐久性
（ 2）裂缝控制标准
? ◆ 一级,严格要求 不出现裂缝的构件
? 在荷载的短期效应下，混凝土不产生拉应力：
? ≤0
? ◆ 二级,一般要求不出现 裂缝的构件
? 在荷载长期效应下不产生拉应力：
? ≤0
? 在荷载短期效应组合下允许产生拉应力，但不超过
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? ◆三级：允许出现裂缝的构件，但要 限制裂缝的宽度
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3 裂缝宽度的计算理论
? （ 1）粘结滑移理论
? 钢筋和混凝土间产生了相对滑移，变形不再一致而
导致裂缝开展。 1936年沙里加（ Saligar）提出
? （ 2）无滑移理论
? 表面裂缝宽度主要是由钢筋周围的混凝土回缩形成
的，其决定性因素是混凝土保护层的厚度。无粘结
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13.2 钢筋混凝土构件裂缝宽度验算
? 1、纯弯区段裂缝的出现、分布和开展
? 2 平均裂缝间距
? 3 平均裂缝宽度
? 4 最大裂缝宽度及其验算
1、纯弯区段裂缝的出现、分布和开
展
? （ 1）未出现裂缝时
? ◇钢筋和混凝土变形一致
? ◇钢筋（混凝土）的拉应力（应变）沿长
度大致相同
? ◇混凝土达到其抗拉极限时，处于即将出
现裂缝的状态
? ◇最薄弱的截面将开裂出现第一批裂缝
（ 2）第一批裂缝出现后
? ◆ 应力重分布
? ◇裂缝处混凝土退出工作，钢
筋拉力增加
? ◇非裂缝截面，混凝土仍受拉
力，各截面不同
? ◇裂缝中间混凝土拉应力最大
? ◆ 混凝土回缩形成一定宽度裂
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? ◇钢筋和混凝土变形不一致
? ◇混凝土回缩受到钢筋的约束
? ◇变形差即为裂缝宽度
（ 3）后续裂缝的出现
? ◆ 出现新裂缝的原因
? ◇混凝土达到受拉极限
? ◇混凝土的拉力与粘结传力长度有关
? ◆裂缝“出齐”
? ◇当两裂缝间的长度足够长时，其间会出现新的
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现新裂缝
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度及钢筋表面积大小有关。
2 平均裂缝间距
? （ 1）理论分析
? ◇截面平衡条件：
? ◇钢筋截离体的平衡：
? ◇ l的理论值；
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3 平均裂缝宽度
? (1),平均裂缝宽度计算式
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的影响系数 αc
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? (3)裂缝截面处的钢筋应力
? ◇受弯构件：
? ◇轴心受拉构件：
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4 最大裂缝宽度及其验算
? （ 1）确定最大裂缝宽度的方法
? 由平均裂缝宽度乘以“扩大系数”。
?,扩大系数”的内涵：裂缝的不均匀性，
长期效应（收缩、应力松弛和徐变等）
（ 2）最大裂缝宽度的计算
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? 1 耐久性的概念与主要影响因素
? （ 1）混凝土结构的耐久性
? 结构的耐久性是指维持结构功能的年限。
? （ 2）影响耐久性能的 主要因素
? ◆混凝土对钢筋的保护：混凝土的高碱性能有效地
保护钢筋。
? ◆钢筋的锈蚀原因：
? ◇钝化膜的破坏：空气对混凝土的碳化作用，氯离
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? ◇氧份和水份侵入。
2、耐久性设计
? （ 1）对混凝土结构使用环境分（五）类，分
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? （ 2）混凝土结构设计的使用年限的合理确定
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? （ 4） 保证耐久性的技术措施及构造要求
四、本章要点
? 1、裂缝的形成和发展过程
? （ 1）裂缝产生的原因
? （ 2）裂缝间钢筋和混凝土应力的分布
? （ 3）裂缝间新裂缝出现的条件
? （ 4）关于裂缝出齐问题和平均裂缝间距
? （ 5）影响平均裂缝间距的因素
? 2、有关裂缝宽度的计算
? （ 1）裂缝宽度所指的位置
? （ 2）平均裂缝宽度计算模式的建立
? （ 3）最大裂缝宽度即裂缝扩大系数的内涵
? （ 4）实验回归结果
? 3、混凝土结构耐久性的概念
