钢筋混凝土构件裂缝宽度计算中荷载取值讨论

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发布时间：2021-09-12

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钢筋混凝土构件裂缝宽度计算中荷载取值讨论
党玲博，李文霞，刘立新。
(1．黄河科技学院，河南郑州450063；2．郑州华信学院，河南郑州451150
3．郑州大学，河南郑州450002)
摘要：对于荷载引起的混凝土裂缝，世界各国规范计算公式和方法各不相同，计算公式中荷载取值也各不相同。在参
考国外裂缝宽度控制措施的基础上，探讨了我国混凝土结构设计规范中钢筋混凝土构件裂缝宽度计算中荷载取值问题，
指出：长期作用在结构上并对裂缝有长期影响的是考虑可变荷载准永久值组合的荷载长期效应组合；对HRB500级钢筋
混凝土构件裂缝宽度进行计算时，建议采用可变荷载准永久值组合的荷载长期效应组合进行计算。
关键词：混凝土构件；裂缝宽度；荷载取值
中图分类号：TV314 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1000—1379．2010．12．079
通常把关于裂缝的预测、预防和处理工作，统称为“建筑物
的裂缝控制” 。对于建筑结构变形引起的裂缝问题，有些国
家的设计规范规定得很灵活，没有验算裂缝的明确规定，设计
人员可以自由处理设计方法，如13本、英国、美国等；有些国家
的设计规范明确规定了荷载裂缝的计算公式，并有严格的允许
宽度限制，但裂缝计算公式和方法各不相同，计算公式中荷载
取值也各不相同，如前苏联、德国、东欧一些国家和我国。对于
荷载作用引起的裂缝，我国《混凝土结构设计规范》
(GB50010-2002)中未给出HRB500级钢筋混凝土构件裂缝宽
度的验算方法。为尽快实现与国际接轨，我国在工程领域推广
这种HRB500级新型钢筋。笔者在参考国外裂缝宽度控制措
施的基础上，探讨了HRB500级钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度
计算中的荷载取值问题。
1 我国规范关于裂缝宽度计算不完全合理
我国《建筑结构荷载规范》指出：组合值，对可变荷载，
使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率能与该荷载
单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值，或使组合后的结构
具有统一规定的可靠指标的荷载值；频遇值，对可变荷载，在设
计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为
规定频率的荷载值；准永久值，对可变荷载，在设汁基准期内，
其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。
徐有邻等指出：荷载效应的标准组合为使用状态下可能
达到的较大值，它是恒载标准值和活载标准值产生的效应之
和，不考虑荷载分项系数，准永久组合即原规范中的长期效应
组合，它只考虑恒载及活载中长期作用的那部分影响，对相应
的活载标准值乘以准永久系数。对构件裂缝宽度和刚度计算，
考虑长期效应进行验算比较合理。
文献[4]中提出：钢筋混凝土构件因裂缝过大、变形过大等
而受到损害时，为了保证可用性，必须确定和保持承重结构可
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用性的极限值。对可用性的验算，过去多采用最大使用荷载
(自重g+最大有效荷载P+附加荷载)，在地面建筑中，有时用
g+0．7P。经验表明：就挠度和裂缝宽度而言，建筑物良好性能
的安全程度不是以最大荷载来衡量的，而是以静荷载g+经常
出现或长期作用的有效荷载来确定的，而这部分有效荷载常常
远小于0．7P。
由此可见，可变荷载标准值在整个设计基准期内出现的概
率是比较小的，对裂缝的影响是短期的；即使偶尔出现，构件产
生大于0．3 mm的裂缝也会自然愈合；我国现行规范对裂缝计
算取用荷载标准组合要求太严，限制了500 MPa钢筋高强度的
充分发挥；现行规范的裂缝宽度按考虑可变荷载标准值的短期
效应组合计算不完全合理。
混凝土构件在正常使用过程中常常是带裂缝工作的，据我
国《工程结构可靠度设计统一标准》可知，混凝土构件的裂
缝宽度属于持久设计状况，应进行正常使用极限状态设计。混
凝土构件的裂缝宽度随时间的延长会有所增大，而且当产生超
越正常使用极限状态的作用卸除后，该作用产生的超越状态有
部分可恢复，但不能完全恢复，属于部分可逆正常使用极限状
态，长期效应对裂缝宽度是重要的决定性因素，进行正常使用
极限状态设计时，可采用下列作用组合：①标准组合，宜用于不
可逆正常使用极限状态设计；②频遇组合，宜用于可逆正常使
用极限状态；③准永久值组合，宜用于长期效应是决定性因素
的正常使用极限状态设计。笔者认为，裂缝宽度验算时宜采用
准永久组合。