钢筋混凝土构件裂缝宽度计算方法

□张校彬（许昌水利建筑工程有限公司）

1 基本参数的选择

选取一简支梁为计算单元，计算跨度L0=6.00 m，净跨Ln=5.50m，均布荷载标准值qk=10 kN/m，截面尺寸高度×宽度=600mm×250mm，混凝土标号 C30，主筋 5φ20（As=1570mm2），架立筋2φ16，箍筋φ8@200，钢筋保护层40 mm，露天环境，温暖地区。

2 最大裂缝限值

2.1 《水工规范》最大裂缝限值

《水工规范》规定，结构构件最大裂缝宽度限值与环境类别有关，其要求见表1。

表1 水工钢筋混凝土结构环境类别及最大裂缝宽度限值表

2.2 《公路规范》最大裂缝限值

《公路规范》规定的结构构件最大裂缝宽度限值与环境类别见表2。

表2 公路钢筋混凝土结构环境类别及最大裂缝宽度限值表

3 裂缝宽度验算

3.1 《水工规范》裂缝宽度验算

在荷载效应标准组合下的最大裂缝宽度ωmax（mm）按下式计算：

式中：α—考虑构件受力特征和荷载长期作用的综合影响系数，对受弯构件，取α=2.10；c—最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区边缘的距离（mm），取c=40mm；d—纵向受力钢筋直径（mm），d=20mm；ρte—纵向受拉钢筋的有效配筋率，ρte=AS/Ate，当ρte＜0.03时，取ρte=0.03；AS—受拉区纵向钢筋截面面积（mm2）；Ate—有效受拉混凝土截面面积（mm2），对受弯矩形构件，Ate=2asb，其中as为AS重心至截面受拉边缘的距离，取as=50mm，b为矩形截面的宽度，取b=250mm；σsk—按荷载标准值计算的构件纵向受拉钢筋应力（N/mm2）；对于受弯构件：

Mk—按荷载标准值计算的弯矩值（N·mm），对于简支梁Mk=qkL02/8；ES—钢筋的弹性模量2.00×105（MPa）；h0—构件截面有效高度（mm），取h0=550mm。

3.2 《公路规范》裂缝宽度验算

在荷载效应标准组合下的最大裂缝宽度Wfk（mm）按下式计算：

Nl—荷载长期效应组合的内力值（N）；Ns—荷载短期效应组合的内力值（N）；C3—与构件受力性质有关的系数，取C3=1.00；σSS—受拉钢筋在使用荷载下的应力；

ES—钢筋的弹性模量2.00×105（MPa）；d—纵向受力钢筋直径，d=20mm；ρ—纵向受拉钢筋配筋率

3 计算结果

将以上分析数据代入公式，计算结果见表3。

从以上计算结果可以看出，《水工规范》计算最大裂缝宽度为5.80×10-2mm，《公路规范》计算最大裂缝宽度为5.70×10-2mm，均小于各自规范规定的限值。

4 结语

一是在相同截面尺寸、相同配筋、相同荷载作用下，两种规范计算最大裂缝宽度差别不大；二是两种规范相比，《水工规范》规定的构件最大裂缝宽度限值受环境条件影响差异较大；三是在构件最大裂缝宽度计算公式中，对于构架受力特征和荷载长期作用的综合系数，《水工规范》规定为一个系数，《公路规范》规定为3个系数，由此可见，《水工规范》在计算过程中操作性、实用性更强。

表3 最大裂缝宽度计算表