混凝土开裂点怎么计算

混凝土开裂点的计算是土木工程中一个至关重要的环节，它直接关系到结构的安全性和耐久性。下面将从多个方面详细阐述混凝土开裂点的计算方法。

1. 裂缝宽度计算公式

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）第7.1.2条提供了裂缝宽度计算公式，适用于矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件。该公式考虑了荷载标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度。

2. 荷载取值与构件受力特征系数

规范中明确了荷载的取值方法，普通钢筋混凝土构件采用准永久组合计算纵向受拉钢筋的应力，预应力构件则采用标准组合。构件受力特征系数对于钢筋混凝土受弯、偏心受压构件取为1.9，预应力混凝土构件取为1.5。这些取值反映了构件在受力状态下的特性，对裂缝宽度的计算具有重要影响。

3. 保护层厚度与裂缝宽度要求

保护层厚度对裂缝宽度计算值有直接影响。当保护层厚度较大时，虽然计算值也较大，但较大的保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的。在外观要求允许的情况下，可以适当放松裂缝宽度要求。例如，当保护层中加防裂钢丝网时，裂缝计算宽度可以折减0.7。

4. 偏心受压构件的裂缝宽度验算

对于e0/h0≤0.55的偏心受压构件，可不验算裂缝宽度。这是因为在此条件下，裂缝宽度均小于0.2mm，符合规范规定。这一规定简化了计算过程，提高了设计效率。

5. 厚板基础的裂缝宽度验算

《全国技术措施-混凝土结构》2009版第2.6.5条指出，厚度不小于1m的厚板基础无需验算裂缝宽度。这是基于大量实验数据得出的结论，表明在这些情况下，裂缝宽度通常不会对结构安全构成威胁。

6. 受拉钢筋的应力水平

受拉钢筋的应力水平与裂缝宽度成线性关系，因此控制受拉钢筋在准永久值或标准组合下的应力水平是控制裂缝宽度的关键因素。国外如ACI、EC等多控制受拉钢筋的应力水平在0.6fy左右，而我国的荷载分项系数较小，因此受拉钢筋的应力水平略高。

7. 受拉钢筋的配筋率

受拉钢筋配筋率是决定钢筋应力有效利用水平的关键因素，也是裂缝计算的关键因素之一。配筋率越大，钢筋应力有效利用的水平越高，裂缝也越容易控制。在某些情况下，配筋率的增加可能会导致裂缝宽度计算值不满足要求。

8. 保护层厚度对裂缝宽度的影响

保护层厚度对裂缝宽度的计算非常敏感。混凝土设计规范要求保护层厚度的计算区间为15-50mm，保护层越大，裂缝计算宽度也越大。在设计过程中需要合理确定保护层厚度，以平衡裂缝宽度和钢筋锈蚀防护的需求。

9. 纵向钢筋直径

一般情况下，较小直径的钢筋对控制裂缝宽度有利。使用直径粗大的钢筋做设计，在裂缝宽度控制方面可能不如直径细小的钢筋。这是因为直径大的钢筋在计算面积上要大不少，从而增加了裂缝宽度。

10. 混凝土强度等级

提高混凝土强度等级对于减小裂缝宽度的贡献很小，一般不推荐。这是因为混凝土强度等级的增加对裂缝宽度的影响有限，而成本却显著增加。

11. 设计组合之间的关系

准永久组合或标准组合与基本组合的比值对裂缝宽度设计有重要影响。一般只考虑恒活的情况下，标准组合的内力约为基本组合的0.75-0.80。掌握这个比例关系，对于按照强度计算配筋、用裂缝控制去复核和调整配筋量的设计方式十分有效。

12. 力臂系数

力臂系数在裂缝宽度计算中也是一个重要参数。由于强度设计时的力臂系数是实际计算出来的，而钢筋应力的力臂系数是统计后给定的（如0.87），因此在具体计算中可能需要根据实际情况进行调整。

13. CivilFEM开裂计算

CivilFEM软件适用于梁结构开裂分析。在使用CivilFEM进行开裂计算时，需要考虑激活非线性模块、打开几何非线性效应、关闭求解控制等要点。在收敛不好的情况下，可以增加子步数、打开自动步长或给定较大的迭代数以改善收敛性。

14. SOLID65单元开裂计算

对于不适于用梁单元模拟的实体或其它钢筋混凝土结构，需要采用ANSYS的钢筋混凝土单元SOLID65来模拟。SOLID65单元可以定义开裂、压碎强度，也可以定义分布钢筋。在开裂计算中，需要关闭求解控制、增加子步数、打开自动步长等以改善收敛性。还可以指定极小的分布钢筋体积率、开裂单元适当的剪力传递系数等参数来增强收敛性。

15. 实验测定与验证

为研究钢筋混凝土梁的工作性能，实验测定其强度安全度、抗裂度及各级荷载下的挠度和裂缝开展情况是非常重要的。通过实验可以验证计算结果的准确性，并为裂缝宽度的计算提供实际依据。

混凝土开裂点的计算涉及多个方面，包括裂缝宽度计算公式、荷载取值与构件受力特征系数、保护层厚度与裂缝宽度要求等。在实际工程中，需要根据具体情况合理选择计算方法和参数，以确保结构的安全性和耐久性。