水工混凝土结构设计规范word版

 水工混凝土结构 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 DesigncodeforhydraulicconcretestructuresDL/T5057—1996(代替SDJ20—78) 主编部门：电力工业部西北勘测设计研究院批准部门：中华人民共和国电力工业部施行日期：1997年3月1日  中华人民共和国电力工业部关于发布《水工混凝土结构设计规范》电力行业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的通知 电技［1996］576号 各电管局，各省、自治区、直辖市电力局，水电水利规划设计总院，各有关单位：《水工混凝土结构设计规范》电力行业标准，经审查通过，批准为推荐性标准，现予发布。其编号为：DL/T5057—1996该标准自1997年3月1日起实施。请将执行中的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 和意见告电力工业部水电水利规划设计总院，并抄送部标准化领导小组办公室。 一九九六年九月五日 1总则1.0.1为了在水工混凝土结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理，特制订本规范。1.0.2本规范适用于水利水电工程中的素混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土结构的设计，但不适用于混凝土坝的设计。1.0.3本规范是根据GB50199—94《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》规定的原则制订的。1.0.4当水工建筑物有专门的设计规范时，尚应符合专门规范的有关要求。2主要术语与符号2.1主要术语编号术语涵义2.1.1概率极限状态设计以影响结构可靠度的基本变量(包括附加变量)作为随机变量，根据极限状态方程计算结构的失效概率或可靠指标的设计方法2.1.2分项系数设计表达式以代表值和分项系数反映极限状态方程中各基本变量(包括附加变量)的不定性和变异性，并与目标可靠指标相联系的结构设计表达方法2.1.3承载能力极限状态结构或构件达到最大承载能力，或达到不适于继续承载的变形的极限状态2.1.4正常使用极限状态结构或构件达到使用功能上允许的某一规定限值的极限状态2.1.5作用(荷载)施加在结构上的集中或分布力，或引起结构外加变形、约束变形的原因。前者称直接作用(或荷载)，后者称间接作用2.1.6永久作用(荷载)在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用(荷载)。其中，直接作用也称恒荷载2.1.7可变作用(荷载)在设计基准期内量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用(荷载)。其中，直接作用也称活荷载2.1.8可控制的可变作用(荷载)在作用过程中可严格控制使其不超出规定限值的可变作用(荷载)2.1.9偶然作用(荷载)在设计基准期内出现的概率很小，而一旦出现，其量值很大且持续时间很短的作用(荷载)2.1.10作用(荷载)效应作用(荷载)引起的结构或构件的内力、变形等2.1.11设计状况结构在施工、安装、运行、检修各个时期可能出现的不同结构体系、环境和作用(荷载)等构成的设计条件2.1.12持久状况在结构正常使用过程中，一定出现且持续时间很长，一般与结构设计基准期为同一量级的设计状况2.1.13短暂状况在结构施工、安装、检修或使用过程中，短暂出现的设计状况2.1.14偶然状况在结构使用过程中，规定的出现概率很低、持续期很短的设计状况2.1.15基本组合按承载能力极限状态设计时，持久状况或短暂状况下，永久作用(荷载)与可变作用(荷载)效应的组合2.1.16偶然组合按承载能力极限状态设计时，永久作用(荷载)、可变作用(荷载)与一种偶然作用(荷载)效应的组合2.1.17短期组合按正常使用极限状态设计时，可变作用(荷载)的短期效应与永久作用(荷载)效应的组合2.1.18长期组合按正常使用极限状态设计时，可变作用(荷载)的长期效应与永久作用(荷载)效应的组合2.1.19作用(荷载)标准值结构或构件设计时，采用的各种作用(荷载)的基本代表值。按基准期作用(荷载)最大值的概率分布的某一分位值确定2.1.20作用(荷载)设计值作用(荷载)标准值乘以作用(荷载)分项系数后的值2.1.21材料强度标准值结构或构件设计时，采用的材料强度的基本代表值。按符合规定质量的材料强度的概率分布的某一分位值确定2.1.22材料强度设计值材料强度标准值除以材料性能分项系数后的值2.1.23结构重要性系数用来考虑水利水电工程结构及构件的结构安全级别的系数2.1.24设计状况系数用来考虑在不同设计状况下可以有不同的可靠度水平的系数2.1.25材料性能分项系数用来考虑材料性能对其标准值的不利变异的系数2.1.26作用(荷载)分项系数用来考虑作用(荷载)对其标准值的不利变异的系数2.1.27结构系数在分项系数设计表达式中，用来考虑作用(荷载)效应计算和抗力计算不定性以及作用(荷载)分项系数、材料性能分项系数不能完全考虑的其他各种变异性的系数2.1.28耐久性在设计基准期内，结构在正常使用和维护条件下，随时间变化而仍能满足预定功能要求的能力2.1.29相对界限受压区高度受拉钢筋和受压区混凝土同时达到其强度设计值时的混凝土受压区高度与截面有效高度的比值2.1.30计算剪跨比集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离与截面有效高度的比值2.1.31截面抵抗矩的塑性系数正截面塑性抵抗矩与弹性抵抗矩之比2.1.32深受弯构件跨高比l0/h≤5的钢筋混凝土深梁、短梁和厚板的统称2.1.33深梁跨高比l0/h≤2的简支梁和跨高比l0/h≤2.5的连续梁2.1.34短梁跨高比l0/h≤5但大于深梁范畴的梁2.1.35厚板跨高比l0/h≤5的板 2.2材料性能符号编号符号涵义2.2.1Ec混凝土弹性模量2.2.2Es钢筋弹性模量2.2.3Gc混凝土剪变模量2.2.4νc混凝土泊松比2.2.5C20表示立方体抗压强度标准值为20N/mm2的混凝土强度等级2.2.6F100表示抗冻为100级的混凝土抗冻等级2.2.7W2表示抗渗为2级的混凝土抗渗等级2.2.8fck、fc混凝土轴心抗压强度标准值、设计值2.2.9ftk、ft混凝土轴心抗拉强度标准值、设计值2.2.10fyk、fpyk热轧钢筋及冷拉钢筋作为普通钢筋、预应力钢筋时的强度标准值2.2.11fstk冷轧带肋钢筋作为普通钢筋时的强度标准值2.2.12fptk热处理钢筋、钢丝、钢绞线、冷轧带肋钢筋作为预应力钢筋时的强度标准值2.2.13fy、f′y普通钢筋的抗拉、抗压强度设计值2.2.14fpy、f′py预应力钢筋的抗拉、抗压强度设计值2.2.15fyv箍筋抗拉强度设计值 2.3作用(荷载)和作用(荷载)效应符号编号符号涵义2.3.1M、N、T、V由各作用(荷载)标准值乘以相应的作用分项系数后所产生的效应总和并再乘以结构重要性系数γ0及设计状况系数ψ后的弯矩、轴向力、扭矩、剪力设计值2.3.2Ms、Ns荷载效应短期组合时，由各作用(荷载)标准值所产生的效应总和并乘以结构重要性系数γ0后的弯矩、轴向力2.3.3Ml、Nl荷载效应长期组合时，由各作用(荷载)标准值并考虑荷载长期组合系数后所产生的效应总和再乘以结构重要性系数γ0后的弯矩、轴向力2.3.4Np后张法构件预应力钢筋及非预应力钢筋的合力2.3.5Np0混凝土法向应力等于零时预应力钢筋及非预应力钢筋的合力2.3.6Vc混凝土的受剪承载力2.3.7Vsv箍筋的受剪承载力2.3.8Vsb弯起钢筋的受剪承载力2.3.9σcs、σcl在荷载效应的短期组合、长期组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力2.3.10σpc由预加应力产生的混凝土法向应力2.3.11σtp、σcp混凝土中的主拉应力、主压应力2.3.12σs、σp正截面承载力计算中纵向普通钢筋、预应力钢筋的应力2.3.13σss、σsl按荷载效应的短期组合、长期组合计算的构件的纵向受拉钢筋应力2.3.14σcon预应力钢筋张拉控制应力2.3.15σpo、σ′po受拉区、受压区预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力2.3.16σpe、σ′pe受拉区、受压区预应力钢筋的有效预应力2.3.17σl、σ′l受拉区、受压区预应力钢筋在相应阶段的预应力损失值2.3.18τ混凝土的剪应力 2.4几何参数符号编号符号涵义2.4.1a纵向非预应力及预应力受拉钢筋合力点至截面近边的距离2.4.2as、a′s纵向非预应力受拉钢筋合力点、受压钢筋合力点至截面近边的距离2.4.3ap、a′p受拉区纵向预应力钢筋合力点、受压区纵向预应力钢筋合力点至截面近边的距离2.4.4b矩形截面宽度，T形、I形截面腹板的宽度2.4.5bf、b′fT形或I形截面受拉区、受压区翼缘的计算宽度2.4.6c混凝土保护层厚度2.4.7d钢筋直径2.4.8e、e′轴向力作用点至纵向受拉钢筋合力点、纵向受压钢筋合力点的距离2.4.9ec混凝土受压区的合力点到截面重心的距离2.4.10e0轴向力对截面重心的偏心距2.4.11epo、epn换算截面重心、净截面重心至预应力钢筋及非预应力钢筋合力点的距离2.4.12h截面高度2.4.13h0截面有效高度，即受拉钢筋的重心至截面受压边缘的距离2.4.14hf、h′fT形或I形截面受拉区、受压区翼缘的高度2.4.15hw截面腹板的高度2.4.16i回转半径2.4.17la纵向受拉钢筋的最小锚固长度2.4.18l0计算跨度或计算长度2.4.19rc曲率半径2.4.20s箍筋或分布钢筋的间距2.4.21x混凝土受压区计算高度2.4.22xb界限受压区计算高度2.4.23y′c混凝土截面重心至受压区边缘的距离2.4.24y0、yn换算截面重心、净截面重心至所计算纤维的距离2.4.25yp、y′p受拉区、受压区的预应力合力点至换算截面重心的距离2.4.26ys、y′s受拉区、受压区的非预应力钢筋重心至换算截面重心的距离2.4.27z纵向受拉钢筋合力点至混凝土受压区合力点之间的距离2.4.28A构件截面面积2.4.29Ac混凝土截面面积2.4.30A′c混凝土受压区的截面面积2.4.31A0构件换算截面面积2.4.32An构件净截面面积2.4.33As、A′s受拉区、受压区纵向非预应力钢筋的截面面积2.4.34Ate有效受拉混凝土截面面积2.4.35Ap、A′p受拉区、受压区纵向预应力钢筋的截面面积2.4.36Ast抗扭纵向钢筋的全部截面面积2.4.37Asv1、Ast1受剪、受扭计算中单肢箍筋的截面面积2.4.38Asv、Ash同一截面内各肢竖向箍筋、水平箍筋的全部截面面积2.4.39Asb、Apb同一弯起平面内非预应力、预应力弯起钢筋的截面面积2.4.40Al混凝土局部受压面积2.4.41Bs受弯构件的短期刚度2.4.42Bl受弯构件的长期刚度2.4.43Wt截面受拉边缘的弹性抵抗矩；受扭构件的截面受扭塑性抵抗矩2.4.44Wc截面受压边缘的弹性抵抗矩2.4.45W0换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩2.4.46Ic混凝土截面对于其本身重心轴的惯性矩2.4.47I0换算截面惯性矩2.4.48In净截面惯性矩2.4.49Wmax最大裂缝宽度  2.5计算系数及其它符号编号符号涵义2.5.1a混凝土的导温系数2.5.2c混凝土的比热2.5.3α1裂缝宽度验算时考虑构件受力特征的系数2.5.4α2裂缝宽度验算时考虑钢筋表面形状的系数2.5.5α3裂缝宽度验算时考虑荷载长期作用影响的系数2.5.6αc混凝土线膨胀系数2.5.7αct混凝土拉应力限制系数2.5.8αE钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值2.5.9β混凝土局部受压时的强度提高系数；混凝土的放热系数2.5.10βt剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数2.5.11γ受拉区混凝土塑性影响系数2.5.12γm截面抵抗矩的塑性系数2.5.13γd结构系数2.5.14γG永久作用(荷载)分项系数2.5.15γQ可变作用(荷载)分项系数2.5.16γ0结构重要性系数2.5.17η偏心受压构件考虑挠曲影响的轴向力偏心距增大系数2.5.18θ考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数2.5.19λ计算剪跨比；混凝土的导热系数2.5.20ξb受拉钢筋和受压区混凝土同时达到强度设计值时的相对界限受压区计算高度2.5.21ρ纵向受拉钢筋配筋率；可变作用(荷载)标准值的长期组合系数2.5.22ρmin最小配筋率2.5.23ρ0min基本最小配筋率2.5.24ρsv竖向箍筋或竖向分布钢筋的配筋率2.5.25ρsh水平箍筋或水平分布钢筋的配筋率2.5.26ρte纵向受拉钢筋的有效配筋率2.5.27ρv间接钢筋的体积配筋率2.5.28轴心受压构件的稳定系数2.5.29ψ设计状况系数2.5.30ω荷载分布的影响系数   3材料3.1混凝土3.1.1混凝土应满足强度要求，并应根据建筑物的工作条件、地区气候等具体情况，分别满足抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗冲刷等耐久性的要求。3.1.2混凝土强度等级应由按标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度标准值确定。注：混凝土强度等级用符号C和立方体抗压强度标准值(以N/mm2计)表示。3.1.3混凝土强度标准值应按表3.1.3采用。表3.1.3混凝土强度标准值(N/mm2)强度种类符号混凝土强度等级C10C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60轴心抗压fck6.710.013.517.020.023.527.029.532.034.036.0轴心抗拉ftk0.901.201.501.752.002.252.452.602.752.852.95 在混凝土结构构件设计中，不宜利用混凝土的后期强度。但经充分论证后，也可根据建筑物的型式、地区的气候条件以及开始承受荷载的时间，采用60d或90d龄期的抗压强度。混凝土不同龄期的抗压强度增长率，应通过试验确定。当无试验资料时，可按照附录A采用。3.1.4构件设计时，混凝土强度设计值应按表3.1.4采用。3.1.5对防止温度裂缝有较高要求的大体积混凝土结构，设计时应对混凝土提出高延伸率和低热性要求，宜选用低热水泥或掺加合适的掺合料与外加剂。3.1.6混凝土的重力密度(重度)应由试验确定。当无试验资料时，素混凝土可按24kN/m3、钢筋混凝土可按25kN/m3采用。表3.1.4混凝土强度设计值(N/mm2)强度种类符号混凝土强度等级C10C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60轴心抗压fc5.07.510.012.515.017.519.521.523.525.026.5轴心抗拉ft0.650.901.101.301.501.651.801.902.002.102.20注：计算现浇的钢筋混凝土柱时，如截面的长边或直径小于300mm，则表中强度设计值应乘以系数0.8。3.1.728d龄期时混凝土受压或受拉弹性模量Ec可按表3.1.7采用。混凝土的泊松比νc可取为0.167。混凝土剪变模量Gc可按表3.1.7混凝土弹性模量的0.4倍采用。表3.1.7混凝土弹性模量Ec(N/mm2)混凝土强度等级弹性模量混凝土强度等级弹性模量C101.75×104C403.25×104C152.20×104C453.35×104C202.55×104C503.45×104C252.80×104C553.55×104C303.00×104C603.60×104C353.15×104   3.2钢筋3.2.1钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋，应按下列规定选用：(1)普通钢筋宜采用Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级钢筋和LL550级冷轧带肋钢筋，也可采用冷拉Ⅰ级(d≤12mm)钢筋；(2)预应力钢筋宜采用碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线、热处理钢筋，也可采用冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋。对中小型构件中的预应力钢筋宜采用LL650级或LL800级冷轧带肋钢筋。注：普通钢筋系指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。3.2.2钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。热轧钢筋和冷拉钢筋的强度标准值系根据屈服强度确定。对普通钢筋用fyk表示；对预应力钢筋用fpyk表示。钢丝、钢绞线、热处理钢筋和冷轧带肋钢筋的强度标准值系根据极限抗拉强度确定。对LL550级冷轧带肋钢筋用fstk表示；对预应力钢丝、钢绞线、热处理钢筋、LL650级和LL800级冷轧带肋钢筋用fptk表示。普通钢筋的强度标准值和预应力钢筋的强度标准值应按表3.2.2-1及表3.2.2-2采用。若设计中仍采用冷拔低碳钢丝，则其强度标准值可按照有关规范的规定采用。表3.2.2-1钢筋强度标准值(N/mm2)种类fyk或fpyk或fstk或fptk热轧钢筋Ⅰ级(Q235)235Ⅱ级(20MnSi、20MnNb(b))335Ⅲ级(20MnSiV、20MnTi、K20MnSi)400Ⅳ级(40Si2MnV、45SiMnV、45Si2MnTi)540冷拉钢筋Ⅰ级(d≤12)280Ⅱ级(d≤25)(d=28～40)450430Ⅲ级500Ⅳ级700冷轧带肋钢筋LL550(d=4～12)550LL650(d=4～6)650LL800(d=5)800热处理钢筋40Si2Mn(d=6)48Si2Mn(d=8.2)45Si2Cr(d=10)1470注：Ⅲ级K20MnSi钢筋系余热处理钢筋。3.2.3钢筋抗拉强度设计值fy或fpy及钢筋抗压强度设计值f′y或f′py，应分别按表3.2.3-1及表3.2.3-2采用。若设计中仍采用冷拔低碳钢丝，则其强度设计值可按照有关规范的规定采用。表3.2.2-2钢丝、钢绞线强度标准值(N/mm2)种类fptk碳素钢丝φ4、φ5φ6φ7、φ8、φ91470、1570、1670、17701570、16701470、1570刻痕钢丝φ5、φ71470、1570钢绞线二股(2φ5)d=10(2φ6)d=121720三股(3φ5)d=10.8(3φ6)d=12.91720七股(7φ3)d=9.0(7φ4)d=12.0(7φ5)d=15.01670、17701570、16701470、1570d=9.5d=11.1d=12.7d=15.21860186018601720、1820、1860注：1.碳素钢丝和刻痕钢丝系指GB5223—95《预应力混凝土用钢丝》中的消除应力的高强度圆形钢丝。2.根据国家标准，同一规格的钢丝(钢绞线)有不同的强度级别，因此表中对同一规格的钢丝(钢绞线)列出了相应的fptk值，在设计中可自行选用。3.钢绞线直径d系指钢绞线截面的外接圆直径，即公称直径。表3.2.3-1钢筋强度设计值(N/mm2)种类fy或fpyfy或fpy热轧钢筋Ⅰ级(Q235)210210Ⅱ级［20MnSi、20MnNb(b)］310310Ⅲ级(20MnSiV、20MnTi、K20MnSi)360360Ⅳ级(40Si2MnV、45SiMnV、45Si2MnTi)500400冷拉钢筋Ⅰ级(d≤12)250210Ⅱ级(d≤25)(d=28～40)380360310310Ⅲ级420360Ⅳ级580400冷轧带肋钢筋LL550(d=4～12)360360LL650(d=4～6)430380LL800(d=5)530380热处理钢筋40Si2Mn(d=6)48Si2Mn(d=8.2)45Si2Cr(d=10)1000400注：1.在钢筋混凝土结构中，轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉强度设计值大于310N/mm2时，仍应按310N/mm2取用；其他构件的钢筋抗拉强度设计值大于360N/mm2时，仍应按360N/mm2取用；对于直径大于12mm的Ⅰ级钢筋，如经冷拉，不得利用冷拉后的强度。2.成盘供应的LL550级冷轧带肋钢筋经机械调直后，抗拉及抗压强度设计值应降低20N/mm2。3.结构构件中配有不同种类的钢筋时，每种钢筋根据其受力情况应采用各自的强度设计值。表3.2.3-2钢丝、钢绞线强度设计值(N/mm2)种类fpyf′py碳素钢丝φ4～φ9fpyk=17701200400fpyk=16701130fpyk=15701070fpyk=14701000刻痕钢丝φ5、φ7fpyk=15701070360fpyk=14701000钢绞线二股fpyk=17201170360三股fpyk=17201170360七股fpyk=18601260360fpyk=18201240fpyk=17701200fpyk=17201170fpyk=16701130fpyk=15701070fpyk=14701000注：当碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线的强度标准值不符合表3.2.2-2的规定时，其强度设计值应进行换算。3.2.4钢筋弹性模量Es应按表3.2.4采用。表3.2.4钢筋弹性模量(N/mm2)种类EsⅠ级钢筋、冷拉Ⅰ级钢筋2.1×105Ⅱ级钢筋、Ⅲ级钢筋、Ⅳ级钢筋、热处理钢筋、碳素钢丝2.0×105冷轧带肋钢筋1.9×105冷拉Ⅱ级钢筋、冷拉Ⅲ级钢筋、冷拉Ⅳ级钢筋、刻痕钢丝、钢绞线1.8×105注：钢绞线也可采用实测的弹性模量。 4基本设计规定4.1一般规定4.1.1本规范采用概率极限状态设计原则，以分项系数设计表达式进行设计。4.1.2水工混凝土结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。设计时，应根据承载能力及正常使用极限状态的要求，分别按下列规定进行计算和验算：(1)承载能力及稳定：所有结构构件均应进行承载能力计算；必要时尚应进行结构的抗倾、抗滑及抗浮验算；对需要抗震设防的结构，尚应进行结构的抗震承载能力计算。(2)变形：对使用上需控制变形值的结构构件，应进行变形验算。(3)抗裂或裂缝宽度：对使用上要求进行裂缝控制的结构构件，应进行抗裂或裂缝宽度验算。4.1.3水工混凝土结构设计时，应根据SDJ12—78《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)》的规定，按水工建筑物的级别，采用不同的水工建筑物的结构安全级别。水工建筑物的结构安全级别按表4.1.3划分为三级。表4.1.3水工建筑物结构安全级别水工建筑物级别水工建筑物的结构安全级别1Ⅰ2，3Ⅱ4，5Ⅲ 对有特殊安全要求的水工建筑物，其结构安全级别应经专门研究确定。结构及结构构件的结构安全级别，可根据其在水工建筑物中的部位、本身破坏对水工建筑物安全影响的大小，采用与水工建筑物的结构安全级别相同或降低一级，但不得低于Ⅲ级。4.1.4结构设计时，应根据结构在施工、安装、运行、检修等不同时期可能出现的不同结构体系、作用(荷载)和环境条件，按以下三种设计状况设计：①持久状况；②短暂状况；③偶然状况。三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计。对持久状况尚应进行正常使用极限状态设计，对短暂状况可根据需要进行正常使用极限状态设计，对偶然状况可不进行正常使用极限状态设计。4.1.5按承载能力极限状态设计时，应考虑下列两种作用(荷载)效应组合：①基本组合；②偶然组合。按正常使用极限状态设计时，应考虑下列两种作用(荷载)效应组合：①短期组合；②长期组合。4.1.6对预制构件进行施工吊装验算时，预制构件自重应计入动力系数，动力系数可取为1.5；根据构件吊装时的实际受力情况，也可适当增减。4.1.7无法按杆件结构力学方法求得截面内力的钢筋混凝土结构，可由弹性力学分析方法求得截面的应力图形面积以确定配筋数量；或按钢筋混凝土有限元方法进行分析。4.1.8建筑物在施工和运行期间，如温度的变化对建筑物有较大影响时，应进行温度应力计算，并宜采用构造措施和施工措施以消除或减少温度应力。使用中允许出现裂缝的钢筋混凝土结构构件，在计算温度应力时，应考虑裂缝开展而使构件刚度降低的影响。4.1.9在水工建筑物设计中，必要时应考虑作用在构件截面上的渗透压力，并宜采用专门的排水、防渗、止水措施，以降低渗透压力。4.1.10水工混凝土结构所处的环境条件可分为下列四个类别：一类——室内正常环境；二类——露天环境，长期处于地下或水下的环境；三类——水位变动区，或有侵蚀性地下水的地下环境；四类——海水浪溅区及盐雾作用区，潮湿并有严重侵蚀性介质作用的环境。注：1.大气区与浪溅区的分界线为设计最高水位加1.5m；浪溅区与水位变动区的分界线为设计最高水位减1.0m；水位变动区与水下区的分界线为设计最低水位减1.0m。盐雾作用区为离海岸线500m范围内的地区；2.冻融比较严重的三类环境条件的建筑物，可将其环境类别提高为四类。4.2承载能力极限状态计算规定4.2.1对于基本组合，应采用下列极限状态设计表达式：(4.2.1)式中γ0——结构重要性系数，对结构安全级别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级的结构及构件，可分别取1.1，1.0，0.9；ψ——设计状况系数，对应于持久状况、短暂状况、偶然状况，可分别取1.0，0.95，0.85；S(·)——作用(荷载)效应函数；R(·)——结构构件抗力函数；γd——结构系数，按表4.2.1取用；γG——永久作用(荷载)分项系数，按附录B取用；γQ——可变作用(荷载)分项系数，按附录B取用；Gk——永久作用(荷载)标准值；Qk——可变作用(荷载)标准值；fd——材料强度设计值，按表3.1.4、表3.2.3-1及表3.2.3-2取用；ak——结构构件几何参数的标准值。注：本规范的承载能力极限状态计算的有关条文中，所有内力设计值(N、M、V、T等)系指由各作用(荷载)标准值乘以相应的作用(荷载)分项系数后所产生的效应总和并再乘以结构重要性系数γ0及设计状况系数ψ后的值。表4.2.1承载能力极限状态计算时的结构系数γd值表素混凝土结构钢筋混凝土及预应力混凝土结构受拉破坏受压破坏2.001.301.20注：1.承受永久作用(荷载)为主的构件，结构系数γd应按表中数值增加0.05，但承受土重和土压力为主的构件可不增加。2.对新型结构，结构系数γd可适当提高。4.2.2对于偶然组合，极限状态设计表达式宜按下列原则确定：(1)偶然作用分项系数可取为1.0；(2)参与组合的某些可变作用，可根据各类水工建筑物设计规范的规定作适当折减；(3)结构系数γd值可按表4.2.1的规定取用。4.3正常使用极限状态验算规定4.3.1结构构件正常使用极限状态应分别按作用(荷载)效应的短期组合和长期组合进行设计。对于短期组合，应采用下列设计表达式：γ0Ss(Gk，Qk，fk，ak)≤c1/γd3(4.3.1-1)对于长期组合，应采用下列设计表达式：γ0Sl(Gk，ρQk，fk，ak)≤c2/γd4(4.3.1-2)上二式中c1、c2——结构的功能限值；Ss(·)、Sl(·)——作用(荷载)效应短期组合和长期组合时的功能函数；fk——材料强度标准值，按表3.1.3、表3.2.2-1及表3.2.2-2取用；ρ——可变作用标准值的长期组合系数，可参照有关荷载规范的规定及工程经验取用；γd3、γd4——正常使用极限状态短期组合、长期组合的结构系数。注：本规范的正常使用极限状态计算的有关条文中，荷载效应短期组合时的内力值(Ns、Ms等)系指由各作用(荷载)标准值所产生的效应总和并乘以结构重要性系数γ0后的值；荷载效应长期组合时的内力值(Nl、Ml等)系指由各作用(荷载)标准值并考虑荷载长期组合系数后所产生的效应总和再乘以结构重要性系数γ0后的值。4.3.2钢筋混凝土结构构件设计时，应根据使用要求进行不同的裂缝控制验算。(1)抗裂验算：承受水压的轴心受拉构件、小偏心受拉构件以及发生裂缝后会引起严重渗漏的其它构件，应进行抗裂验算。如有可靠防渗措施或不影响正常使用时，也可不进行抗裂验算。抗裂验算时，结构构件受拉边缘的拉应力不应超过以混凝土拉应力限制系数αct控制的应力值，对于荷载效应的短期组合，αct取为0.85；对于长期组合，αct取为0.7。(2)裂缝宽度验算：需进行裂缝宽度验算的结构构件，应按荷载效应的短期组合和长期组合两种情况分别进行验算，其最大裂缝宽度计算值不应超过表4.3.2所规定的允许值。表4.3.2钢筋混凝土结构构件最大裂缝宽度允许值(mm)环境条件类别最大裂缝宽度允许值短期组合长期组合一0.400.35二0.300.25三0.250.20四0.150.10注：1.当结构构件承受水压且水力梯度i＞20时，表列数字宜减小0.05。2.结构构件的混凝土保护层厚度大于50mm时，表列数字可增加0.05。3.若结构构件表面设有专门的防渗面层等防护措施时，最大裂缝宽度允许值可适当加大。4.3.3预应力混凝土结构构件设计时，应按表4.3.3根据环境条件类别和预应力钢筋种类选用不同的裂缝控制等级：一级——严格要求不出现裂缝的构件，按荷载效应的短期组合进行计算，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。二级——一般要求不出现裂缝的构件，按荷载效应的短期组合和长期组合分别进行计算，构件受拉边缘混凝土允许产生拉应力，但拉应力不应超过以混凝土拉应力限制系数αct控制的应力值。αct值见表4.3.3。三级——允许出现裂缝的构件，按荷载效应的短期组合和长期组合两种情况分别进行计算，最大裂缝宽度计算值不应超过表4.3.3所列的允许值。表4.3.3预应力混凝土构件裂缝控制等级、混凝土拉应力限制系数及最大裂缝宽度允许值环境条件类别钢筋种类冷拉Ⅱ级钢筋冷拉Ⅲ级钢筋冷拉Ⅳ级钢筋碳素钢丝刻痕钢丝钢绞线热处理钢筋冷轧带肋钢筋一三级0.2mm(0.15mm)二级αct=0.7(0.4)二二级αct=0.7(0.4)二级αct=0.5(0.3)三二级αct=0.5(0.3)一级四一级一级注：1.表中数值为荷载效应短期组合的数据，括号内数值为长期组合的数据。2.当有可靠的论证时，预应力混凝土构件的抗裂要求可适当放宽。4.3.4受弯构件的最大挠度应按荷载效应的短期组合和长期组合两种情况分别进行验算，其计算值不应超过表4.3.4规定的允许值。表4.3.4受弯构件的允许挠度项次构件类型允许挠度(以计算跨度l0计算)短期组合长期组合1吊车梁：手动吊车电动吊车l0/500l0/600——2渡槽槽身：当l0≤10m时当l0＞10m时l0/400l0/500l0/450l0/5503工作桥及启闭机下大梁l0/400—4屋盖、楼盖当l0＜7m时当7m≤l0≤9m时当l0＞9m时 l0/200l0/250l0/300 l0/250l0/300l0/400注：1.如果构件制作时预先起拱，则在验算最大挠度值时，可将计算所得的挠度减去起拱值。2.悬臂构件的允许挠度值按表中相应数值乘2取用。3.对预应力混凝土构件尚可减去预加应力所产生的反拱值。4.4结构耐久性要求4.4.1设计永久性建筑物时，应满足结构的耐久性要求。设计时可按结构所处的环境类别提出相应的耐久性要求。也可根据结构表层保护措施的实际情况及预期的施工质量控制水平，将环境类别适当提高或降低，但不应低于一类，也不应高于四类。临时性建筑物及大体积结构的内部混凝土可不提出耐久性要求。4.4.2混凝土强度等级不宜低于表4.4.2所列数值。4.4.3钢筋混凝土与预应力混凝土结构的混凝土水灰比不宜大于表4.4.3所列数值。素混凝土结构的最大水灰比可按表4.4.3所列数值增大0.05。表4.4.2混凝土最低强度等级环境条件类别素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土Ⅰ级钢筋Ⅱ、Ⅲ级钢筋热轧钢筋、冷轧带肋钢筋高强钢丝、热处理钢筋一C10C15C20C30C40二C15C15C20C30C40三C15C20C25C35C40四C20C25C30C35C40注：1.桥面及处于露天的梁、柱结构，混凝土强度等级不宜低于C25。2.有抗冲耐磨要求的部位，应进行专门研究确定，且混凝土强度等级不应低于C25。表4.4.3混凝土最大水灰比环境条件类别最大水灰比环境条件类别最大水灰比一0.65三0.55二0.60四0.45注：1.结构类型为薄壁或薄腹构件时，最大水灰比宜适当减小。2.处于三、四类环境条件又受冻严重或受冲刷严重的结构，最大水灰比应按照《水工建筑物抗冰冻设计规范》的规定执行。3.承受水力梯度较大的结构，最大水灰比宜适当减小。4.4.4混凝土的水泥用量不宜少于表4.4.4所列数值。表4.4.4混凝土的最小水泥用量(kg/m3)环境条件类别最小水泥用量素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土一200220280二230260300三270300340四300360380注：当掺加有效外加剂及高效掺合料时，最小水泥用量可适当减小。4.4.5对于有抗渗性要求的结构，混凝土应满足有关抗渗等级的规定。混凝土抗渗等级按28d龄期的标准试件测定，混凝土抗渗等级分为：W2、W4、W6、W8、W10、W12六级。根据建筑物开始承受水压力的时间，也可利用60d或90d龄期的试件测定抗渗等级。结构所需的混凝土抗渗等级应根据所承受的水头、水力梯度以及下游排水条件、水质条件和渗透水的危害程度等因素确定，并不得低于表4.4.5的规定值。表4.4.5混凝土抗渗等级的最小允许值项次结构类型及运用条件抗渗等级1大体积混凝土结构的下游面及建筑物内部W22大体积混凝土结构的挡水面H＜30W4H=30～70W6H=70～150W8H＞150W103素混凝土及钢筋混凝土结构构件其背水面能自由渗水者i＜10W4i=10～30W6i=30～50W8i＞50W10注：1.表中H为水头(m)，i为水力梯度。2.当结构表层设有专门可靠的防渗层时，表中规定的混凝土抗渗等级可适当降低。3.承受侵蚀水作用的结构，混凝土抗渗等级应进行专门的试验研究，但不得低于W4。4.埋置在地基中的结构构件(如基础防渗墙等)，可按照表中第3项的规定选择混凝土抗渗等级。5.对背水面能自由渗水的素混凝土及钢筋混凝土结构构件，当水头小于10m时，其混凝土抗渗等级可根据表中第3项降低一级。6.对严寒、寒冷地区且水力梯度较大的结构，其抗渗等级应按表中的规定提高一个等级。4.4.6混凝土抗冻等级按28d龄期的试件用快冻试验方法测定，分为F400、F300、F200、F150、F100、F50六级。经论证，也可用60d或90d龄期的试件测定。对于有抗冻要求的结构，应按表4.4.6根据气候分区、冻融循环次数、表面局部小气候条件、水分饱和程度、结构构件重要性和检修条件等选定抗冻等级。在不利因素较多时，可选用提高一级的抗冻等级。表4.4.6混凝土抗冻等级项次气候分区严寒寒冷温和年冻融循环次数(次)≥100＜100≥100＜100—1受冻后果严重且难于检修的部位(1)水电站尾水部位、蓄能电站进出口的冬季水位变化区，闸门槽二期混凝土，轨道基础；(2)冬季通航或受电站尾水位影响的不通航船闸的水位变化区；(3)流速大于25m/s、过冰、多沙或多推移质的溢洪道，或其它输水部位的过水面及二期混凝土；(4)冬季有水的露天钢筋混凝土压力水管、渡槽、薄壁闸门井F300F300F300F200F1002受冻后果严重但有检修条件的部位(1)大体积混凝土结构上游面冬季水位变化区；(2)水电站或船闸的尾水渠及引航道的挡墙、护坡；(3)流速小于25m/s的溢洪道、输水洞、引水系统的过水面；(4)易积雪、结霜或饱和的路面、平台栏杆、挑檐及竖井薄壁等构件F300F200F200F150F503受冻较重部位(1)大体积混凝土结构外露的阴面部位；(2)冬季有水或易长期积雪结冰的渠系建筑物F200F200F150F150F504受冻较轻部位(1)大体积混凝土结构外露的阳面部位；(2)冬季无水干燥的渠系建筑物；(3)水下薄壁构件；(4)流速大于25m/s的水下过水面F200F150F100F100F505水下、土中及大体积内部的混凝土F50F50———注：1.气候分区划分标准为：严寒：最冷月平均气温低于-10℃；寒冷：最冷月平均气温高于-10℃，但低于-3℃；温和：最冷月平均气温高于-3℃。2.冬季水位变化区是指运行期可能遇到的冬季最低水位以下0.5～1m至冬季最高水位以上1m(阳面)、2m(阴面)、4m(水电站尾水区)的部位。3.阳面指冬季大多为睛天，平均每天有4h阳光照射，不受山体或建筑物遮挡的表面，否则均按阴面考虑。4.最冷月平均气温低于-25℃地区的混凝土抗冻等级应根据具体情况研究确定。5.在无抗冻要求的地区，混凝土抗冻等级也不宜低于F50。4.4.7抗冻混凝土必须掺加引气剂。其水泥、掺合料、外加剂的品种和数量，水灰比、配比及含气量等应通过试验确定或按照《水工建筑物抗冰冻设计规范》选用。4.4.8对于接触侵蚀性介质的结构，应采用抗侵蚀性水泥，或同时采用特殊防护措施等。对遭受高速水流空蚀的部位，应采用合理的结构型式、改善通气条件、提高混凝土密实度、严格控制结构表面的平整度或设置专门防护面层等措施。在有泥沙磨蚀的部位，应采用质地坚硬的骨料、降低水灰比、提高混凝土强度等级、改进施工方法，必要时还应采用耐磨护面材料。4.4.9结构的型式应有利于排去局部积水，避免水气凝聚于区间。当环境条件类别为三、四类时，不宜采用薄壁和薄腹的结构型式。5素混凝土结构构件承载能力极限状态计算5.1一般规定5.1.1素混凝土不得用于轴心受拉或偏心受拉构件。当裂缝形成会导致破坏、导致不允许的变形或破坏结构的抗渗性能时，不应采用素混凝土受弯构件或合力作用点超出截面范围的偏心受压构件。经论证，围岩中的隧洞衬砌等可不受上述规定的限制。5.1.2对素混凝土结构构件应进行下列计算：(1)承载能力计算，包括结构稳定性验算；(2)承受局部荷载部位的局部受压计算。5.2受压构件5.2.1素混凝土受压构件的承载力计算，应根据结构的工作条件及轴向力至截面重心的距离e0值的大小，选择下列两种方法之一进行：(1)不考虑混凝土受拉区作用，仅对受压区承载力进行计算；(2)考虑混凝土受拉区作用，对受拉区和受压区承载力同时进行计算。对于没有抗裂要求的构件，当e0＜0.4y′c时，可按第一种方法计算；当0.4y′c≤e0≤0.8y′c时，也可按第一种方法进行计算，并应在混凝土受拉区配置构造钢筋，其配筋量不少于构件截面面积的0.05%，但每米宽度内的钢筋截面面积不大于1500mm2。如能满足第二种计算方法的要求，则可不配置此项构造钢筋。对于有抗裂要求的构件(例如承受水压的构件)或没有抗裂要求而e0＞0.8y′c的构件，应按第二种方法计算。y′c为截面重心至受压区边缘的距离。5.2.2当计算素混凝土受压构件的正截面承载力而不考虑混凝土受拉区作用时，假定受压区的法向应力图形为矩形，其应力值等于混凝土的轴心抗压强度设计值，此时，轴向力作用点与受压区混凝土合力点相重合。对称于弯矩作用平面的任意截面的受压构件，其受压承载力应按下式计算：(5.2.2-1)受压区高度x应按下列条件确定：ec=e0(5.2.2-2)此时，e0尚应符合下列要求：e0≤0.8y′c(5.2.2-3)矩形截面的受压构件，其受压承载力应按下列公式计算(图5.2.2)：(5.2.2-4)上四式中N——轴向力设计值；——素混凝土构件的稳定系数，按表5.2.2-1采用；fc——混凝土轴心抗压强度设计值，按表3.1.4采用；A′c——混凝土受压区的截面面积；γd——素混凝土结构受压破坏的结构系数，按表4.2.1采用；ec——混凝土受压区的合力点至截面重心的距离；e0——轴向力作用点至截面重心的距离；y′c——截面重心至受压区边缘的距离；b——矩形截面宽度；h——矩形截面高度。图5.2.2矩形截面的素混凝土受压构件受压承载力计算图表5.2.2-1素混凝土结构构件的稳定系数jl0/b＜44681012141618202224262830l0/i＜1414212835424956637076839097104j1.000.980.960.910.860.820.770.720.680.630.590.550.510.470.44注：表中b为矩形截面的边长，其取值对轴心受压构件为短边尺寸，对偏心受压构件为弯矩作用平面的截面高度。i为任意截面的回转半径，其取值对轴心受压构件为最小回转半径，对偏心受压构件为弯矩作用平面的回转半径。l0为构件计算长度，按表5.2.2-2采用。 表5.2.2-2构件的计算长度构件及两端约束情况计算长度l0直杆两端固定0.5l一端固定，一端为不移动的铰0.7l两端均为不移动的铰1.0l一端固定，一端自由2.0l拱三铰拱0.58S双铰拱0.54S无铰拱0.36S注：l—构件支点间长度；S—拱轴线长度。5.2.3当计算素混凝土受压构件的正截面承载力，考虑混凝土受拉区的作用时，应对受拉区和受压区承载力分别进行计算。受拉区承载力按下式计算：(5.2.3-1)受压区承载力按下式计算：(5.2.3-2)对矩形截面，受拉区和受压区承载力分别按下列公式计算：(5.2.3-3)(5.2.3-4)上四式中Wt——截面受拉边缘的弹性抵抗矩；Wc——截面受压边缘的弹性抵抗矩；γd——素混凝土结构的结构系数，根据受拉破坏、受压破坏分别采用表4.2.1中的有关值；A——构件截面面积；γm——截面抵抗矩的塑性系数，按附录C采用；ft——混凝土轴心抗拉强度设计值，按表3.1.4采用。5.2.4素混凝土偏心受压构件，除应计算弯矩作用平面的受压承载力外，还应按轴心受压构件验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力。此时，不考虑弯矩作用，但应考虑稳定系数φ的影响。5.3受弯构件5.3.1素混凝土受弯构件的正截面承载力，应按下列公式计算：对称于弯矩作用平面的任意截面(5.3.1-1)矩形截面(5.3.1-2)上二式中M——弯矩设计值；γd——素混凝土结构受拉破坏的结构系数，按表4.2.1采用。5.4局部受压5.4.1素混凝土构件的局部受压承载力应按下列公式计算：(5.4.1-1)(5.4.1-2)如果在局部受压区还有非局部荷载作用时，应按下列公式计算：(5.4.1-3)式中Fl——局部受压的轴向力设计值；Al——局部受压面积；γd——素混凝土结构受压破坏的结构系数，按表4.2.1采用；ω——荷载分布的影响系数：当局部受压区内的荷载为均匀分布时，取ω=1.0；当局部荷载为非均匀分布时(如梁、过梁等的端部支承面)，取ω=0.75；σ——非局部荷载设计值所产生的压应力；β——混凝土局部受压时的强度提高系数；Ab——混凝土局部受压时的计算底面积，可根据局部受压面积与计算底面积同心对称的原则确定，可按图5.4.1取用。图5.4.1确定局部受压计算底面积Ab示意图5.5素混凝土结构构造钢筋5.5.1素混凝土结构在截面尺寸急剧变化处、孔口周围及遭受高速水流剧烈冲刷的表面应设置构造钢筋。5.5.2对于遭受剧烈气温或湿度变化作用的素混凝土结构表面，宜配置构造钢筋网，其主要受约束方向的钢筋数量可采用构件截面面积的0.04%，但每米内不多于1200mm2；钢筋以小直径的为宜，间距不宜大于250mm。6钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算6.1正截面承载力计算的一般规定6.1.1正截面承载力计算方法的基本假定为：(1)截面应变保持平面。(2)不考虑混凝土的抗拉强度。(3)混凝土轴心受压的应力应变关系曲线为抛物线，其极限压应变取0.002，相应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值fc。对非均匀受压构件，当压应变εc≤0.002时，应力与应变关系曲线为抛物线；当压应变εc＞0.002时，应力应变关系呈水平线，其极限压应变εcu取0.0033，相应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值fc。(4)钢筋应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。受拉钢筋的允许极限拉应变取0.01。6.1.2混凝土非均匀受压区的应力图形可简化为等效的矩形应力图，其高度取等于按平截面假定所确定的中和轴高度乘以系数0.8，矩形应力图的应力取为fc。6.1.3受拉钢筋和受压区混凝土同时达到其强度设计值时的相对界限受压区计算高度ξb按下式计算：(6.1.3)式中ξb——相对界限受压区计算高度；fy——受拉钢筋的强度设计值，按表3.2.3-1确定；Es——钢筋弹性模量，按表3.2.4确定；h0——截面的有效高度；xb——界限受压区计算高度。注：1.当采用冷轧带肋钢筋时，式(6.1.3)分母中的1应改为1.6；2.在截面受拉区内配置有不同种类的钢筋的受弯构件，其相对界限受压区高度应分别计算，并取其较小值。6.1.4钢