12水工混凝土结构设计规范.doc
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1、中华人民共和国行业标准水工混凝土结构设计规范SLT 19196主编单位:西北勘测设计研究院批准部门:中华人民共和国水利部中国水利水电出版社1997 北 京中华人民共和国水利部关于批准发布水工混凝土结构设计规范SLT 19196的通知水科技1997 50号部直属各单位,各省、自治区、直辖市水利(水电)厅(局):根据部水利水电技术标准制、修订计划,由水利水电规划设计总院主持,以西北勘测设计研究院为主编单位编制的水工混凝土结构设计规范,经审查批准为水利行业推荐性标准,并予以发布。标准的名称与编号为:水工混凝土结构设计规范SLT19196该标准自1997年5月1日起实施。考虑到各单位的实际情况,原水工
2、钢筋混凝土结构设计规范SDJ2078仍可继续执行,但应创造条件尽快使用新规范。各单位在标准实施过程中,注意总结经验,如有问题请函告主持部门,并由其负责解释。标准文本由中国水利水电出版社出版发行。一九九七年二月十三日1 总 则101 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。102 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。103 本规范是根据国家标准(水利水电工程结构可靠度设计统一标准(GB5019994)规定的原则制订的。11 04 当水工建筑物有专门的设计规范时,尚应符合专
3、门规范的有关要求。2 3 467993 材 料31 混凝土31二 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。312 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 28 d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Nmm平计)表示。313 混凝土强度标准值应按表313采用。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 60 d或 90 d龄
4、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。314 构件设计时,混凝土强度设计值应按表314采用。10315 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接合料与外加剂。32钢 筋321 钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋,应按下列规定选用二(1)普通钢筋宜采用1级、2级、付级钢筋和LL550级冷带肋钢筋,也可采用冷拉1级(d12 mm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2 、3 、4 级钢筋。11对中小型构件中的预应力钢筋宜采
5、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。322 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12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322-1及表3222采用。若设计中仍采用冷拔低碳钢丝,则强度标准值可按照有关规范的规定采用。1414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。153基本设计规定41 一般规定411 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。412 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
6、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。413 水工混凝土结构设计时,应根据水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(SDJ1278)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。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。
7、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16水工建筑物的结构安全级别按表413划分为三级。别相同或降低一级,但不得低于III级。41 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。415 按承载能力极限状态设计时,
8、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。416 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15;根据构件吊装时的实际受力情况,也可适当增减。417 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;或接钢筋混凝土有限元方法进行分析。17418 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
9、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。419 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。4110 水工混凝土结构所处的环境条件可分为下列四个类别;一类一室内正常环境;二类露夭环境,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:大气区与浪溅区的分界线为设计最高水位加15m ;浪溅区与水位变动区的分界线为设计最高水位减 10 m;水位变动区与水下区的分界线为设计最低水位减10m。盐雾作用区为离海岸线
10、 500 m范围内的地区。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。42 承载能力极限状态计算规定18421 对于基本组合,应采用下列极限状态设计表达式:19422 对于偶然组合,极限状态设计表达式直接下列原则确定:(1)偶然作用分项系数可取为10;(2)参与组合的某些可变作用;可根据各类水i建筑物设计规范的规定作适当折减;43 正常使用极限状态验算规定43二 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:432 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
11、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(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20裂缝宽度计算值不应超过表432所规定的允许值。433 预应力混凝土结构构件设计时,应按表433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
12、期组合分别进行计算;构件受拉边缘混凝土允许产生拉应21三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433所列的允许值。434 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434规定的允许值。44 结构耐久性要求44. 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。44
13、2 混凝土强度等级不宜低于表442所列数值。22443 钢筋混凝土与预应力混凝士结构的混凝土水灰比不宜大于表443所列数值。素混凝土结构的最大水灰比可按表所列数值增大005。444 混凝土的水泥用量不宜少于表444所列数值。445 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 28 d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 60 d或 90 d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
14、于表445的规定值。446 混凝土抗冻等级按 28 d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 90 d龄期的试件测定。232425对于有抗冻要求的结构,应按表446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。447 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。448 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
15、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。在有泥砂磨蚀的部位,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。26449 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。275 素混凝土结构构件承载能力极限状态计算5l 一 般 规 定51l 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
16、范围的偏心受压构件。如经论证,围岩中的隧洞衬砌等也可不受上述规定的限制。512 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(2)承受局部荷载部位的局部受压计算。28522 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,其受庄承载力应按下列公式计算:293055 素混凝土结构构造钢筋551 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。31552 对于遭受
17、剧烈气温或湿度变化作用的素混凝土结构表面,32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004,但每米内不多于1200 mm平方钢筋以小直径的为宜,间距不宜大于 250mm。336 钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算61 正截面承载力计算的一般规定611 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)棍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0002,相应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计(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001612 混凝土非均
18、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注:当采用冷轧带肋钢筋时,公式(6l3)分母中的1应改为16;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。614 钢筋应力可根据截面应变保持平面的假定计算,也可按下列公式计算:62 正截面受弯承载力计算34621 矩形截面或翼缘位于受拉边的T形截面受弯构件,其正36按上述公式计算T形截面受弯构件时,混凝土受压区的高度仍应符合公式(6、213)、式(62l4)的要求。623T形及倒L形截面受弯构件位于受压区的翼缘计算宽度626 环形和圆形截面受弯构件的正截
19、面受弯承载力,应按636和637的规定进行计算,但应在公式(636-1)和式625 在计算中考虑受压区钢筋且不符合公式(6214)的条件时,正截面受弯承载力可按下列公式计算:37627 双向受弯构件的正截面受弯承载力计算,当内、外弯矩作用平面相重合时;应按6l,1614的规定进行。矩形、倒L形和T形截面的双向受弯构件,当内、外弯矩作用平面相重合时,也可按附录D的近似方法计算。当内、外弯矩作用平面不相重合时,除按本条的规定计算正截面受弯承载力外,还应进行受剪扭承载力计算。63 正截面受压承载力计算37631 轴心受压构件,当配有箍筋或在纵向钢筋上焊有横向钢筋时,其正截面受压承载力应按下列公式计算
20、(图631):注:配置螺旋式或焊接环式间接钢筋的轴心受压柱,其正截面受压承载力可参照有关规范进行计算。38632 矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力应按下列公式计算(图632):39对称配筋和非对称配筋的矩形截面小偏心受压构件,也可按附录E的简化方法计算。40634T形截面偏心受压构件,当翼缘位于截面的较大受压边缘时,其正截面受压承载力应按下列规定计算:41在正截面受压承载力计算中应考虑翼缘受压部分的作用;翼缘计算宽度和应遵守第623条的规定。对翼缘位于截面受拉边或受压较小边的小偏心受压构件,尚应按下列公式进行验算:式中A构件截面面积;注:本条适用于沿截面腹部均匀配置纵向钢筋的数量每侧不少于
21、4根的矩形、T形或1形截面。42636 沿周边均匀配置纵向钢筋的环形截面钢筋混凝土偏心受压构件(图636),其正截面受压承载力可按下列公式计算:43注:本条适用于截面内纵向钢筋数量不少干6根,间距不大于 300 mm的情况。44638 计算偏心受压构件时,应考虑构件在弯矩作用平面内挠曲对轴向力偏心距的影响,此时,应将轴向力对截面重心的偏心45639 偏心受压构件除应计算弯矩作用平面的受压承载力以外,尚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6310 对具有两个互相垂直的对称轴的矩形、l形截面钢筋混凝土双向偏心受压构件,其正截面受压承载力可按下列公式计算(图6310):当纵向钢筋为
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- 国家行业标准规范 水利工程、行业标准、国家标准、工程建设、规程规范、施工规范、设计规范。
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