DL/T5057-2009水工混凝土结构设计规范
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本标准适用于水电水利工程中的素混凝土、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(不含坝内孔洞、闸门门槽等)、轻骨料混凝土及其他特种混凝土结构的设计。
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。
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。
白砂糖标准设计基准期 design reference period
为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时 间参数。
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设计规定的结构或构件不需进行大修即可按其预定目的使用 的时期。
作用(何)action(load) 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
永久作用(荷载) permanent action (load)
在设计基准期内量值不随时简变化,或其变化与平均值相比 可以忽略不计的作用(荷载)。永久作用(荷载)中的直接作用也 称恒荷载。
偶然作用(荷载) accidental action (load
在设计基准期内出现的概率很小,而一且出现,其量值很大 且持续时间很短的作用(荷载)。
作用(荷载)效应effectofaction(load) 作用(荷载)引起的结构或构件的内力、变形等,
设计状况designsituation
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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。
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
短暂状况transientdesign situation
按承载能力极限状态设计时,持久状况或短暂状况下,永久 (荷载)与可变作用(荷载)效应的组合。
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。
按正常使用极限状态验算时,对永久作用(荷载)、可变作用 (荷载)均采用标准值为作用(荷载)代表值的组合。
作用(荷载)标准值 characteristic value of action (load)
按基准期作用(荷载)最大值的概率分布的某一分位值确定。 3.1.21 作用(荷载)设计值designvalueofaction(load) 作用(荷载)标准值乘以作用(荷载)分项系数后的值。 3.1.22 材料强度标准值characteristicvalueofmaterial strength 结构或构件设计时,采用的材料强度的基本代表值。按符 规定质量的材料强度的概率分布的某一分位值确定。
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。
结构系数structural factor
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 数未能考虑到的其他各种因素的变异性的系数。
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在设计使用年限内,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。
相对界限受压区计算高度ratio of rectangularstress block
相对界限受压区计算高度ratioof rectangularstressblock calculated depthtoeffective depthin balanced condition
纵向受拉钢筋屈服和受压区混凝土破坏同时发生时的混凝土 受压区计算高度与截面有效高度的比值。
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。
厚板thickslab
厚板thickslab
跨高比l。/h<5的板。
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prestressed concrete structure
由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应 的混凝士制成的结构。
(荷载)和作用(荷载)效应及承
M、N、 T、 VI 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o及设计状况系数后的弯矩、轴向 力、扭矩、剪力设计值: Mk、Nk一一由各作用(荷载)标准值所产生的效应总和并 一
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a、a 纵向受拉钢筋合力点、纵向受压钢筋合力点至截面 近边的距离; 截面近边的距离:
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3.5计算系数及其他符号
3.5计算系数及其他符号
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Pv—一间接钢筋的体积配筋率;箍筋的体积配筋率; Φ—轴心受压构件的稳定系数; 0 一荷载分布的影响系数。
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4.0.1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、确保质量,特制订 本标准。 4.0.2本标准是根据GB50199规定的原则制订的。 4.0.3采用本标准设计时,水工建筑物级别应按DL5180的规定 执行,施工质量应符合DL/T5144和DL/T5169的要求。 4.0.4采用本标准设计时,作用(荷载)代表值(标准值)可按 DL5073和DL5077的规定取用,但作用分项系数应按本标准的 规定取用。 4.0.5水工混凝土结构的设计,险应符合本标准外,尚应符合国 家行:关性标的定。 4.0.6当水工建筑物有专门的设计标准时,尚应符合专门标准的 有关规定,
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5.1.1本标准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。 5.1.2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,应根据承载能力极限状态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、抗及抗浮稳定验算;需要抗震设 方,尚应进个给构秘件日抗震款验算木取抗震个 造设防措施。 2变形:使用上需要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: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控制验算。 5.1.3水工混凝土结构设计时,应根据GB50201和DL5180的 规定,按水工建筑物的级别采用不同的结构安全级别。结构安全 级别与水工建筑物级别的对应关系应按表5.1.3采用。不同结构安 全级别的结构重要性系数%不应小于表5.1.3所列的相应数值。
水工建筑物结构安全级别及结构重要性
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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,应根据其在水工建 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ⅢI级。
研究确定。结构及结构构件的结构安全级别,应根据其在水工建 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。 5.1.4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作用(荷载)、结构体系和环境条件,按以下三 种设计状况进行设计: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。对于持久状
时期可能出现的不同作用(荷载)、结构体系和环境条件,按以下三 种设计状况进行设计: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。对于持久状 况尚应进行正常使用极限状态设计,对于短暂状况可根据需要进 行正常使用极限状态设计,对于偶然状况可不进行正常使用极限 状态设计。
5.1.5按承载能力极限状态设计时,应采用下列两种作用(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,虚采用标准组合(用于抗裂验算) 虑长作用的影响(用千裂度和技度验厚 5.1.6水工混凝土结构皮计时,作用(荷载)的代表值应按DL30/3 和DL5077的有关规定确定,但作用(荷载)分项系数的取值应 按5.1.7的规定确定。 5.1.7按承载能力极限状态设计时,作用(荷载)分项系数应按 DL5077的规定采用,但不应小于表5.1.7中的数值;按正常使用 极限状太设计时作用(益 分项系数均应取为10
5.1.5按承载能力极限状态设计时,应采用下列两种作用(荷载)
5.1.7按承载能力极限状态设计时,作用(荷载)分项系数应按
表5.1.7作用(荷载)分项系数
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5.1.8预制构件施工阶段的验算应包括制作、运输、吊装时相应 荷载的作用。吊装验算时,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。 5.1.9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,可按弹性力学分析方法求得的截面应力图形面积确定配筋数 量;对特别重要的结构还宜采用钢筋混凝土有限元方法进行分 析。 5.1.10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。充许出现裂缝的钢筋混凝土结构构件, 在计算温度应力时,应考虑裂缝开展对构件刚度降低和温度应力 减小的影响。 5.1.11在水工建筑物设计中,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、止水措施,以降低渗透压力。 .!.求混凝士结所的不境冬件了表5.112分为 关别。
表5.1.12环境条件类别
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5.2承载能力极限状态计算规定
5.2承载能力极限状态计算规定
5.2.1结构构件的承载能力极限状态,应按作用效应的基本组合 或偶然组合,采用下列极限状态设计表达式:
US≤R % R = R(fa,a)
式中: S一承载能力极限状态的作用效应组合的设计值,应按 5.2.2和5.2.3确定; R一一结构构件的抗力设计值,应按各种结构构件的承载力 计算公式确定; W一一设计状况买数,对应子·持久状况、短暂状况、偶然状 己,应分另(取为1.0、11.95)0.; %一 结构系数,应按表5.2.1采用; R(·)一 结构构件的抗力函数; ——材料强度设计值,应按6.1.4和6.2.3确定; 结构构件几何参数的标准值。
表5.2.1承载能力极限状态计算时的结构系数%值
5.2.2对于基本组合,作用效应组合的设计值S应按下列公式计 算:
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S = YgSGk + Yo1So1k + Y02So2k
Sck一永久作用效应的标准值; SQ1k 一一般可变作用效应的标准值; SQ2k一可控制的可变作用效应的标准值; G、%1、%2 2一一永久作用、一般可变作用、可控制的可变作用 的分项系数,应按5.1.7采用。 注:本标准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 %及设计状况系数后的值。 2.3对于偶然组合,作用效应组合的设计值S应按下列公式计 ,其中与偶然作用同时出现的某些可变作用,可对其标准值作 当折减:偶然组合中每次只老惠一种偶然作用:
5.2.3对于偶然组合,作用效应组合的设计值S应按下
算,其中与偶然作用同时出现的某些可变作用,可对其标准值作 适当折减:偶然组合中每次只考虑一种偶然作用:
S= G) ik +7oSt 1k +,St + YASAk
式中: SAk 偶然作用的代表值产生的效应,偶然作用的代表值可 按DL5073和DL5077的规定确定: Y 偶然作用分项系数,应按5.1.7采用。
5.3正常使用极限状态验算规定
5.3.1结构构件的正常使用极限状态,应采用下列极限状态设计 表达式:
式中: Sk一正常使用极限状态的作用效应组合值,按标准组合(用 于抗裂验算)或标准组合并考虑长期作用的影响(用 于裂缝宽度和挠度验算)进行计算;
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C一一结构构件达到正常使用要求所规定的变形、裂缝宽度 或应力等的限值。 注:本标准的正常使用极限状态计算的有关条文中,标准组合时的内 力值(Nk、M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%后的值。 5.3.2钢筋混凝士结构构件设计时,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他构件,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士 拉应力限制系数αc控制的应力值,对于标准组合,αct=0.85。 2裂缝宽度控制验算:需控制裂缝宽度的结构构件,应根据 5.1.12规定的环境条件类别,按标准组合并考虑长期作用的影响 进行裂缝宽度或钢筋应力的验算,构件正截面的最大裂缝宽度计 算值不应超过表5.3.2所规定的最大裂缝宽度限值
5.3.3预应力混凝土结构构件设计时,应按表5.3.3根据环境条
5.3.3预应力混凝土结构构件设计时,应按表5.3.3根据环境条 件类别选用不同的裂缝控制等级:
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一级一严格要求不出现裂缝的构件,按标准组合计算时, 构件受拉边缘混凝主不应产生拉应力。 二级一一一般要求不出现裂缝的构件,按标准组合计算时, 构件受拉边缘混凝士充许产生拉应力,但拉应力不应超过以混凝 土拉应力限制系数αc控制的应力值。αc取值见表5.3.3。 三级一一充许出现裂缝的构件,按标准组合并考虑长期作用 的影响计算时,构件的最大裂缝宽度计算值不应超过表5.3.3规定 的限值。
表5.3.3预应力混凝土构件裂缝控制等级、混凝士拉应力 限制系数及最大裂缝宽度限值
5.3.4受弯构件的最大挠度应按标准组合并考虑长期作用的影 响进行计算水产标准,其计算值不应超过表5.3.4规定的挠度限值,
5.3.4受弯构件的最大挠度应按标准组合并考虑长期作用的
表5.3.4受弯构件的挠度限值
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5.4.1设计永久性建筑物时高层标准规范范本,应满足结构的耐久性要求。
设计时可按结构所处的环境条件类别和设计使用年限提出相 应的耐久性要求。使用的混凝土掺合料、外加剂及提高耐久性的 其他材料,质量应符合国家相关标准。 设计使用年限为50年的结构,其耐久性要求应符合5.4.2~ 5.4.18的规定。设计使用年限低于50年的结构,其耐久性要求可 将环境条件类别降低一类,但不可低于一类环境条件。 设计使用年限为100年的水工结构,应符合5.4.19的规定。 临时性建筑物可不提出耐久性要求。 5.4.2混凝土强度等级不宜低于表5.4.2所列数值。
5.4.2混凝土强度等级不宜低于表5.4.2所列数值。
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