三、正常使用极限状态验算
钢筋混凝土构件,除了有可能由于承载力不足超过承载能力极限状态外,还有可能由于变形过大或裂缝宽度超过允许值,使构件超过正常使用极限状态而影响正常使用。因此规范规定,根据使用要求,构件除进行承载力计算外,尚需进行正常使用极限状态即变形及裂缝宽度的验算。
(一)正常使用极限状态的验算及耐久性的规定
(1)对于正常使用极限状态,结构构件应分别按荷载效应的标准组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作用影响,采用下列极限状态设计表达式:
S≤C (11—139)
式中 S——正常使用极限状态的荷载效应组合值;
C——结构构件达到正常使用要求所规定的变形、裂缝宽度和应力等的限值。
荷载效应的标准组合和准永久组合应按《荷载规范》的规定进行计算。
(2)受弯构件的最大挠度应按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响进行计算,其计算值不应超过表11-28规定的挠度限值。
注:①表中l0为构件的计算跨度;
②表中括号内的数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件;
③如果构件制作时预先起拱,且使用上也允许,则在验算挠度时,可将计算所得的挠度值减去起拱值;对预应力混凝土构件,尚可减去预加力所产生的反拱值;
④计算悬臂构件的挠度限值时,其计算跨度l0。按实际悬臂长度的2倍取用。 (3)结构构件正截面的裂缝控制等级分为三级。裂缝控制等级的划分应符合下列引定:
一级——严格要求不出现裂缝的构件,按荷载效应标准组合计算时,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,按荷载效应标准组合计算时,构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土轴心抗拉强度标准值;按荷载效应准永久组合计算时,构件受拉边缘混凝土不宜产生拉应力,当有可靠经验时可适当放松;
三级——允许出现裂缝的构件,按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响计算时,构件的最大裂缝宽度不应超过表11-29规定的最大裂缝宽度限值。
(4)结构构件应根据结构类别和表11—30规定的环境类别,按表11—29的规定选用不同的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值Wlim。
注:①表中的规定适用于采用热轧钢筋的钢筋混凝土构件和采用预应力钢丝、钢绞线及热处理钢筋的预应力混凝土构件;当采用其他类别的钢丝或钢筋时,其裂缝控制要求可按专门标准确定;
②对处于年平均相对湿度小于60%地区一类环境下的受弯构件,其最大裂缝宽度限值可采用括号内的数值;
③在一类环境下,对钢筋混凝土屋架、托架及需作疲劳验算的吊车梁,其最大裂缝宽度限值应取为o.2㎜;对钢筋混凝上屋面梁和托梁,其最大裂缝宽度限值心取为0.3mm;
④在一类环境下,对预应力混凝土屋面梁、托梁、屉架、托架、屋面板和楼板,应按二级裂缝控制等级进行验算;在一类和二类环境下,对需作疲劳验算的预应力混凝土吊车梁,应按—级裂缝控制等级进行验算;
⑤表中规定的预应力混凝土构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度限值仪适用于正截面的验算;预应力混凝土构件的斜截面裂缝控制验算应符合《规范》第8章的要求;
⑥对于烟囱、筒仓和处于液体压力下的结构构件,其裂缝控制要求应符合专门标准的有关规定;
⑦对于处于四、五类环境下的结构构件.其裂缝控制要求应符合专门标准的有关规定;
⑧表中的最大裂缝宽度限值用于验算荷载作用引起的最大裂缝宽度。
(5)混凝土结构的耐久性应根据表11—30的环境类别的设计使用年限进行设计。
注:严寒和寒冷地区的划分应符合国家现行标准《民用建筑热工设计规程》JGJ24的规定。
(6)一类、二类和三类环境中,设计使用年限为50年的结构混凝土应符合表11—31的规定。
注:①氯离子含量系指其占水泥用量的百分率;
②预应力构件混凝土中的最大氯离子含量为0.06%,最小水泥用量为300kg/m3;最低混凝土强度等级应按表中规定提高两个等级;
③素混凝土构件的最小水泥用量不应少于表中数值减25kg/m3;
④当混凝土中加入活性掺合料或能提高耐久性的外加剂时,可适当降低最小水泥用量;
⑤当有可靠工程经验时,处于—类和二类环境中的最低混凝土强度等级可降低—个等级;
⑥当使用非碱活性骨料时,对混凝土中的碱含量可不作限制。
(7)一类环境中,设计使用年限为100年的结构混凝土应符合下列规定:
1)钢筋混凝土结构的最低混凝土强度等级为C30;预应力混凝土结构的最低?昆凝土强度等级为C40;
2)混凝土中的最大氯离子含量为0.06%;
3)宜使用非碱活性骨料;当使用碱活性骨料时,混凝土中的最大碱含量为3.0kg/m3;
4)混凝土保护层厚度应按表11-30的规定增加40%;当采取有效的表面防护措施时,混凝土保护层厚度可适当减少;
5)在使用过程中,应定期维护。
(8)二类和三类环境中,设计使用年限为100年的混凝土结构,应采取专门有效措施。
(9)严寒及寒冷地区的潮湿环境中,结构混凝土应满足抗冻要求,混凝土抗冻等级应符合有关标准的要求。
(10)有抗渗要求的混凝土结构,混凝土的抗渗等级应符合有关标准的要求。
(11)三类环境中的结构构件,其受力钢筋宜采用环氧树脂涂层带肋钢筋;对预应力钢筋、锚具及连接器,应采取专门防护措施。
(12)四类和五类环境中的混凝土结构,其耐久性要求应符合有关标准的规定。
对临时性混凝土结构,可不考虑久性要求。