三、正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算
鋼筋混凝土構(gòu)件，除了有可能由于承載力不足超過(guò)承載能力極限狀態(tài)外，還有可能由于變形過(guò)大或裂縫寬度超過(guò)允許值，使構(gòu)件超過(guò)正常使用極限狀態(tài)而影響正常使用。因此規(guī)范規(guī)定，根據(jù)使用要求，構(gòu)件除進(jìn)行承載力計(jì)算外，尚須進(jìn)行正常使用極限狀即變形及裂縫寬度的驗(yàn)算。
(一)規(guī)范中，對(duì)正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算及耐久性的規(guī)定
1．對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)分別按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、準(zhǔn)永久組合或標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用影響，采用下列極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式：
S≤C (7-111)
式中 S--正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合值；
C——結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求所規(guī)定的變形、裂縫寬度和應(yīng)力等的限值。
荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合應(yīng)按《荷載規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。
2．受彎構(gòu)件的撓度應(yīng)按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長(zhǎng)期作用影響進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算值不應(yīng)超過(guò)表7-24規(guī)定的撓度限值。
受彎構(gòu)件的撓度限值 表7-24
構(gòu)件類型 撓度限值
吊車梁：手動(dòng)
電動(dòng) l0/500
l0/600
屋蓋、樓蓋及樓梯構(gòu)件：
當(dāng)l0<7m時(shí)
當(dāng)7m≤l0≤9m時(shí)
當(dāng)l0>9m時(shí)
l0/200(l0/250)
l0/250(l0/300)
l0/300(l0/400)
注：1．表中l(wèi)0為構(gòu)件的計(jì)算跨度；
2．表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)值適用于使用上對(duì)撓度有較高要求的構(gòu)件；
3. 如果構(gòu)件制作時(shí)預(yù)先起拱，且使用上也允許，則在驗(yàn)算撓度時(shí)，可將計(jì)算所得的撓度值減去起拱值；對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件．尚可減去預(yù)加力所產(chǎn)生的反拱值；
4．計(jì)算懸臂構(gòu)件的撓度限值時(shí)，其計(jì)算跨度l0按實(shí)際息臂長(zhǎng)度的2倍取用。
3．結(jié)構(gòu)構(gòu)件正截面的裂縫控制等級(jí)分為三級(jí)。裂縫控制等級(jí)的劃分應(yīng)符合下列規(guī)定：
一級(jí)——嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力。
二級(jí)——一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)可適當(dāng)放松。
三級(jí)——允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合井考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算時(shí)，構(gòu)件的裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)表7-25規(guī)定的裂縫寬度限值。
4．結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類別和表7-26規(guī)定的環(huán)境類別，按表7-25的規(guī)定選用不同的裂縫控制等級(jí)及裂縫寬度限值Wlim。
結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)及裂縫寬度限值 表7-25
環(huán)境類別 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)
裂縫控制等級(jí) Wlim（mm） 裂縫控制等級(jí) Wlim（mm）
一 三 0.3（0.4） 三 0．2
二 三 0.2 二 ――――
三 三 0.2 一 ―――
注：1．表中的規(guī)定適用于采用熱軋鋼筋的鋼筋混凝土構(gòu)件和采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線及熱處理鋼筋的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件；當(dāng)采用其他類別的鋼絲或鋼筋時(shí)，其裂縫控制要求可按專門標(biāo)準(zhǔn)確定；
2．對(duì)處于年平均相對(duì)濕度小于60％地區(qū)一類環(huán)境下的受彎構(gòu)件，其裂縫寬度限值可采用括號(hào)內(nèi)的數(shù)值；
3．在一類環(huán)境下，對(duì)鋼筋棍凝土屋架、托架及需作疲勞驗(yàn)算的吊車粱，其裂縫寬度限值應(yīng)取為0．2mm；對(duì)鋼筋混凝土屋面梁和托粱，其裂縫寬度限值應(yīng)取為0．3mm；
4．在一類環(huán)境下，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土屋面梁、托粱、屋架、托架、屋面板和樓板，應(yīng)按二級(jí)裂縫控制等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)算；在一類和二類環(huán)境下，對(duì)需作疲勞驗(yàn)算的預(yù)應(yīng)力混凝土吊車粱，應(yīng)按一級(jí)裂縫控制等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)算；
5．表中規(guī)定的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)和裂縫寬度限值僅適用于正截面的驗(yàn)算；預(yù)應(yīng)力餛凝土構(gòu)件的斜截面裂縫控制驗(yàn)算應(yīng)符合規(guī)范第8章的要求；
6．對(duì)于處于四、五類環(huán)境下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其裂縫控制要求應(yīng)符合專門標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定；
7．表中的裂縫寬度限值用于驗(yàn)算荷載作用引起的裂縫寬度。
5．混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性應(yīng)根據(jù)表7-26的環(huán)境類別和設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)。
混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別 表7-26
環(huán)境類別 條件
一 室內(nèi)正常環(huán)境
二 a 室內(nèi)潮濕環(huán)境；非嚴(yán)寒和非寒冷地區(qū)的露天環(huán)境，與無(wú)侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境
b 嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的露天環(huán)境，與無(wú)侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境
三 使用除冰鹽的環(huán)境；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季水位變動(dòng)的環(huán)境；海濱室外環(huán)境
四 海水環(huán)境
五 受人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境
注：嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的劃分應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)(民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)程)JGJ24的規(guī)定。
6．一類、二類和三類環(huán)境中，設(shè)計(jì)使用年限為50年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)符合表7-27的規(guī)定。
結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的基本要求 表7-27
環(huán)境類別 水灰比 最小水泥用量(kg/m3) 最低混凝土強(qiáng)度等級(jí) 氯離子含量(%) 堿含量(kg/m3)
一 0．65 225 C20 1．0 不限制
二 a 0．6 250 C25 0．3 3．0
b 0．55 275 C30 0．2 3．0
三 0．5 300 C30 0．1 3．0
注：1．氧離子含量系指其占水泥用量的百分率；
2．頂應(yīng)力構(gòu)件混凝土中的氯離子含量為0．06％，最小水泥用量為300kg/m3；最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)校表中規(guī)定挺高兩個(gè)等級(jí)；
3．素混凝土構(gòu)件的最小水泥用量不應(yīng)少于表中數(shù)值減25 kg/m3。
7．一類環(huán)境中，設(shè)計(jì)使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40；
(2)混凝土中的氯離子含量為0．06％；
(3)宜使用非堿活性骨料；當(dāng)使用堿活性骨料時(shí)，混凝土中的堿含量為3．0kg／m3；
(4)混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)按表7-26的規(guī)定增加40％；當(dāng)采取有效的表面防護(hù)措施時(shí)，
混凝土保護(hù)層厚度可適當(dāng)減少。
8．二類和三類環(huán)境中，設(shè)計(jì)使用年限為IIX)年的混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)采取專門有效措施。
9．嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)的潮濕環(huán)境中，結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)滿足抗凍要求，混凝土抗凍等級(jí)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
10．有抗?jié)B要求的混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的抗?jié)B等級(jí)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
11．三類環(huán)境中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其受力鋼筋宜采用環(huán)氧樹(shù)脂涂層帶肋鋼筋；對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨具及連接器，應(yīng)采取專門防護(hù)措施。
12。四類和五類環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)，其耐久性要求應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
對(duì)臨時(shí)性混凝土結(jié)構(gòu)，可不考慮混凝土的耐久性要求。
鋼筋混凝土構(gòu)件，除了有可能由于承載力不足超過(guò)承載能力極限狀態(tài)外，還有可能由于變形過(guò)大或裂縫寬度超過(guò)允許值，使構(gòu)件超過(guò)正常使用極限狀態(tài)而影響正常使用。因此規(guī)范規(guī)定，根據(jù)使用要求，構(gòu)件除進(jìn)行承載力計(jì)算外，尚須進(jìn)行正常使用極限狀即變形及裂縫寬度的驗(yàn)算。
(一)規(guī)范中，對(duì)正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算及耐久性的規(guī)定
1．對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)分別按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、準(zhǔn)永久組合或標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用影響，采用下列極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式：
S≤C (7-111)
式中 S--正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合值；
C——結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求所規(guī)定的變形、裂縫寬度和應(yīng)力等的限值。
荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合應(yīng)按《荷載規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。
2．受彎構(gòu)件的撓度應(yīng)按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長(zhǎng)期作用影響進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算值不應(yīng)超過(guò)表7-24規(guī)定的撓度限值。
受彎構(gòu)件的撓度限值 表7-24
構(gòu)件類型 撓度限值
吊車梁：手動(dòng)
電動(dòng) l0/500
l0/600
屋蓋、樓蓋及樓梯構(gòu)件：
當(dāng)l0<7m時(shí)
當(dāng)7m≤l0≤9m時(shí)
當(dāng)l0>9m時(shí)
l0/200(l0/250)
l0/250(l0/300)
l0/300(l0/400)
注：1．表中l(wèi)0為構(gòu)件的計(jì)算跨度；
2．表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)值適用于使用上對(duì)撓度有較高要求的構(gòu)件；
3. 如果構(gòu)件制作時(shí)預(yù)先起拱，且使用上也允許，則在驗(yàn)算撓度時(shí)，可將計(jì)算所得的撓度值減去起拱值；對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件．尚可減去預(yù)加力所產(chǎn)生的反拱值；
4．計(jì)算懸臂構(gòu)件的撓度限值時(shí)，其計(jì)算跨度l0按實(shí)際息臂長(zhǎng)度的2倍取用。
3．結(jié)構(gòu)構(gòu)件正截面的裂縫控制等級(jí)分為三級(jí)。裂縫控制等級(jí)的劃分應(yīng)符合下列規(guī)定：
一級(jí)——嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力。
二級(jí)——一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)可適當(dāng)放松。
三級(jí)——允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合井考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算時(shí)，構(gòu)件的裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)表7-25規(guī)定的裂縫寬度限值。
4．結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類別和表7-26規(guī)定的環(huán)境類別，按表7-25的規(guī)定選用不同的裂縫控制等級(jí)及裂縫寬度限值Wlim。
結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)及裂縫寬度限值 表7-25
環(huán)境類別 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)
裂縫控制等級(jí) Wlim（mm） 裂縫控制等級(jí) Wlim（mm）
一 三 0.3（0.4） 三 0．2
二 三 0.2 二 ――――
三 三 0.2 一 ―――
注：1．表中的規(guī)定適用于采用熱軋鋼筋的鋼筋混凝土構(gòu)件和采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線及熱處理鋼筋的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件；當(dāng)采用其他類別的鋼絲或鋼筋時(shí)，其裂縫控制要求可按專門標(biāo)準(zhǔn)確定；
2．對(duì)處于年平均相對(duì)濕度小于60％地區(qū)一類環(huán)境下的受彎構(gòu)件，其裂縫寬度限值可采用括號(hào)內(nèi)的數(shù)值；
3．在一類環(huán)境下，對(duì)鋼筋棍凝土屋架、托架及需作疲勞驗(yàn)算的吊車粱，其裂縫寬度限值應(yīng)取為0．2mm；對(duì)鋼筋混凝土屋面梁和托粱，其裂縫寬度限值應(yīng)取為0．3mm；
4．在一類環(huán)境下，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土屋面梁、托粱、屋架、托架、屋面板和樓板，應(yīng)按二級(jí)裂縫控制等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)算；在一類和二類環(huán)境下，對(duì)需作疲勞驗(yàn)算的預(yù)應(yīng)力混凝土吊車粱，應(yīng)按一級(jí)裂縫控制等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)算；
5．表中規(guī)定的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)和裂縫寬度限值僅適用于正截面的驗(yàn)算；預(yù)應(yīng)力餛凝土構(gòu)件的斜截面裂縫控制驗(yàn)算應(yīng)符合規(guī)范第8章的要求；
6．對(duì)于處于四、五類環(huán)境下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其裂縫控制要求應(yīng)符合專門標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定；
7．表中的裂縫寬度限值用于驗(yàn)算荷載作用引起的裂縫寬度。
5．混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性應(yīng)根據(jù)表7-26的環(huán)境類別和設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)。
混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別 表7-26
環(huán)境類別 條件
一 室內(nèi)正常環(huán)境
二 a 室內(nèi)潮濕環(huán)境；非嚴(yán)寒和非寒冷地區(qū)的露天環(huán)境，與無(wú)侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境
b 嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的露天環(huán)境，與無(wú)侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境
三 使用除冰鹽的環(huán)境；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季水位變動(dòng)的環(huán)境；海濱室外環(huán)境
四 海水環(huán)境
五 受人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境
注：嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的劃分應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)(民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)程)JGJ24的規(guī)定。
6．一類、二類和三類環(huán)境中，設(shè)計(jì)使用年限為50年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)符合表7-27的規(guī)定。
結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的基本要求 表7-27
環(huán)境類別 水灰比 最小水泥用量(kg/m3) 最低混凝土強(qiáng)度等級(jí) 氯離子含量(%) 堿含量(kg/m3)
一 0．65 225 C20 1．0 不限制
二 a 0．6 250 C25 0．3 3．0
b 0．55 275 C30 0．2 3．0
三 0．5 300 C30 0．1 3．0
注：1．氧離子含量系指其占水泥用量的百分率；
2．頂應(yīng)力構(gòu)件混凝土中的氯離子含量為0．06％，最小水泥用量為300kg/m3；最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)校表中規(guī)定挺高兩個(gè)等級(jí)；
3．素混凝土構(gòu)件的最小水泥用量不應(yīng)少于表中數(shù)值減25 kg/m3。
7．一類環(huán)境中，設(shè)計(jì)使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40；
(2)混凝土中的氯離子含量為0．06％；
(3)宜使用非堿活性骨料；當(dāng)使用堿活性骨料時(shí)，混凝土中的堿含量為3．0kg／m3；
(4)混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)按表7-26的規(guī)定增加40％；當(dāng)采取有效的表面防護(hù)措施時(shí)，
混凝土保護(hù)層厚度可適當(dāng)減少。
8．二類和三類環(huán)境中，設(shè)計(jì)使用年限為IIX)年的混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)采取專門有效措施。
9．嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)的潮濕環(huán)境中，結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)滿足抗凍要求，混凝土抗凍等級(jí)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
10．有抗?jié)B要求的混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的抗?jié)B等級(jí)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
11．三類環(huán)境中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其受力鋼筋宜采用環(huán)氧樹(shù)脂涂層帶肋鋼筋；對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨具及連接器，應(yīng)采取專門防護(hù)措施。
12。四類和五類環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)，其耐久性要求應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
對(duì)臨時(shí)性混凝土結(jié)構(gòu)，可不考慮混凝土的耐久性要求。