SL191水工混凝土结构设计规范条文说明.docx

中华人民共和国水利行业标准水工混凝土结构设计规范SL191-202X条文说明1总则13基本设计规定23.1 一般规定23.2 承载能力极限状态计算规定53.3 正常使用极限状态验算规定23.4 耐久性设计要求44材料134.1 混凝土134.2 钢筋175结构分析225.1 基本原则225.2 线弹性分析方法245.3 非线性分析方法265.4 基于试验模型的结构设计285.5 其他分析方法306素混凝土结构构件承载能力极限状态计算316.1 一般规定316.2 受压构件316.3 受弯构件326.4 局部受压327钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算337.1 承载力计算的一般规定337.2 正截面受弯承载力计算357.3 正截面受压承载力计算367.4 正截面受拉承载力计算407.5 斜截面承载力计算407.6 受扭承载力计算477.7 受冲切承载力计算497.8 局部受压承载力计算528钢筋混凝土结构构件正常使用极限状态验算548.1 正截面抗裂验算548.2 正截面裂缝宽度控制验算548.3 受弯构件挠度验算609预应力混凝土结构构件计算629.1 设计规定629.2 预应力损失值计算639.3 正截面承载力计算一般规定659.4 正截面受弯承载力计算659.6 斜截面承载力计算659.7 抗裂验算669.8 裂缝宽度验算6710一般构造规定6810.1 永久缝和临时缝6810.2 混凝土保护层6910.3 钢筋的锚固7010.4 钢筋的接头7210.5 纵向受力钢筋的最小配筋率7410.6 吊环与预埋件8411水工结构构件的设计构造规定8511.1 板8511.2 梁8611.3 柱8911.4 梁、柱节点8911.5 墙9111.6 深受弯构件9211.7 整合式受弯构件9811.8 装配式构件10311.9 立柱独立牛腿10511.10 壁式连续牛腿11211.11 弧形闸门支座1121L12孤形闸门预应力混凝土闸墩11411.13 平面闸门门槽13111.14 水电站钢筋混凝土蜗壳13711.15 尾水管13811.16 坝体内孔洞13911.17 箱涵13912温度作用设计原则14112.1 一般规定14112.2 大体积混凝土温度裂缝控制14212.3 钢筋混凝土框架结构温度作用分析计算14513非杆件体系钢筋混凝土结构的配筋计算原则14613.1 一般规定14613.2 按应力图形配筋14714钢筋混凝土结构构件抗震设计15014.1 一般规定15014.2 框架梁15314.3 框架柱15514.4 框架梁柱节点15714.5 校接排架柱15714.6 桥跨结构158附录C截面抵抗矩塑性系数兀"值161附录D后张预应力钢筋常用束形的预应力提失值计算162附录E与时间相关的预应力损失值计算164附录F混凝土的热学指标计算1661总贝I1.0.1本规范系对水工混凝土结构设计规范(SL191-2008)的设计基本原则进行整合和修改，并依据科学研究和工程实践增补有关内容后，编制而成。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，除了坝体内孔洞、闸门门槽等外，不适用于混凝土坝设计，也不适用于碾压混凝土结构。当结构的受力情况、材料性能等基本条件与本规范的编制依据有出入时，则需要根据具体情况，经专门研究加以解决。3基本设计规定3.1 一般规定3.1.1 本条继续沿用SL191-2008的规定。SDJ20-78采用的是以单一安全系数表达的极限状态设计方法，SL/T191-96是按水利水电工程结构可靠度设计统一标准(GB50199-94)的规定，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，并据此采用5个分项系数的设计表达式进行设计，以基本组合为例，承载能力极限状态的设计表达式为：YoW匕ISGGGk，/Q0k，4)WRCfCklyC,A3八.A)(1)式中，九为结构重要性系数；，为设计状况系数；九为结构系数；几、分别为永久荷载、可变荷载分项系数；九、八分别为混凝土、钢筋的材料性能分项系数。SL191-2008认为采用5个分项系数的设计表达式“使设计计算变得比较繁琐”，故将式(1)左侧的3个系数为"d合并为一个，即令K二7卅几，称K为承载力安全系数，上式可改写成：KS(rcGkirQQk,ak)<R(fck/c,fyk/sfak)SL191-2008将式(2)称为“在多系数分析的基础上以安全系数表达的设计方式进行设计”。应予指出的是，“承载力安全系数K”未及包含荷载(荷载)分项系数和材料性能分项系数的影响，并非构件截面总的安全度。计算荷载组合的效应设计值S时还应考虑荷载分项系数几、为，本标准在荷载组合的效应设计值的计算公式中直接给出了荷载分项系数几、%的取值；结构构件的承载力设计值RItl材料强度设计值及结构构件几何参数计算得出，材料强度设计值由混凝土、钢筋的强度标准值分别除以相应的材料性能分项系数九、八确定，按本标准第4章的规定取用。计算结构构件截面总的安全度时，利用相当安全系数的概念或结构可靠度分析法，可以方便地考虑荷载分项系数和材料性能分项系数对截面安全度的贡献。考虑到SL191-2008已应用10余年，设计人员已比较熟悉“在多系数分析的基础上以安全系数表达的设计方式进行设计”，故本标准仍然沿用SL191-2008以安全系数表达的设计表达式。3.1.2 本条继续沿用SL191-2008的规定。设计时应根据不同设计状况，考虑不同的结构体系及相应的荷载组合，进行一种或二种极限状态设计。在地震等偶然荷载作用下，可不进行正常使用极限状态的验算，但对校核洪水作用下，也可根据实际情况，进行正常使用极限状态的验算。3.1.3 3.1.4SL191-2008将荷载的标准值（或代表值）的取值规定和应考虑的荷载组合的规定放在3.2节荷载组合的相关条文中，本标准将荷载的标准值（或代表值）的取值规定和应考虑的荷载组合的规定放在3.1节，且分为两条，表述上更为明确和清晰。荷载的标准值和偶然荷载的代表值的确定原则仍然沿用SL191-2008的规定，即荷载的标准值和偶然荷载的代表值仍然按GB/T51394-2020水工建筑物荷载标准和GB51247-2018水工建筑物抗震设计标准的规定取用。承载能力极限状态应考虑两种荷载组合，即基本组合与偶然组合，与SL191-2008的规定相同。所谓基本组合，是指承载能力极限状态设计时，永久荷载与可变荷载的组合；所谓偶然组合，是指承载能力极限状态设计时，永久荷载、可变荷载与一种偶然荷载的组合。对于正常使用极限状态,SL191-2008规定应采用荷载的标准组合或标准组合并考虑长期作用的影响。本标准继续沿用了SL191-2008的上述规定。所谓标准组合，是指正常使用极限状态设计时，采用标准值作为荷载代表值的组合，用于抗裂验算；所谓标准组合并考虑长期作用的影响，是指在裂缝宽度或挠度计算时，结构构件的内力和钢筋应力按标准组合进行计算，且所采用的裂缝宽度和刚度计算公式已考虑了长期作用影响的修正。3.1.5 本条继续沿用SL191-2008的规定。水工建筑物的结构形式和受力特征比较复杂，如坝内孔口、坝后背管混凝土、蜗壳等结构不易或不能用结构力学方法求其内力，而是通过弹性力学（包括有限单元法）等手段来计算其弹性应力图形，并按此配置钢筋。按应力图形配筋方法是一种近似的方法，般偏于安全，但对某些结构也有可能偏于不安全。因此，对于重要结构，按应力图形配筋后，还宜按钢筋混凝土有限单元法进行分析。3.1.6 本条继续沿用SL191-2008的规定。某些水工混凝土结构尺寸较大，温度变化对其影响显著。工程实践表明，合理的构造措施和温度应力分析对于截面尺寸较大的水工混凝土结构十分重要。因此，本标准仍保留SLI91-2008中的这一条，未作改动。3.1.7 本条继续沿用SL191-2008的规定。预制构件的吊装验算，应根据吊装的具体情况考虑构件自重的动力系数，必要时还应考虑构件吊装受力不均匀的影响。预制构件进行施工吊装验算时，承载力安全系数按基本组合取值。3.1.8 本条继续沿用SL191-2008的规定。结构受到局部破坏时，是否导致大范围倒塌，其破坏后果大不一样。本标准参照混凝土结构设计规范(GB50010-2010)和英、美等国混凝土结构设计规范，补充了本条。3.1.9 本条基本沿用SL191-2008的规定，但对环境条件的表述做了局部调整和完善。结构的耐久性要求及裂缝控制与结构所处环境条件有很大关系，因此，工程设计时应首先明确工程结构所处的环境类别。工程实践表明，SL/T191-96将水工建筑物的环境类别划分为一至四类，是比较恰当的。但为了进一步将淡水水位变动区与海水水位变动区、淡水水下区与海水水下区等不同的腐蚀程度加以区分，本标准将环境类别划分为一至五类，以期更符合工程实际情况。不同的环境条件类别，要求不同的耐久性设计。3.1.10 本条基本沿用SL191-2008的规定，但增加了“在设计使用年限内”这一限制性定语。改变结构的用途和使用环境(如超载使用、结构开洞、改变使用功能、使用环境恶化等)的情况均会影响结构安全及使用年限。任何对结构的改变均应经设计许可或技术鉴定，以保证结构在设计使用年限内的安全和使用功能。3.2 承载能力极限状态计算规定3.2.1 关于承载能力极限状态设计时结构构件的安全度表达方式，本标准是在考虑荷载与材料强度的不同变异性的基础上，采用承载力安全系数K的形式。应予指出的是，本标准的承载力安全系数K并非构件截面总的安全度，K未及包括荷载分项系数和材料性能分项系数对截面安全度的贡献。设计表达式为:在SlJT191-96,承载能力极限状态(以基本组合为例)的为匕WS(g Gk，kQk Mk)KR(Z1 , %)(3)式中，九为结构系数，几为结构重要性系数，夕为设计状况系数，九、%分别为永久荷载、可变荷载分项系数。式（3）左侧3个分项系数九九%可合并为一个，即承载力安全系数K,上式可改写成：KSR（4）式（4）即为SL191-2008采用的设计表达式，本标准仍然沿用SL191-2008以安全系数表达的设计表达式。3.2.2 荷载组合的效应设计值S的计算公式仍基本沿用SL191-2008的规定，根据适当提高安全度设置水平的修订原则，本标准提出了适当提高荷载分项系数的取值方案。荷载组合的效应设计值5,包含永久荷载标准值Gk、可变荷载标准值Qk,以及它们的荷载分项系数几、%。在SL191-2008中，荷载标准值仍采用DL5077-1997水工建筑物荷载设计规范规定的数值，但荷载分项系数不再按该规范取用，也不再出现荷载分项系数这一术语。SL191-2008把永久荷载分为两类，一类是变异性很小的自重、设备重等，它所产生的荷载效应用SGH表示；另一类为变异性稍大的土压力、围岩压力等，其荷载效应用Sgs表示。把可变荷载也分为两类，一类是一般可变荷载，其荷载效应用SQId表示；另一类是可严格控制其不超出规定限值的可变荷载（或称为“有界荷载”），如按制造厂家铭牌额定值设计的吊车轮压，以满槽水位设计时的水压力等，其荷载效应用Sqs表示。SL191-2008对上述4种荷载分别取用不同的荷载分项系数几、久值，并直接在荷载组合的效应设计值S的计算公式中给出了相应的九、ZqoSL191-2008的几、是在SL/T191-96荷载分项系数取值方案的基础上确定的。本标准仍基本沿用SL191-2008荷载组合的效应设计值S的计算公式，荷载的标准值仍采用GB/T51394规定的数值，但荷载分项系数不再按该标准取用，而是按适当提高标准的安全度设置水平的修订原则，经国内外混凝土结构设计规范安全度设置水平的大量计算分析和比较，提出了本标准适当提高荷载分项系数的取值方案：对于变异性很小的自重、设备重等永久荷载，Ns由L05提高为1.1；对于变异性稍大的土压力、围岩压力等永久荷载，人2由12提高为13;对于一般可变荷载，Yqi由L2提高为1.3；对于可控制可变荷载,%2由M提高为1.2o与SL191-2008的荷载的分项系数取值方案相比，相应的荷载分项系数的提高幅度分别为4.76%、8.33%、8.33%和9.09%,永久荷载的分项系数的提高幅度略低于现行国家标准GB50068-2018建筑结构可靠性设计统一标准相应的荷载的分项系数的提高幅度,可变荷载的分项系数的提高幅度略高于GB500682018相应的荷载的分项系数的提高幅度。3.2.3 本条继续沿用SL191-2008的规定。结构构件的承载力设计值R由材料强度设计值及结构构件几何参数计算得出，材料强度设计值由混凝土、钢筋的强度标准值分别除以相应的材料性能分项系数九、人确定，按本标准第4章的规定取用。3.2.4 根据新颁布的国家标准GB50068和GB55001-2021工程结构通用规范关于提高安全度设置水平和相应的荷载分项系数取值的相关规定及国内工程结构设计规范适当提高规范的安全度设置水平的发展趋势，本标准采用适当提高荷载分项系数的方式提高安全度设置水平。由于在计算承载力安全系数K=YWd时牵涉到结构系数九的取值，下面就九的取值来源做一简要说明。SLZTI91-96结构系数九的取值思路如下。结构系数九是采用概率极限状态设计法时为达到承载能力极限状态规定的目标可靠指标而设置的分项系数。d主要用来涵盖下列不定性因素：荷载效应及结构构件抗力计算模式的不定性；人、Yq、九、八等分项系数未能反映的其它各种变异性。结构系数的取值是采用按工程经验校准与按可靠度分析相结合的方法确定的。按“工程经验校准法”确定结构系数的要点是：根据各基本变量变异性的大小，事先选定合适的荷载及材料性能等分项系数，按照分项系数设计表达式的相当安全系数与已选定的安全系数相等的原则，推求分项系数设计表达式中的最后一个分项系数九；按“可靠度分析法”确定结构系数的要点是：根据可靠度校准分析所确定的目标可靠指标A和各基本变量变异性的大小，事先选定合适的荷载及材料性能等分项系数，然后用概率方法经优化计算并适当考虑工程经验，确定分项系数设计表达式中的最后一个分项系数为O在综合分析两种方法确定的结构系数取值的基础上，按照规范修订前后的安全度设置水平不致波动过大和实用方便的原则，经适当的归并与取整后，确定水工混凝土结构最优的结构系数取值。对于钢筋混凝土结构构件，SUT191-96推荐的结构系数取值为九二12。本标准按照适当提高标准的安全度设置水平的修订原则，提出了适当提高荷载分项系数的取值方案，荷载分项系数可取与NBZTUOU2022的荷载分项系数取值方案相同:gi=1.1,Zqi=1.3,q2=1.2;o=1.K1.0、0.95；%1.0（基本组合）、0.85（偶然组合）：钢筋混凝土、预应力混凝土结构构件的加二12素混凝土受压构件的，d=L3;素混凝土受拉构件的为二2.0；由K=%Mzd求得承载力安全系数和本标准的取值建议列于表3-1中。表37混凝土结构构件的承载力安全系数橄计算结果和取值建议水工建筑物级别12、34、5荷载31合基本组合偶然组合基本组合偶然组合本合基组偶然组合钢筋混凝上、预应力混凝土结构构件计算结果1.321.121.201.021.140.97取值建议1.351.151.201.001.151.00索混凝土结构构件按受压承载力计算的受压构件、局部承压计算结果1.431.221.301.111.241.05取值建议1.451.251.301.101.251.05按受拉承载力计算的受压、受弯构件计算结果2.201.872.001.701.901.62取值建议2.201.902.001.701.901.60利用相当安全系数的概念，可将规范修订稿提高荷载分项系数以后的安全度设置水平，与国内外混凝土结构设计规范的安全度设置水平作一比较。假定规范修订稿基本构件在基本组合下的相当安全系数为Ko,其余国内外混凝土结构设计规范基本构件的相当安全系数为K，则规范修订稿与国内外混凝土结构设计规范的相当安全系数的差值可按下列公式计算：为简明起见，荷载组合仅考虑永久荷载+一般可变荷载的简单组合情况，且仅就各国规范的基本构件在不同材料组合与不同配筋（箍）率以及不同荷载效应比值下的相当安全系数的平均值作一比较。下面以2、3级水工建筑物的基本构件为例，按式（5）求得国内外混凝土结构设计规范各基本构件的相当安全系数的差值列入表3-2。表3-2规范修订稿与国内外相关规范基本构件相当安全系数的比较（2、3级水工建筑物）规范代号规范修订稿SL191-2008GB50010-2010(2015年版)NB11011-2022ACl318-2019EM1110-2-2104EN1992Eurocode2构件类型KDKyM%)Kt0(%)KyX%)KiD(%)Kiz%)KlD(%)轴心受拉1.5471.4814.461.5092.501.5470.001.4933.622.444-36.731.614-4.20梁受弯1.6051.5364.461.5662.501.6050.001.4907.722.440-34.231.697-5.46梁受翦2.2981.66637.901.88721.782.2980.002.2790.853.721-38.252.943-21.92受扭1.6561.5854.461.6162.501.6560.001.6053.162.566-35.461.48111.78轴心受压1.8411.7624.461.995-7.751.8410.002.555-27.954.184-56.012.018-8.77大偏心受压1.7001.6274.461.6592.501.7000.001.48414.562.430-30.051.826-6.88小偏心受压1.8981.8174.461.8522.501.8980.002.081-8.783.408-44.302.088-9.09不配筋板受冲切1.9681.8844.461.9202.501.9680.001.50630.712.466-20.194.999-60.62配箍筋板受冲切1.8081.7314.461.880-3.821.8080.001.24944.812.045-11.58配弯起筋板受冲切1.8291.7514.461.900-3.761.8290.001.24447.062.037-10.2110由表32可以看出：(1)与SL191-2008的安全度设置水平相比，规范修订稿的安全度设置水平，除梁受剪构件因承载力计算公式的调整导致其安全度设置水平的提高幅度有点偏大以外，其余基本构件的安全度设置水平虽然均有所提高，但平均提高幅度均不超过5%。(2)与能源行业标准NB/T11011-2022的安全度设置水平相比，规范修订稿与能源行业标准NB/TIIOIl-2022的安全度设置水平基本一致，便于相互交流和工程应用。(3)与现行国家标准GB50010-2010(2015年版)提高荷载分项系数以后的安全度设置水平相比，规范修订稿的安全度设置水平总体上略高于GB50010-2010(2015年版)提高荷载分项系数以后的安全度设置水平，符合我国水电工程设计的传统习惯和作法，仅轴压构件、板配置箍筋和弯起钢筋受冲切构件的安全度设置水平略微偏低一些。(4)与ACl3182019的安全度设置水平相比，属于延性破坏的轴心受拉、梁受弯和大偏心受压构件，规范修订稿的安全度设置水平相对偏高一些；属于脆性破坏的轴心受压、小偏心受压构件，规范修订稿的安全度设置水平相对偏低一些；属于脆性破坏的梁受剪构件和受扭构件，规范修订稿的安全度设置水平则基本持平或略微偏高一些；属于脆性破坏的板受冲切构件，规范修订稿的安全度设置水平则偏高较多。(5)与EN1992:2004(2014年版)的安全度设置水平相比，除受扭构件，规范修订稿的安全度设置水平平均偏高12%以外，对于其余构件，规范修订稿的安全度设置水平则相对偏低一些。(6)与EMI110-2-2104的安全度设置水平相比，规范修订稿的安全度设置水平则普遍偏低较多。综上，规范修订稿的安全度设置水平适当提高以后，与国外规范的安全度设置水平相比，有的基本持平，有的则相对偏高或偏低一些，但与国内能源行业标准NB/TIloIl-2022的安全度设置水平则基本一致，且总体上略高于现行国家标准GB50010-2010（2015年版）提高荷载分项系数以后的安全度设置水平，同时由于荷载分项系数的取值与能源行业标准NB"UOIl-2022的取值相一致，便于规范间的相互交流和工程应用，延续了我国水工混凝土结构设计长期经验的总结，符合我国水电工程结构设计规范的安全度设置水平略高于建筑工程结构设计规范的安全度设置水平的传统习惯和做法，因而可以认为，规范修订稿的安全度设置水平总体上是合理的、可以接受的。3.3 正常使用极限状态验算规定3.3.1 本条继续沿用SL191-2008的规定。正常使用极限状态验算时，所有荷载与材料强度均取其标准值。裂缝控制的程度与环境类别有关，而与建筑物的安全等级并无太大的关系；挠度的控制与建筑物的安全等级无关。所以本标准在抗裂、裂缝宽度和挠度验算时，不再考虑结构重要性系数九或抗裂安全系数匕，这与GB50010-2010等国内外有关规范是一致的。3323.3.3这两条继续沿用SL191-2008的规定。构件的裂缝控制要求，是根据结构的功能要求、环境条件对钢筋的腐蚀影响、钢筋种类对腐蚀的敏感性、荷载作用的时间等因素来确定的。本规范主要考虑了下列因素：（I）SLl912008有关规定的历史背景情况；（2）工程使用经验及国内常用构件的实际设计抗裂度和裂缝宽度的调查统计结果；（3）国内典型地区的工程调查，长期暴露试验与快速试验的结果；（4）国外规范的有关规定。关于裂缝控制的设计方法，本标准仍沿用SL191-2008验算构件受拉边缘的混凝土拉应力及裂缝宽度的控制方法。对于钢筋混凝土构件，本标准除对承受水压的轴心受拉和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（如渡槽槽身等），提出了抗裂验算要求外，其余构件都可按裂缝宽度控制。因此，必须进行抗裂验算的水工钢筋混凝土构件的范围是不大的。钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度限值仍沿用SL191-2008的规定。预应力混凝土构件的裂缝控制等级仍沿用SL191-2008的规定，根据环境条件类别的不同，将裂缝控制等级分为三级：一级一一构件受拉边缘混凝土在标准组合下，要求不出现拉应力（即要求零应力或压应力），它适用于严格要求不出现裂缝的构件。二级一一构件受拉边缘混凝土在标准组合下，允许出现拉应力，但其拉应力不应大于以混凝土拉应力限制系数控制的应力值。标准组合下取为0.7,这意味着要求构件处于有限拉应力状态，在这种条件下，构件即使可能出现裂缝，一般说来裂缝宽度也较小，因而可不必作裂缝宽度验算。三级一一构件受拉边缘混凝土在标准组合下，允许产生裂缝，但最大裂缝宽度计算值不应超过最大裂缝宽度限值。构件受拉边缘混凝土拉应力的验算及其控制条件，实质上也是一种抗裂设计方法，而在01之间变化，反映出对抗裂保证率的不同要求。预应力混凝土构件的混凝土拉应力限制系数，SL191-2008由SL/T191-96的0.5放宽为0.7,本规范仍沿用SL191-2008的规定；SL191-2008最大裂缝宽度限值基本沿用SL/T191-96的规定，本规范仍沿用SL191-2008的规定。预应力混凝土构件的斜裂缝控制验算应符合第9章的规定。3.3.4 受弯构件的挠度验算仍基本沿用SL191-2008标准组合并考虑荷载长期作用影响的挠度验算的规定，但挠度限值取与NB/T11011-2022及GB50010-2010的规定相同。3.4 耐久性设计要求3.4.1 本条为本次修订新增条文。混凝土结构耐久性失效的形式有多种，主要包括钢筋锈蚀、化学腐蚀、冻融破坏、渗漏和溶蚀、冲刷磨损和空蚀破坏、碱一骨料反应等。由于水工结构所处的自然环境和使用特点，这些病害都曾出现过，近年的调查表明，有的还比较严重。所以，水工混凝土结构的耐久性是一个必须重视的问题。本次规范修订开展了水工混凝土不同使用年限耐久性要求的专题研究。结合混凝土结构耐久性设计标准GB50476-2019,在此次规范修订中增加了混凝土耐久性设计内容，强调混凝土结构的耐久性设计不限于确定材料的耐久性设计指标与钢筋的混凝土保护层厚度，适当的防排水等构造措施能够有效地减轻环境作用，也应该成为耐久性设计的重要内容。此外，将本节耐久性要求改为耐久性设计要求，进一步强调保证水工混凝土结构耐久性要在设计阶段就做好有关工作，并明确耐久性设计要完成的内容，以便于设计人员操作。混凝土结构的耐久性除了与环境条件、材料性质等有关外，很大程度上还取决于混凝土结构的浇筑成型工艺和施工质量。但严酷环境作用下，仅靠提高混凝土的材料质量、增加保护层厚度，往往还不能保证结构的设计使用年限，有时候这两方面也存在很多限制，此时就应采取一种或多种防腐蚀附加措施组成合理的多重防护策略；对于使用过程中难以检测和维修的关键部位，如预应力钢绞线,应采取多重防护。混凝土结构的设计使用年限是建立在预定的维修和使用条件下的。因此，耐久性设计需要明确结构使用阶段的维护、检修的主要事项和要求，包括预留必要的维修空间和装置等。这些构造和设施应在设计阶段确定。为了满足对主体结构长期维护的要求，其自身的耐久性也需要根据环境条件进行设计。342343结构设计使用年限是指结构在使用过程中仅需一般维护（包括构件表面涂刷等）而不进行大修的期限。3.4.4 混凝土结构的耐久性要求与设计使用年限有关。设计使用年限低于50年的水工混凝土结构，其耐久性要求可比设计使用年限为50年的要求低，可采取将环境类别降低一类后确定，但对于一类环境，即使设计使用年限低于50年，也要按一类环境进行设计。对于临时性水工混凝土结构，由于设计使用年限低，可根据耐久性失效的危害性，不提出耐久性要求或适当降低耐久性要求。3.4.5 、3.4.6本次修订对混凝土的最低强度等级进行了调整。对一类环境类别，钢筋混凝土结构混凝土最低强度等级比08规范提高了一级，但对尺寸由体型控制或配筋为构造配筋的钢筋混凝土结构构件，混凝土强度等级可按表3.4.4的要求降低一级，即与08规范相同；二类、三类环境类别钢筋混凝土结构构件混凝土最低强度等级保持不变；四类、五类环境类别分别比08规范提高一个强度等级。如此调整后，一方面与混凝土结构耐久性设计标准GB/T50476-2019的要求靠近，同时也是考虑到四类及以上的环境类别条件相对较差，极易造成钢筋锈蚀。近年来，水泥中多加入不同的掺合料，有效胶凝材料含量不确定性较大，故配合比设计的水灰比难以反映有效成分的影响。本次修订改用胶凝材料总量作水胶比及各种含量的控制，将08规范中“水灰比”改为“水胶比”，并删去了“最小水泥用量”的限制。3.4.7 氯离子是引起混凝土中钢筋锈蚀的主要原因之一。试验和大量工程调查表明，在潮湿环境中，当混凝土中的水溶性氯离子达到胶凝材料重量的0.4%时会引起钢筋锈蚀；在干燥环境中，超过1.0%时也没有发现锈蚀的情况。所以，根据水工钢筋混凝土所处的环境类别，规定了不同的最大氯离子含量。本次修订参考混凝土结构设计规范GB50010-2010对钢筋混凝土结构的混凝土中最大氯离子含量做了调整，加严了一类至四类环境条件下氯离子含量的限值。对于预应力混凝土结构，由于预应力筋处于高应力状态，加大了应力腐蚀的危险（应力腐蚀是指应力和腐蚀相结合的一种腐蚀形式，应力很高时会促进腐蚀的发展，引起无预兆的破坏），最大氯离子含量控制也越为严格，为0.06%o这些控制指标与国内外的其他标准基本一致。当使用的骨料活性成分（如活性Sio2、微晶白云石等）较大时，混凝土中碱含量过大有引起硬一骨料反应的危险。我国丰满水电站施工时使用的粗骨料中含有较多的活性SiO2,主要存在于流纹岩、安山岩、凝灰岩、闪长岩等中，在48号坝段2号孔约250m处的混凝土芯样中，发现了碱一骨料反应。在河北省滦河流域的大黑汀水库和潘家口水库也曾发现过碱一骨料反应问题。为此，专门作出了规定。本规范表3.4.6规定的数值与国内外其他混凝土规范的规定是一致的。碱一骨料反应发生的条件除了碱含量大、有活性骨料外，还需要水的参与。当环境干燥时，不会发生碱一骨料反应。所以对于一类环境中的混凝土结构，未限制混凝土的碱含量。另外，水泥中的碱可增加混凝土的收缩和开裂，不利于外加剂和水泥的相容性，故无论骨料是否存在碱活性，都需控制水泥中的含碱量"旦是当水泥中的含碱量太低时又会使混凝土拌和料易泌水，故还需规定含碱量的下限。矿物掺和料中的含碱量以其中的可溶性碱计算，按试样中碱的溶出量试验确定（当无检测条件时，可按粉煤灰中总碱量的1/6、矿渣中总碱量的1/2计）。在一般的原材料检测报告中，含碱量是采用酸碱法检测总碱量，包含可溶于水和不可溶于水（但溶于酸）的两部分碱量，而在混凝土中并无酸性环境，只有可溶于水的碱才可能发生反应，故上述可溶性碱是指混凝土原材料中能溶于水的碱量（以NazO当量计）。3.4.8 混凝土的抗渗等级基本沿用78规范的规定，08规范考虑到目前水工建筑物承受的水头H有高于100m的，承受的水力梯度i有超过50的，因此增列了H>150m、>50两档，相应的抗渗等级定为W10。对于某些建筑物（如渡槽槽身较薄的侧壁），承受的水力梯度很大而水头却不大,如仍按本规范表3.4.8中项次3的规定显然偏高，因此在该表注5中规定了水头H小于IOm时，抗渗等级可相应降低一级。3.4.9 混凝土抗冻等级明确规定采用快冻法测定，因为它是非破坏性试验，试件小而少，无须在冻融之间反复搬运，提供成果快，工作量少，易于执行，且没有慢冻法经历数十次冻融后强度反而增长的缺点。室内试验和实际工程表明：饱和的混凝土才发生冻融破坏，不饱和的混凝土很少破坏；冻融循环次数虽对冻融破坏有一定影响，但只限于表面浅层，而最冷月的气温则影响到深层，因此比冻融次数的影响更严重。所以，美国垦务局混凝土手册已将长期冰冻和冻融频繁列为同一类。有些部位检修时，电站、船闸、供水系统需停止运行，这较难于实现；溢流面检修须避开汛期和冬季，而检修工作量又大，检修也较困难。因此，这些部位的抗冻要求均宜较其他部位更高些。本规范表349中对于部位的规定较为详细。实践表明，以往的概念规定常使设计人员只重视建筑物上下游面及溢流面，而忽略其他部位的抗冻要求。例如莅窝大坝宽闸墩中的工作闸门井和检修闸门井，井壁厚仅稍大于1m,在充水状态下井壁全部开裂渗水。在冬季饱和冻胀及冻融情况下，裂缝发展严重恶化。以往对二期混凝土未规定抗冻要求，丰满溢流坝坝顶部分二期混凝土在冻融后破坏极为严重。丰满电站厂房靠变压器侧的平台、墙、柱因积雪融化使混凝土饱和，顶部大多酥松、开裂，影响安全运行，检修又困难。因此本规范表3.4.9对这些部位进行了明确规定。气候分区分为严寒、寒冷与温和三区。温和地区虽然没有明显的冻融情况，但冬季寒夜仍可达到局部结冰，曾观察到合肥蚌埠闸、江苏嶂山闸等都有不同程度的冻融破坏，湖南柘溪水电站上坝楼梯也有冻融掉皮现象，佛子岭连拱坝拱壳开裂漏水处则有较严重的冻融破坏，湖南双牌灌区衬砌有冻融掉皮现象，因此增列了温和区的抗冻等级要求。冬季水位变化区的上限，规定阳面、阴面和电站尾水区分别为冬季最高水位以上Im、2m和4m。其原因是阳面只受毛细管水分上升影响，阴面则有表面结霜问题，水电站尾水区因尾水冬季水温远高于气温，晚雾和晨雾高达3m5m,混凝土极易饱和破坏，故规定了三个不同高度。本次规范修订通过水工混凝土不同使用年限耐久性要求专题研究，参考混凝土结构耐久性设计标准GB/T50476-2019,对设计使用年限由50年增加到100年时各地区混凝土抗冻耐久性指数进行了计算分析。根据专题研究成果，按气候分区、年冻融循环次数和受冻检修情况的不同，当设计使用年限为100年时，抗冻等级需适当提高1-2级。但考虑到本次规范修订对设计使用年限为50年的混凝土最低强度等级进行了适当提高，因此表3.4.9中的抗冻等级保持不变。但当不利因素较多时，需在表中数据基础上适当提高抗冻等级。3.4.10 根据室内试验及工程实践，未采用有引气作用外加剂的混凝土，即使采用性能优良的水泥，仍达不到FlOO的抗冻等级，故本规范与08规范一样，强调了混凝土抗冻应掺加引气剂。对于抗冻混凝土的水泥品种、掺合料数量以及水胶比、含气量等有关指标需通过试验确定，并按照水工建筑物抗冰冻设计规范GB/T50662-2011的有关规定处理，包括在严寒地区严格控制水胶比等。实践表明，水胶比略有增大，抗冻性能就明显降低。为提高混凝土的抗冻性和耐久性，严格控制水胶比是必要的。对于小型工程质量控制可适当简化。3.4.11 目前我国建造的潮汐电站逐渐增多。潮汐电站的环境属于海水环境，钢筋锈蚀严重，做好耐久性设计非常重要。海洋环境中，混凝土抗氯离子渗透性指标是一个关键参数，水运工程混凝土结构设计规范JTS151有明确规定，本规范也对混凝土提出了相同的要求。对于处于氯盐环境中的混凝土结构，从材料方面提高混凝土的抗氯离子渗透性属于第一道防线，如果从材料角度不满足抗氯离子渗透性指标要求或作为一种储备，还可采取附加措施，也称为第二道防线，但成本比较高。这方面的具体内容可参考水运工程结构防腐蚀施工规范JTST209-2020o3.4.12 、3.4.13环境水对混凝土的腐蚀程度分级，根据水利水电工程地质勘察规范GB50487-2008（2022年版）的规定编写，并参考水力发电工程地质勘察规范GB502872016增加了抗硫酸盐水泥的内容。3.4.14 减少混凝土化学腐蚀的重要途径是使用抗化学腐蚀的混凝土或在硅酸盐水泥中掺加矿物掺合料。在严重硫酸盐腐蚀环境作