水工钢筋混凝土设计规范方案要点

SL19L2021?水工混凝土构造设计标准？

要点

SL191-2021?水工混凝土构造设计标准?对SDJ20-78和SL/T191-96两标

准进展了整合，对局部条文进展了合理修订，并补充了新的内容。

SL191-2021修订的主要内容有：

1构造构件的平安度表达,在考虑荷载与材料强度的不同变异性的根底上，

采用经多系数分析的平安系数《的表达方式；

2对环境类别的划分进展了调整；对构造设计的耐久性要求作了补充；

3按照新的钢材国家标准，取消了热处理钢筋，对钢筋的品种进展了调整；

对混凝土和钢筋的材料性能设计指标作了修订；

4斜截面承载力计算公式由原标准的两个公式改为一个公式；受冲切承载

力计算增加了考虑荷载作用面积影响等因素；

5对大保护层厚度构件裂绛宽度的计算公式进展了修正；增加了非杆件体

系钢筋混凝土构造通过限制钢筋应力来间接控制裂缝宽度的规定；

6增加了小剪跨比的牛腿配筋计算公式；对壁式连续牛腿单位长度吊车轮压的

计算方法作了调整；

7增加了具有水工特点的闸门门槽、水电站钢筋混凝土蜗壳、尾水管和坝

体内孔洞的设计构造要求。

SL191-2021标准所替代标准的历次版本为：

——SDJ20-78

——SL/T191-96

一、荷载效应组合设计值计算

SL191-2021引入荷载效应组合系数，相当于SL/T191-96标准荷载分项系

数，但略有不同。

1.荷载类别

?建筑构造荷载标准?GB50009-2001将荷载分为永久荷载、可变荷载、偶

然荷载3类。

?水工建筑物荷载设计标准?DL5077-1997附录A列举水工构造常用荷载分

类。

?水工混凝土构造设计标准?SL191-2021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Sc.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SGE表示。

可变荷载也分为两类：

一类是一般可变荷载，其荷载效应用5QH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SQk2表示。

2.荷载效应组合设计值

承载能力极限状态计算时，荷载效应组合设计值S应按以下规定计算：

(1)根本组合

当永久荷载对构造起不利作用时：

S=1.05Sglk+1.20Sg2k+1.20Sqlk+1.10Sq2k

当永久荷载对构造起有利作用时：

S=0.95Sglk+0.95Sg2k+1.20Sqlk+1.10Sq2k

式中Sglk-自重、设备等永久荷载标准值产生的荷载效应；

Sg2k-土压力、淤沙压力及围岩压力等永久荷载标准值产生的荷

载效应；

Sqlk-一般可变荷载标准值产生的荷载效应；

Sq2k-可控制其不超出规定限值的可变荷载标准值产生的荷载效

应。

(2)偶然组合

S=l.OSSglk+1.20Sg2k+1.20Sqlk+1.10Sq2k+l.OSak

式中sak一偶然荷载标准值产生的荷载效应。

荷载效应组合系数：

(1)自重、设备等永久荷载

对构造起不利作用时：1.05

对构造起有利作用时：0.95

(2)土、淤沙及围岩压力等永久荷载

对构造起不利作用时：1.20

对构造起有利作用时：0.95

(3)一般可变荷载1.20

(4)可控可变荷载1.10

(5)偶然荷载1.0

二、环境类别划分

构造的耐久性要求及裂缝控制与构造所处环境条件有很大关系。SL/T191-96

将水工建筑物的环境类别划分为一至四类，为了进一步将淡水水位变化区与海水

水位变化区、淡水水下区与海水水下区等不同的侵蚀程度加以区分，

SL191-2021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。

表3.1.8水工混凝土构造所处的环境类别

环境类别环境条件

—室内正常环境

室内潮湿环境；露天环境；长期处于水下或地下的环境

—淡水水位变化区；有轻度化学侵蚀性地下水的地下环境；海水水下区

四海上大气区；轻度盐雾作用区；海水水位变化区；中度化学侵蚀性环境

五使用除冰盐的环境；海水浪溅区；重度盐雾作用区；严重化学侵蚀性环境

注1:海上大气区与浪溅区的分界限为设计最高水位加1.5m;浪溅区与水位变化区的

分界限为设计最高水位减1.0m;水位变化区与水下区的分界限为设计最低水位

减1.0m;重度盐雾作用区为离涨潮岸线50m内的陆上室外环境；轻度盐雾作用

区为离涨潮岸线50m至500m内的陆上室外环境；

注2:冻融比拟严重的二、三类环境条件下的建筑物，可将其环境类别分别提高为三、

四类；

注3:化学侵蚀性程度的分类见本标准表3.3.9。

三、混凝土和钢筋强度设计值

SL191-2021与SL/T191-96混凝土和钢筋强度设计值不同。

表4.1.5混凝土强度设计值(N/mm2)

混凝土强度等级

强度种类符号

C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60

轴心抗压£7.29.611.914.316.719.121.123.125.327.5

轴心抗拉/.0.911.101.271.431.571.711.801.891.962.04

注：计算现浇钢筋混凝土轴心受压和偏心受压构件时，如截面的长边或直径小于300mm

那么表中的混凝土强度设计值应乘以系数0.8;当构件质量〔如混凝土成型、截面和轴

线尺寸等〕确有保证时，可不受此限制。

混凝土强度设计值取为混凝土强度标准值除以混凝土材料性能分项系数

小SL/T191-96混醍土的材料性能分项系数九=1.35,与国内外相关标准的

取值相比，取值偏低。GB50010-2002取兀=1.4;美国标准ACI318-05取

Zc=1/^=1/0.65=154;欧洲标准和英国标准取九二1.5。本次修订时将心从

135提高到1.4,相应的混凝土强度设计值与GB50010-2002的取值一样。

表4.2.3-1普通钢筋强度设计值(N/mm2)

种类符号A4

HPB235210210

热轧钢筋

HRB335虫300300

HRB400ft360360

RRB400斑R360360

注：在钢筋混凝土构造中，轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉强度设计值大于300N/mm2时，仍应

按300N/mm2取用

为适当提高平安度设置水平，参考GB50010-2002标准的规定，将HRB

335级钢筋的材料性能分项系数八由SL/T191-96的1.08提高为1.1。这样，

HPB235.HRB335和HRB400这三个级别的热轧钢筋的材料性能分项系数人都

取为l.lo

四、承载力平安系数

SL191-2021将SL/T191-96中3个系数九九”可合并为Y,即承载力平

安系数其中，九为构造系数，孔为构造重要性系数,“为设计状况系数。

平安系数K见表3.2.4,与水工建筑物级别、荷载效应组合及构造受力特点

相关。

表324混凝土构造构件的承载力平安系数M

水工建筑物级别12、34、5

根本偶然根本偶然根本偶然

荷载效应组合

组合组合组合组合组合组合

钢筋混凝土、预应力混凝土1.351.151.201.001.151.00

按受压承载力计算的

1.451.251.301.101.251.05

受压构件、局部承压

素混凝土

按受拉承载力计算的

2.201.902.001.701.901.60

受压、受弯构件

注1:水工建筑物的级别应根据?水利水电工程等级划分及洪水标准？[SL252-2000）确定；

注2:构造在使用、施工、险修期的承载力计算，平安系数M应按表中根本组合取值；对地震及校核洪

水位的承载力计算，平安系数《应按表中偶然组合取值；

注3:当荷载效应组合由永久荷载控制时，表列平安系数m应增加0.05;

注4:当构造的受力情况较为复杂、施工特别困难、荷载不能准确估计、缺乏成熟的设计方法或构造有

特殊要求时，承载力平安系数长宜适当提高。

五、斜截面承载力计算

SL191-2021第6.5.3条矩形、T形和I形截面的受弯构件，其斜截面受

剪承载力应符合以下规定：

1当仅配有箍筋时

ft一一混凝土轴心抗拉强度设计值〔N/mm2〕,

注：对承受集中力为主的重要的独立梁，式中的系数0.7应改为0.5,系数

1.25应改为1.0。

标准匕=

960.07jcbh()

有集中力时，V=fcbhn

c(x+1.5)

fc——混凝土轴心抗压强度设计值〔N/mm2〕，

x——剪跨比。

本次修订时,通过对国内外各主要混凝土构造设计标准的分析和试验资料的

比照，在SL/T191-96计算方法的根底上，对混凝土项受剪承载力匕计算公式进

展了以下两点修订：

1)将混凝土项受剪承载力匕计算公式中的混凝土强度设计指标由八改

为£表达，以适应从低强到高强混凝土构件受剪承载力的变化，防

止采用人E寸使高强混凝土构件的受剪承载力计算偏不平安。

2)将混凝土项受剪承载力匕计算公式合为一个，取消集中荷载作用为主

的独立梁计算中剪跨比对受剪承载力的影响，对承受集中力为主的

重要的独立梁,式中的系数0.7应改为0.5,系数1.25应改为1.0。

6.5.4不配置抗剪钢筋的实心板，其斜截面的受剪承载力应符合以下规定:

式中A------截面高度影响系数：当%<800mm时，取/二800mm;当

时，取生

%>2000mm=2000mmo

对不配置腹筋的厚板的斜截面受剪承载力计算公式，增加了截面高度影响系

数入，以考虑截面的尺寸效应影响。当截面有效高度超过2000mm后,其载面

受剪承载力还可能降低，但对此试验研究尚不充分，未能作出进一步规定。

六、正截面裂缝宽度控制验算

SL/T191-96最大裂绛宽度脩ax计算公式为：

kVrnax—CC^d-,Oty~~"3c+0.10——,

''EAAeJ

与SDJ20-78相比，增加了混凝土保护层厚度u这一因素。工程设计说明，

当混凝土保护层厚度较大时，SL/T191-96的裂缝宽度计算值比SDJ20-78偏大

较多，会出现钢筋用量由裂整宽度限制条件控制，比承载力所需钢筋用量增加很

多的情况。

关于裂缝计算公式,08标准结合试验研究和工程实际，进展了以下几方面

的修正：

1将96标准中的构件受力特征系数a1、钢筋外表形状系数a2和荷载长期

作用影响系数a3简化整合成综合影响系数a。

受弯和偏心受压构件。=2.1；偏心受拉构件a=2.4；轴心受拉构件a=

2.7。

2配置带肋钢筋的矩形、T形及I形截面受拉、受弯和偏心受压钢筋混凝土

构件，在荷载效应标准组合下的最大裂健宽度K/max(mm)可按下式计算：

SL/T191-96和SDJ20-78均没有非杆件体系构造的裂缝宽度验算方法,08

标准适应工程需要，在参考国外标准的根底上，提出了非杆件体系构造通过控制

钢筋应力区间接控制裂绛宽度的验算方法。

控制受拉钢筋的应力。一般情况下，按荷载标准值计算的受拉钢筋应力Osk

宜符合下式规定：

a5&k

式中Osk一—按荷载标准值计算得出的受拉钢筋应力〔N/mm2〕

as——考虑环境影响和荷载长期作用的综合影响系数,as=0.5〜0.7,

对一类环境取大值，对四类环境取小值；

益一钢筋的抗拉强度标准值(N/mm2)o

例题1受弯构件配筋〔4级建筑物〕

某小型泵站(4级建筑物〕内有一单跨简支板，板厚80mm(保护层厚度取

15mm)，计算跨度lo=3.Om承受均布恒荷载标准值gk=2kN/m2(包括板自重)，

均布活荷载标准值qk=3kN/m2,混凝土强度等级C20,I级钢筋，求板的纵向

钢筋？

按SL/T191-96计算解：Q)有关系数

解：Q)有关系数?08标准?324条规定4级建筑

?96标准?4.1.3条规定4级建筑物、根本组合的平安系数K=1.15,

物的平安级别为DI级，4.2.1条规定重3.2.4条永久荷载对构造不利时：

要性系数丫。=0.9,持久状况系数中自重、设备等永久荷载系数1.05,

=1.0，构造系数Yd=1.2,一般可变荷载系数1.20

标准附录B永久荷载分项系数磴、钢筋强度设计值

YG=1.05,可变荷载YQ=1.20,fc=9.6N/mm2,fy=210N/mm2

碎、钢筋强度设计值〔2〕弯矩设计值计算

fc=10N/mm2,fy=210N/mm2取1000mm板带作为计算单元，

(2)弯矩设计值计算ho=65mm

取1000mm板带作为计算单元，M=(YGgk+YQqk)lo2/8

ho=65mm=(1.05x2+1.2x3)x

M=ipyo(YGgk+Yqqk)lo2/83.02/8=6.41kNm

=1.0x0.9x(1.05x2+1.2x3)x〔3〕配筋计算

3.02/8=5.77kNmas=K*M/fc/b/ho2

〔3〕配筋计算=1.15*6.41*105/9.6/1000/652

as=yd*M/fc/b/ho2=0.1817

=1.2*5.77*105/10/1000/652^=l-(l-2*as)1/2=o.2O2

=0.1639As=fc*^*b*ho/fy=6OO.2mm2

^=l-(l-2*as)1/2=0.180相差42.7mm2，约为7.7%

As=fc*^*b*ho/fy=557.5mm2

按SL191-2021计算

例题2受弯构件配筋〔1级建筑物〕

某大型泵站（1级建筑物〕内有一单跨简支板，板厚80mm（保护层厚度取

15mm），计算跨度lo=3.Om承受均布恒荷载标准值gk=2kN/m2（包括板自重），

均布活荷载标准值qk=3kN/m2,混凝土强度等级C20,I级钢筋，求板的纵向

钢筋？

按SL/T191-96计算解：Q）有关系数

解：Q)有关系数?08标准?324条规定1级建筑

?96标准?4.1.3条规定4级建筑物、根本组合的平安系数K=1.35,

物的平安级别为I级，4.2.1条规定重3.2.4条永久荷载对构造不利时：

要性系数丫0=1.1,持久状况系数中自重、设备等永久荷载系数1.05,

=1.0，构造系数Yd=1.2,一般可变荷载系数1.20

标准附录B永久荷载分项系数磴、钢筋强度设计值

YG=1.05,可变荷载YQ=1.20,fc=9.6N/mm2,fy=210N/mm2

碎、钢筋强度设计值〔2〕弯矩设计值计算

fc=10N/mm2,fy=210N/mm2取1000mm板带作为计算单元，

(2)弯矩设计值计算ho=65mm

取1000mm板带作为计算单元，M=（YGgk+YQqk）lo2/8

ho=65mm=（1.05x2+1.2x3）x

M=ipyo(YGgk+Yqqk)lo2/83.02/8=6.41kNm

=1.0x1.1x(1.05x2+1.2x3)x〔3〕配筋计算

3.02/8=7.05kNmas=K*M/fc/b/ho2

〔3〕配筋计算=1.35*6.41*105/9.6/1000/652

as=Yd*M/fc/b/ho2=0.213

=1.2*7.05*105/10/1000/652^=l-（l-2*as）1/2=o,242

=0.20As=fc*^*b*ho/fy=720.2mm2

^=l-(l-2*as)V2=o.225相差22.5mm2，约为3.2%

As=fc*^*b*ho/fy=697.7mm2

按SL191-2021计算

例题3受弯构件裂曜宽度验算（厚板）

某中型水闸（3级建筑物），闸底板厚1.5m,C25混凝土,短期组合弯矩标准值

Ms=560.00kNm,长期组合弯矩标准值Ms=448.00kNm,由承载力计算，

实配8根d20II级钢筋，受拉钢筋面积As=2513mm2,混凝土保护层厚

c=60mm,裂缝宽度计算。

按SL/T191-96计算

解：Q）确定有关系数

ip=1.0yd=12Y0=1.0〔平安级别n级〕2类环境下[Mmax]=0.30mm（短

期）,2max]=0.25mm〔长期〕，。1=1.0（受弯构件），。2=1.0（n级钢筋），a3s

=1.5（短期），a31=1.6（长期），Es=2xlO5N/mm2（n级钢筋）。

（2）计算最大裂缝宽度

b=1000mm,h=1500mm,c=60mm,a=60+20/2=70mm

配纵向受拉钢筋为8420,As=2531mm2

混凝土有效受拉面积:Ate=2ab=2x70xl000=140000mm2

pte=As/Ate=2531/140000=0.0181<0.03,pte=0.03

ho=15OO-7O=143Omm

短期组合下：

560x10°

=\77.85N"nW

().87%A0.87x1430x2531

u)max=0.329mm>[comax]=0.30mm不满足要求

长期组合下：

M448xl06加〃/

Oss二-----;----=142.28N/

().87/%A,0.87x1430x2531

COmax=0.281mm>[comax]=0.25mm不满足要求

按SL191-2021计算

解：(1)有关系数

2类环境下[⑷max]=0.30mm,考虑构件受力特征和荷载长期作用的综合

影响系数，对受弯构件取a=2.1,n级钢筋Es=2xlO5N/mm2。

〔2〕计算最大裂缝宽度

b=1000mm,h=1500mm,c=60mm,a=60+20/2=70mm

配纵向受拉钢筋为8(1)20,As=2531mm2

混凝土有效受拉面积:Ate=2ab=2x70xl000=140000mm2

纵向受拉钢筋的有效配筋率Pte=As/Ate=2531/140000=0.0181

当Pte<0.03时，取Pte=0.03

受拉钢筋应力。sk=Mk/(0.87xhoxAs)=177.85N/mmA2

受弯构件最大裂舞宽度

3max=axosk/Esx(30+c+0.07d/Pte)

=2.1X177.85x(30+60+0.07*20/0.03)/2/105

=0.255mmW最大裂链宽度允许值0.30mm

裂健宽度满足要求

例题4受弯构件裂缝宽度验算(普通梁)

某中型水闸(3级水工建筑物)，矩形截面〔bxh=200x500mm2〕的C25

混凝土简支梁，处于露天环境，跨度为lo=4.5m，使用期间承受均布线性荷载，

其中永久荷载标准值为gk=17.5kN/m〔含自重〕，可变荷载标准值

qk=11.5kN/m,由承载力计算，截面配纵向受拉钢筋为4916,As=804mm2,

混凝土保护层厚c=35mm,裂缝宽度进展计算。

按SL/T191-96计算

解：(1)确定有关系数

ip=1.0，Yd=1.2，Y0=L0〔平安级别口级〕，2类环境下[心max]=0.30mm(短

期),[a)max]=0.25mm〔长期〕，期二1.0(受弯构件),a2=L0(H级钢筋),a3s

=1.5(短期)