4.5 正常使用极限状态分析

正常使用极限状态（SLS）评估针对应力限制、裂缝宽度和挠度限值进行。混凝土和钢筋构件中的应力按照 EN 1992-1-1 进行校核，方法与承载能力极限状态（ULS）中规定的类似。

应力限制

混凝土的压应力应加以限制，以避免出现纵向裂缝。根据 EN 1992-1-1 第 7.2 (2) 节，若在标准组合荷载作用下应力水平超过 k₁f_ck，则可能出现纵向裂缝。混凝土压应力的评估方式为：由用于正常使用极限状态的有限元分析得到的最大主压应力 σ_c = σ_c2 与限值 σ_c,lim 之比。即：

$$\frac{σ_{c}}{σ_{c,lim}}$$

$$σ_{c,lim} = k_1\cdot f_{ck}$$

式中：

f_ck        混凝土圆柱体特征强度，

k₁         =0.6。

根据 EN 1992-1-1 第 7.2(3) 条，若准永久荷载作用下混凝土应力小于 k₂f_ck，可假定为线性徐变。若混凝土应力超过 k₂f_ck，则应考虑非线性徐变（见 EN 1992-1-1 第 3.1.4 条）。在 IDEA StatiCa Detail 中，仅可假定按照 EN 1992-1-1 第 3.1.4 (3) 条的线性徐变（参见材料模型 (EN)）。

若在标准组合荷载作用下钢筋中的拉应力不超过 k₃f_yk（EN 1992-1-1 第 7.2 (5) 节），则可假定避免了不可接受的开裂或变形。钢筋强度的评估方式为：裂缝处钢筋应力 σ_s = σ_sr 与规定限值 σ_s,lim 之比：

$$\frac{σ_{s}}{σ_{s,lim}}$$

$$σ_{s,lim} =  k_3\cdot f_{yk}$$

式中：

f_yk        钢筋屈服强度，

k₃        =0.8。

挠度

挠度仅可针对墙体或静定（几何静定）或超静定（几何超静定）梁进行评估。在这些情况下，考虑的是挠度的绝对值（相对于加载前的初始状态），且挠度的最大允许值须由用户设定。由于切断端本质上属于不稳定结构，其平衡是通过施加端部力来满足的，因此挠度结果不真实，所以无法对切断端的挠度进行校核。可计算短期挠度 u_z,st 或长期挠度 u_z,lt，并与用户定义的限值进行校核：

$$\frac{u_ z}{u_{z,lim}}$$

式中：

u_z         由有限元分析计算得到的短期或长期挠度，

u_z,lim    用户定义的挠度限值。

裂缝宽度

裂缝宽度和方向仅针对启用了裂缝宽度评估的组合，按长期效应（使用 E_c,eff）进行计算。基于用户指定限值、依据欧洲规范的校核结果如下：

$$\frac{w}{w_{lim}}$$

式中：

w         由有限元分析计算得到的裂缝宽度，

w_lim     用户定义的裂缝宽度限值。

计算裂缝宽度有两种方法（稳定裂缝和非稳定裂缝）。在一般情况下（稳定裂缝），裂缝宽度是通过对钢筋 1D 单元上的应变进行积分计算得到的。裂缝方向则由距离该钢筋 1D 有限元中心最近的三个混凝土 2D 单元积分点计算得出。虽然这种计算裂缝方向的方法并不对应裂缝的真实位置，但它仍能提供具有代表性的数值，使所得裂缝宽度结果可与规范在钢筋位置处要求的裂缝宽度值进行比较。