《混凝土结构设计规范》GB修订内容检测鉴定需要注意的问题.pptx

混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范 GB 50010-2010GB 50010-2010 修订内容及检测鉴定 中需注意的问题 蔡奇 2011年6月 2 修订概况 u 2007年2月8日 第一次全体工作会议（北京） 成立修订组，分工。 u 2008年8月2530日 第二次全体工作会议（成都） 讨论征求意见初稿，对各部分提出修订意见 u2008年12月89日 第三次全体工作会议（北京） 讨论初稿，形成征求意见稿 2009年11月29日12月2日 第四次全体工作会议（北 京） 讨论送审初稿，形成送审稿 3 章节组成 13 总则；术语、符号；基本计算规定 4 材料 5 结构分析 6 承载能力极限状态计算 7 正常使用极限状态验算 8 构造规定 9 结构构件的基本规定 10 预应力混凝土结构构件（一般规定，损失值计算， 构造规定） 11 混凝土结构构件抗震设计 附录AK（10个） 4 修订原则 l适当增加安全储备；提出结构整体概念设计要求； 保证结构安全。 l增加防倒塌设计的原则；提高抵御灾害能力。 l新增既有建筑结构设计的基本原则；并完善耐久性 设计；保障可持续发展。 l采用高强高性能材料，减少资源与原材料的消耗。 l完善原规范的设计方法、计算公式及构造措施；促 进建筑结构技术进步。 5 修订1：完善结构设计内容增加安全裕量 l强调结构方案的重要性：结构方案、内力分析、截面计 算、连接构造。将结构方案单独立节，力求使规范由单纯 的构件计算过渡到整体的结构设计。 l完善承载能力极限状态计算。 l修订正常使用极限状态验算。增补楼盖舒适度的要求。 l增加防连续倒塌设计原则。 l增加既有结构设计原则。 l完善耐久性设计。 l补充完善结构分析内容，P-二阶效应计算方法。 6 修订2：采用高强高性能材料提高资源利 用效率 l适当提高混凝土最低强度等级，完善本构关系。新增比热、导热系数 等热工参数。 l提高钢筋强度等级，规范相关条文贯彻推广高强钢筋的原则。淘汰 HPB235钢筋，以HPB300代换；新增HRB500，逐步限制HRB335；增 加1960级预应力筋，补充中强预应力钢丝及预应力螺纹钢筋。优先使 用400MPa级钢筋，积极推广500MPa级钢筋，逐步限制、淘汰335MPa 级钢筋。 l补充钢筋延性指标（总伸长率、强屈比、超强比）。 l增补并筋（钢筋束）的配筋方式。按面积等效换算。由于截面限制有 时需要将两根或两根以上受力筋绑扎在一起的形式，一般发生在梁 内。 7 修订3：完善设计计算方法 l完善非线性分析计算方法。主要用于重要建筑和超规建筑。补充钢 筋、预应力筋的本构关系；完善混凝土的拉-压本构关系；补充钢筋-混 凝土之间粘结锚固本构关系；补充混凝土多轴受力状态下参数。 l简化正截面承载力计算。无实质性变化。 l调整斜截面受剪承载力。箍筋抗力系数由1.25调整为1.0，提高储备。 既有结构常有斜裂缝。 l补充拉、弯、剪、扭复合受力状态下矩形构件的承载力计算。 l发掘受冲切承载抗力裕量，提高计算值。 l调整裂缝宽度、挠度计算公式。使计算裂缝宽度值减小，解决了采用 高强钢筋受裂缝宽度制约的问题。增加了按应力限制钢筋间距的要 求。 lP-二阶效应计算方法。 8 修订4：改进基本构造要求 l适当放宽伸缩缝最大间距控制。给出施工措施（跳仓、后 浇带、加强养护）、设计措施（加预应力、增加构造配筋 ）。 l钢筋保护层厚度新定义：最外层钢筋（箍筋、构造筋）离 最近截面边缘的距离。 l提出新的钢筋接头形式，如弯钩、机械连接。控制钢筋的 锚固长度。 l调整最小配筋率。适当降低板类构件的最小配筋率，受压 构件全截面配筋率稍有提高。基础筏板最小配筋率降低为 0.15%。 9 修订5：完善各种构件的构造设计 l针对楼板裂缝较为普遍，改进板的构造配筋。非受力板边、角区、洞 口、阴阳角等薄弱处。考虑间接作用（温度、砼收缩）的构造配筋。 l板柱结构的构造要求。中柱柱帽、托板的长度范围、厚度。节点冲剪承 载力计算原则及配筋构造要求。 l梁中控制裂缝的构造配筋：高截面梁腹部防裂腰筋的构造要求；厚保护 层梁中网片钢筋的配筋构造措施。 l简化梁柱节点的配筋构造要求：引入钢筋机械锚头以减短、简化梁中纵 筋在节点中的锚固配置要求；中间节点下部纵筋取消弯折锚固形式，改 在节点外部连接。 l混凝土墙：最小墙后限制有不应改为不宜；底层混凝土墙体的最小配筋 率降低为0.15%。 l补充完善叠合构件、装配整体式结构设计。 10 修订6：加强预应力设计 l为加强预应力混凝土结构的推广应用，将预应力单列章节集中表述。 l根据近年商品混凝土收缩、徐变增大的特点，调整收缩徐变的预应力损 失计算。 l增补无粘结预应力的内容。它与施加预应力的混凝土之间没有粘结力， 可以永久地相对滑动，预应力全部由两端的锚具传递。适用于跨度大于6 米的平板。单向板常用跨度为69米，跨高比约为45。对跨度在712米 ，活荷载在5KNm2以下楼盖，可采用双向平板或带有宽扁梁的板双向 平板的垮高比约为4045，带柱帽和托板的平板、密肋板或梁支承的双 向板，适用于建造更大跨度或活荷载较大的楼盖。 l完善预应力的配筋构造：锚固端局压-防裂；外漏金属件的耐久性防护要 求。 11 修订7：与抗震设计协调 l与结构整体宏观抗震方面的条文不在涉及，同时强化补充构件的抗震设 计计算以及抗震配筋构造措施要求。 l抗震钢筋：专用抗震钢筋带后缀“-E”表达，明确界定抗震钢筋的应用范 围。 l抗震柱设计加严：全面贯彻强柱弱梁、强剪弱弯的抗震设计原则；轴压 比稍有加严；增加地震双向受剪的配套要求（截面控制、受剪承载力计 算）。 l框架柱箍筋：鼓励采用焊接封闭箍筋、连续螺旋箍筋、连续复合矩形螺 旋箍筋。 l连梁的配筋形式及构造要求。 l板柱节点抗震设计。 12 2个关键知识点 l结构设计中安全控制的四个层次：结构方案、内力 分析、截面计算、连接构造。我们进行建筑、桥梁等结构无安全评估时 同样要遵守。 l混凝土结构的耐久性 13 斜截面受剪承载力计算（1） n现规范公式存在问题 两个公式，国内外规范多数为一个公式，需统一。 当集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值 占总剪力值的75%时，两个计算公式不连续，计算结 果存在较大差异（最大差异134%）。 与国外规范相比，我国规范的受剪承载力计算值仍 偏高（可靠度水平偏低）。 14 当仅配置箍筋时，矩形、T形和I形截面受弯构件的 斜截面受剪承载力应符合下列规定： 截面混凝土受剪承载力系数 对于一般受弯构件取0.7； 对集中荷载作用下的独立梁，取 注：箍筋项前的系数由1.25改为1.0；用钢量增加约25%。 斜截面受剪承载力计算 return 15 RC结构中采用高强钢筋（HRB500，HRBF500），其用钢量 一般由裂缝或变形控制，限制了高强钢筋的应用。 按荷载效应的标准组合（PC）或准永久组合（RC）并考虑长 期作用影响的最大裂缝宽度(mm)可按下列公式计算： 标准组合标准组合一般用于不可逆正常使用极限状态；一般用于不可逆正常使用极限状态； 频遇组合频遇组合一般用于可逆正常使用极限状态；一般用于可逆正常使用极限状态； 准永久组合准永久组合一般用在当长期效应是决定性因素时的正常使一般用在当长期效应是决定性因素时的正常使 用极限状态。用极限状态。 裂缝宽度计算（2） 16 表7.1.2-1 构件受力特征系数 注：将系数 由原来的2.1降低到1.9； 将标准组合改为准永久组合。 裂缝宽度约减小30%，可适应高强钢筋的应用。 return 类类 型型 钢筋混凝土构件钢筋混凝土构件 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 受弯、偏心受压受弯、偏心受压 1.91.9 (2.1)(2.1)1.51.5 偏偏 心心 受受 拉拉 2.42.4 轴轴 心心 受受 拉拉 2.72.7 2.22.2 17 结构抗连续倒塌设计（3） 设计表达式：混凝土结构在偶然作用下的防连续倒塌 验算，应采用下列极限状态设计表达式： SAd 偶然作用的效应组合设计值； RAd偶然作用下的结构防连续倒塌的承载力函数， 根据结构的几何参数及材料强度标准值或平均值确 定。 18 对于可能遭受偶然作用，且倒塌可能引起严重后果的重 要混凝土结构，宜进行防连续倒塌设计。 混凝土结构的防连续倒塌设计宜符合下列要求： 避免使结构中的关键构件直接遭受偶然作用； 采取减小偶然作用效应的措施； 在结构容易遭受偶然作用影响的区域增加冗余约束； 增强疏散通道、避难空间及结构关键传力部位的承载 能力和变形性能。 防连续倒塌设计原则防连续倒塌设计原则 19 结构防连续倒塌设计方法 局部加强法：对可能遭受偶然作用而发生局部破坏 的关键受力部位，提高安全储备； 拉结构件法：通过贯通水平构件的最小配筋和钢筋 连接措施，使缺失支承后的水平构件在大变形下具有 必要的承载能力，维持结构的整体稳固性； 拆除构件法：按一定规则拆除主要受力构件，验算 结构体系中的剩余部分的承载能力。 20 结构抗倒塌设计 结构防连续倒塌验算应考虑倒塌冲击引起的动 力系数，并根据倒塌的具体情况确定荷载效 应。 材料强度可取标准值或平均值，并应考虑动力 作用下材料强化。 return 21 对大跨度混凝土楼盖结构，宜进行竖向自振频 率验算，其自振频率不宜低于下列要求： 住宅和公寓6 Hz; 办公楼和旅馆5 Hz; 大跨度公共建筑3.5 Hz; 工业建筑及有特殊要求的建筑根据使用功能 提出要求。 return 规定了楼盖规定了楼盖竖向自振频率的限值竖向自振频率的限值（4 4） 22 u对下列情况的既有结构应进行相应的设计 延长使用年限； 加固、改造，消除安全隐患； 改变用途或使用环境； 改建、扩建； 受损后的修复。 增加了增加了既有结构再设计的基本规定既有结构再设计的基本规定（5 5） 23 既有结构再设计 既有结构的设计原则 n应按现行有关标准进行检测和可靠性评估，确定 相应的设计参数； n应根据使用要求确定结构继续使用的年限。 n承载能力应符合现行有关标准的规定； n正常使用极限状态验算宜符合现行有关标准的规 定； n必要时可对使用功能作相应的调整。 return 24 间接作用分析方法间接作用分析方法（6 6） 针对目前工程中较多超长结构不设缝的实际需求， 增补了间接作用效应分析原则，重点强调对收缩、徐 变和温度作用的考虑。 间接作用范围：当混凝土的收缩、徐变，以及温度 等间接作用在结构中产生的作用效应可能危及结构的 安全或正常使用时，宜进行间接作用分析。 u温度作用应按下列情况考虑 混凝土施工期：考虑外界气温、混凝土浇筑温度、 胶凝材料水化热、调节结构温度状态的人工温控措施 、建筑物基底及相邻部分的热量传导等； 25 间接作用分析方法 结构使用期：考虑季节温差、外界气温、结构表面 日照及内部使用环境温度等周期性影响等，其温度 作用计算参数及周期变化过程应取自工程附近气象 水文部门的实测资料。 间接作用分析方法 弹塑性分析方法； 采用考虑裂缝开展使构件刚度降低后的刚度，按 弹性分析方法近似计算。 return 26 不配置箍筋或弯起钢筋的板不配置箍筋或弯起钢筋的板，其受冲切承载力应符，其受冲切承载力应符 合下列规定：合下列规定： 修改了修改了受冲切承载力受冲切承载力计算公式计算公式（0202规范公式保守规范公式保守）(7)(7) 配置箍筋时的受冲切承载力 配置弯起钢筋时的受冲切承载力 （将原系数0.35提高到0.55，将原系数0.15提高到0.25） return 27 增加了按应力限制钢筋间距的要求(8) 裂缝宽度公式给出的是纵筋处的宽度，在较宽的梁 中，两钢筋之间的裂缝最大。 对钢筋混凝土受弯构件及环境为一a类的预应力混 凝土受弯构件，当钢筋净保护层厚度不大于65mm时， 除计算最大裂缝宽度外，离构件受拉边最近的纵向带 肋钢筋的最大间距宜符合表7.1.5规定。 当配置有粘结预应力筋，且在使用荷载下预应 力筋的应力增量 , 在 。 有粘结预应力束的间距不应超过非预应力配筋允许 的最大间距的2/3。 （ 28 增加了按应力限制钢筋间距的要求 钢筋应力钢筋应力 ( )( )( )( )MPaMPa 160160200200240240280280320320360360 300300300300250250200200150150100100 3003002502502002001501501001005050 2002001501501001005050 表7.1.5 控制裂缝宽度带肋钢筋的最大间距s（mm） return 29 适当调整了钢筋保护层厚度的规定(9) 构件中普通钢筋及预应力筋的保护层厚度应满足下 列要求。 构件中受力钢筋的保护层厚度不应小于钢筋的直 径。 设计使用年限为50年的混凝土结构，最外层钢筋 的保护层厚度应符合表8.2.1的规定；设计使用年 限为100年的混凝土结构，不应小于表8.2.1数值的 1.4倍。（条文说明中说明构造网片不考虑） 30 表8.2.1 混凝土保护层的最小厚度c（mm） 耐久性环境等级耐久性环境等级 板板 墙墙 壳壳 梁梁 柱柱 一一 15152020 二二a a 20202525 二二b b 25253535 三三a a 30304040 三三b b 40405050 注： 1 混凝土强度等级不大于C25时，表中保护层厚度数值 应增加5mm； 2 钢筋混凝土基础应设置混凝土垫层，其纵向受力钢筋 的混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起，且不小于40mm。 31 注：参考耐久性设计规范、防腐蚀设计规范、国外 相应规范标准的规定以及我国科研试验成果及耐久 性调研结果，对保护层厚度作了较大调整： n一般情况微调稍有加大，悪劣环境大幅增加； n以最外层钢筋（包括箍筋、纵筋等，不包括构造网片 ）计算保护层厚度，实际值普遍加大： 板类6-8mm; 杆类10-12mm左右 n按杆件（梁柱）及平面（板墙壳）分为两类考虑； n增加对外露金属件的耐久性要求。 return 32 表层钢筋设置(11) 对纵筋直径大于32mm或混凝土保护层厚度大于50mm的 梁，在平行和垂直于梁中受拉钢筋的两个方向均可布置表层钢 筋。表层钢筋的配置应符合下列规定： 表层钢筋的直径不宜大于8mm、间距不应大于150mm； 两个方向上表层钢筋的面积均不应小于 ，其中 为 受力纵筋外受拉混凝土的面积，按式计算： return 33 在梁柱节点中引入钢筋机械锚固的形式(12) （a）钢筋端头加锚板锚固 （b）90弯折锚固 图9.3.4 梁上部纵向钢筋在框架中层端节点内的锚固 return 34 调整了预应力混凝土的收缩、徐变损失计算公式(13) 先张法构件 后张法构件 return 35 增加了四级抗震等级的各类结构的框架柱、框支 柱的轴压比限值(14) 一、二、三、四级抗震等级的各类结构的框架柱和框支柱 ，其轴压比不宜大于表11.4.11规定的限值。对类场地上较高 的高层建筑，柱轴压比限值应适当减小。 表11.4.11 柱轴压比限值 结构体系结构体系 抗抗 震震 等等 级级 一级一级二级二级三级三级四级四级 框架结构框架结构0.65 0.650.750.750.850.850.900.90 框架框架- -剪力墙结构、筒体结构剪力墙结构、筒体结构0.75 0.750.850.850.950.950.950.95 部分框支剪力墙结构部分框支剪力墙结构0.6 0.60.70.7 return 36 补充了宽高比小于2.5的连梁以及特殊配筋连梁的 设计规定 当采用对角斜筋配筋方式或分段封闭箍筋配筋方式时，连 梁的受剪截面可按式（11.7.8-1）验算， 对角斜筋连梁的斜截 面受剪承载力应按式 (11.7.9-1)的验算，分段封闭箍筋连梁的 斜截面受剪承载力应按式（11.7.9-2）验算。 （a）对角斜筋连梁 （b）分段封闭箍筋连梁 return 37 结构的安全层次 l结构设计中安全控制分为4个层次：结构方案、内力分 析、截面计算、连接构造，其对结构安全的影响依次递 减。 l传统设计规范的缺陷是过分强调截面计算的作用，而忽 视更重要的结构方案和内力分析对安全的影响，对连 接构造的轻视也往往造成整体性差而容易发生结构解体 事故。 l结构设计规范往往成为构件计算手册，而真正对安全 有决定性影响的本质问题反而忽视了。 l评估个结构物的安全性，同样要从这4个层次入手，千万 不要斤斤计较于截面计算的某个参数够不够。 38 合理结构方案要诀 l四要：方正规矩、传力直接、冗余约束、备用途径。 l四忌：头重脚轻、奇形怪状、间接传力、材料脆性。 l四强：强脚柔腰、强柱弱梁、强墙轻板、强化边角。 l四宜：连接可靠、围箍约束、空心楼盖、以柔克刚。 大型公共建筑，为满足功能需求，多有不满足，需要特殊 处理。 39 结构分析 l定义：定量计算荷载作用于结构体系引起的内力（效应） ，为截面配筋和构件设计提供依据。 l斤斤计较截面设计（误差不过百分之几），不如更专注于 结构分析（误差可能达到百分之几十），否则就本末倒置 了。 l结构分析的关键问题是：模型符合实际情况，选择合适的 分析方法。 l常用的分析方法：弹性分析方法、塑性内力重分布分析方 法、弹塑性分析方法、塑性极限分析方法、试验分析方 法、间接作用分析方法。 40 连接构造 l构造问题解决构件中钢筋的合理配置，使其能够达到计算需要的 承载力状态；同时还解决构件之间的连接，使连接部位具有足够 的承载力性能，能够达到内力分析中该处所必须的传递内力的能 力，并具备必要的变形及裂缝控制性能。 l构造问题是结构和构件承载受力的基本条件。如果不能满足，则 结构分析和截面设计中的基本假定和计算简图就根本不能成立。 l构造问题分为两类：基本构造规定及各类构件的构造措施。前一 类解决有关构造的共性技术问题，包括伸缩缝的设置、钢筋的混 凝土保护层、受力钢筋的锚固和连接、受力钢筋的最小配筋率； 后一类针对板梁柱墙等具体构件，根据其受力特点分别提出相应 的构造要求。