《水工混凝土结构设计规范》修订的必要性分析.pdf

第 2 0 卷第 4期 2 0 o 8年 1 0月 黄河 水 利 职 业 技术 学 院学 报 Vo 1 2 0 No 4 Oc t 2 0 08 水工混凝土结构设计规范 修订的必要性分析 彭 明 陶 杰 黄 河水利职业技术学院 河南 开封4 7 5 0 0 4 摘 要 在水利工程钢筋混凝土结构设计中 现阶段采用的设计规范是 水工混凝土结构设计规范 S L q 1 9 1 9 6 简称 水工规范 在实际运用 中 水工规范 的设计表达式的各种系数 混凝土强 度值 钢筋的采用 与国家 2 0 0 2年新国标存在差异 使大类土木建筑技术相互交流存在着障碍 关键词 水工规范 强度 钢筋混凝土 设计表达式 极限状态 规范修订 中图分类号 T V 2 2 2 5 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 4 8 6 X 2 0 0 8 0 4 0 0 3 4 0 3 0 引言 随着经济的发展和技术的进步 生产规模 日益 宏大 专业的分化组合越来越深入 各专业相互渗透 交叉 边缘学科逐渐增多 为了避免土木建筑 中各 专业结构设计交叉部分的矛盾 在房屋和一般构筑 物的钢筋混凝土结构设计 中 颁布了国家标准 混凝 土结构设计规范 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2 简称 G B规范 为混凝 土结构设计的规范化提供 明确 的依据和基 础 促进了经济的发展 水工混凝土结构设计规范 S r 1 9 1 9 6 简称 水工规范 是我国水利工程钢 筋混凝土结构设计中的行业规范 但 水工规范 中 的一 些 规定 既 不符 合 国 际标准 又不 与 C B规 范 相协调 给生产实际带来 了许多不便 因此 修正 水工规范 的相关规定势在必行 笔者试从以下方 面对 此进行 探讨 1 结构设计表达式分析 水工规范 采用以概率理论为基础的极限状态 设计法 以可靠指标度量结构构件的可靠度 采用分 项 系数 的设 计表 达式进 行设计 其 表达 式可分 为 承 载能力极 限状 态设计 表达式 和 正常使用 极 限状态 设 计 表达 式 1 1 承载 能 力极 限状 态设计 表达 式 水工规范 的承载能力极限状态设计表达式为 Js 尺 d 1 式 中 为结构重要性 系数 为设计状 况系 数 5为荷载效应组合设计值 包括永久荷载分项系 数 和可变荷载分项系数 y p k N r r l R为结构构 件 承载力 抗力 设计 值 k N m 为结 构 系数 从公式 1 中可以得知 各个系数的不同取值保 证 了结构 的可靠度 水工规范 通过结构可靠度分 析 确定了不同结构安全级别的系数值 公式从结构 重要性系数 中反映 设计状况系数 取决于结构 在施 工 安装 检 修等 不同 时期可 能 出现 的不 同荷 载 结构体系和环境条件 不同设计状况的可靠度水 平可以不 同 结构在使用期间 实际荷载仍有可能超 过预定的荷载标准值 为了考虑可能发 生的最不利 情况 表达式中引入了荷载分项系数 荷载分项系数 c和 y o 的取值 主要 考虑荷 载本 身 的变异 性 超过 标 准值的可能性 按 水工建筑物荷载设计规范 D L 5 0 7 7 1 9 9 7 及 水 工 建 筑 物 抗 震设 计 规 范 S L 2 0 3 9 7 的规定 取用 其 值 约为 1 0 5 1 2 O 由于 把各 个 荷载的分项系数定得过分复杂 有的取值偏低太多 使得 水工规范 不得不采用 保底 的办法加 以处 理 对于未予规定的荷载 永久荷载分项系数一般采 用 1 0 5 可变 荷载 分项 系数一 般采用 1 2 0 对于 内力 计算及截面抗力计算公式不定性等影响结构可靠度 的 因素 则 由结构 系数 来反 映 结 构 系数 是 水 工规范 中所独有的 用来表达除了荷载和材料强度 以外的其他因素对安全度的影响 对于 目前 尚不能 用概 率统 计方法 处理 但又确 实影 响结 构安 全 的一些 因素 它不是勉强地用概率方法去处理 而是仍保留 在这 一个 小安 全系 数 之 中 在 水工 钢筋 混凝 土结 构设 计 中 结构 系数 为 1 2 G B规 范 的承 载能 力极 限状态 设计 表达式 为 3 o 3 尺 2 式中 为重要性 系数 S为荷载效应组合设计 值 包括永久荷载分项系数 和可变荷载分项 系数 y p k N m R为结构构件承载力 抗力 设计值 k N m 收 稿 日期 2 0 0 8 0 4 0 7 作者简介 彭 明 1 9 5 6 一 女 河南商城人 副教授 从事高校水j 二 结构 和水利工程制图课程教学 与研究工作 彭lJ J 等 水 I 混凝 l 结构设计规范 修 的必要性分机 从公式 1 2 I I 可 以看 出 两种规 范 中结 构上 的作用效应 都是 小丁或 等于结构 的抗 力 但 系数 的 取 舍是 小 的 C B规 范 比 水 I 规范 少考 虑 r 设 汁状 况 系 数 和结 构 系 数 G B规 范 荷 载 效应组 合 值 S 包 含着简 裁分项 系数 和 y 大于 水工规 范 的规定 必颈进 行 体 分析 然 而 水 舰 范 没 汁 1 I 乏 达 式 系数 多 计 算繁 琐 并 H有 系数取值 还 为定值 r 不必 保留 因此 应参照 G B规范 的设计表达式 再 根 据概 率 分 析 合 理合并 适当减少公式 中的系数 简化计算程序 便于应 用 1 2正 常使用极 限状态 设计 表达式 常使用 极1 4 7 t 态验算 的 的是保证 结构构 什 常使 川 条件下 其抗 裂 能 力 裂缝 宽 度和 变形 不 超过卡 H 应 的结构 功能 限值 I I 常他 州极 限状态验算 足住承 载力满 足要求 的 胁捉 下进 行 的 其 可 靠度 要 求低于 承载 l J 讣 贫 材 料强 度 荷载 采用标 准值而 不 用 没计值 水 l 规 范 姚定 没 汁时 没汁状 况 系数 和 结 卡 勾 系数 均取 1 0 外 考 虑 到 结 构 的 抗裂 能 力 裂缝宽 度 不 1 1 变形均 L j 茼载作刖 叫 问 长短仃 关 在 进 行结构 常使 川傲限状 态验算 j 1 f 需 考 虑简裁效 应的短期组 合 和 长期 利 叶 况 期组 合足按 正 常他 用檄 状 念验算 即持 久状况 或 暂 状况 包 括 期 作川 l 太 J 的个酃 J 变简载 的效 J j 水 久 甜载效 心的 合 K 合 按 I 使 j 极 限状 态验 算 时 即持 久状 况下 呵 变倚裁 中长期 作用 的 那部分 倚载 倚载 准水 人f if 的效应 j 永久荷 载效 f 的 俞 水 规 的 i H J t J 儆限状 念设计 表达式 为 J 9 纠 l 介 y o G f z 3 长期绀 合 y S G p Q r 4 一 y o 为结 构 婴 系数 S S 为简 载效 期组 合值 K 组 合 为结 构 的 功 能 限值 裂缝宽 度千 挠 度 际饺 没 汁I 1 1 结 构的功 能 限竹 c 必 须 两 个条 什椰 满址 才能满 I I 常 他用檄 状 念一 短 期 效应为组合使用状态下 叮能达到的较大值 水工规 范 应 根据 叮靠 度 的要求 减 少计 算 公式 取 消 长期 组合验算 只作倚载短期组合验算 2混凝 土强度分析 钢筋混 凝十结 构是 由钢筋 和混凝 土两种力学 性 能不 同的材料组成的 材料强度 的取值是设计计算 的依 据和基 础 2 1 混凝 土强度分 析 混凝 土是 水 二 混 凝 土结 构 中的 主要 受力 材料 对混 凝土结 构 的性 能有重 大影 响 混凝 土强度是 混 凝十 受力性 能 的一 个基本标 常用 的混凝土强 度 有 方体抗压强度标准值 轴心抗压强度标准值 轴心抗拉强度标准值 厶等 市方体抗压强度标准 值 是衡 量混凝 十强度 大小 的 本 指 标 也 是 评 价混凝土等级的标准 所以 值又称为 强度混凝 上等 级 必须 严十 各 按 照 试验标 准确定 轴心抗 压强度 标准值 轴心抗拉强度标准值与 奇 方体抗压强度标 准值之 间有 一定 的关 系 通过 不 同关 系式 表达 水 r 规 范 的轴心 抗 压强 度 标准 值 轴心 抗拉 强 标准值 公式 为 0 6 5 0 2 2 5 扪 1 1 6 4 5 8 6 式 巾 为混 凝 土 立 方 体抗 压 强 度 的变 异 系 数 o n规范 的轴心抗 幔度标准值 轴心抗拉 强 度标准值 公式 为 Jf 0 8 8 I 7 0 8 8 x 0 3 9 s f 1 1 6 4 5 2 8 式 1 6为混凝土 方体抗压强度的变异系数 为棱柞 强度 方体 抗 压强度 之 比 根 据 混凝 土 懂度取伉 为考虑 C 4 0以 卜混凝土脆性 的折减系 数 根 据混凝 土强度 取值 水 l l 规 范 的混 凝 土 的材 料性 能分 项 系数 为 1 3 3 1 3 8 为 r适应 经济 发展 的需要 G B规范 结 构安 全度适 当提 高 混凝 土的材料 性能分项 系数 y 捉 岛到 1 4 0 混凝 卜强度 没 f 卣降低 4 f 2 不 同公 计算强 度 没汁仳 的结 果 女 1 衷 1 所乐 表