结构设计新规范介绍1

1、湖南大学湖南大学 沈蒲生沈蒲生 2012.12012.1 1 1、淘汰低强钢筋，纳入高强钢筋，提出、淘汰低强钢筋，纳入高强钢筋，提出 钢筋延性（最大力下总伸长率）的要求钢筋延性（最大力下总伸长率）的要求 我国是钢产量大国，也是钢材消耗量我国是钢产量大国，也是钢材消耗量 大国，但是钢材强度较低，原材料和能大国，但是钢材强度较低，原材料和能 源消耗大，发展和使用强度较高的钢材源消耗大，发展和使用强度较高的钢材 势在必行。势在必行。 （一）采用了高强度、高性能材料（一）采用了高强度、高性能材料 2 钢筋此次修订的内容是：钢筋此次修订的内容是： （1 1）不再限制钢筋材料的化学成分，而按性能）不再限制

2、钢筋材料的化学成分，而按性能 确定钢筋的牌号。确定钢筋的牌号。 （2 2）增加了）增加了500MPa 级钢筋，淘汰了级钢筋，淘汰了HPB235钢钢 筋代之以筋代之以HPB300钢筋钢筋； （3 3）推广采用温控技术、不加或少加合金元素）推广采用温控技术、不加或少加合金元素 的的HRBF细晶粒热轧带肋钢筋细晶粒热轧带肋钢筋； 3 （4 4）列入了大直径预应力螺纹钢筋，补充了中强预）列入了大直径预应力螺纹钢筋，补充了中强预 应力钢筋，淘汰了锚固性能差的刻痕钢丝应力钢筋，淘汰了锚固性能差的刻痕钢丝 和应和应 用少的热处理钢筋。用少的热处理钢筋。 （5 5）列入了对钢筋拉断前极限应变的要求。）列入了对

3、钢筋拉断前极限应变的要求。 钢筋品种钢筋品种 普通钢筋普通钢筋 预应力钢筋预应力钢筋 HPB300HPB300 HRB335HRB335、HRBF335HRBF335、 HRB400HRB400、HRBF400HRBF400、 HRB500HRB500、HRBF500HRBF500 RRB400RRB400 gt gt (%) (%)10.010.07.57.55.05.03.53.5 牌号或种类牌号或种类 弹性模量弹性模量E Es s （10105 5 N/mmN/mm2 2 ） HPB300HPB3002.102.10 HRB335HRB335、HRB400HRB400、HRB500HRB

4、500、HRBF335HRBF335、 HRBF400HRBF400、HRBF500HRBF500、RRB400RRB400、预应力螺、预应力螺 纹钢筋纹钢筋 2.002.00 消除应力钢丝、中强度预应力钢丝消除应力钢丝、中强度预应力钢丝2.052.05 钢绞线钢绞线1.951.95 钢筋在最大力下的总伸长率限值钢筋在最大力下的总伸长率限值 钢筋的弹性模量钢筋的弹性模量 2 2、适当提高了混凝土的最低强度等级，、适当提高了混凝土的最低强度等级， 补充了混凝土的热工参数补充了混凝土的热工参数 钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低 于于C20C20；采用强度等级

5、；采用强度等级400MPa400MPa及以上的钢筋及以上的钢筋 时，混凝土的强度不应低于时，混凝土的强度不应低于C25C25。 给出了混凝土的线膨胀系数、导热系给出了混凝土的线膨胀系数、导热系 数和比热容：数和比热容： 线膨胀系数线膨胀系数c ：110-5/ 0C； 导热系数导热系数： 10.6kJ/(m.h.0C)； 比热容比热容 c： 0.96kJ/(kg.0C)。 比热容：使单位质量物体改变单位温比热容：使单位质量物体改变单位温 度时吸收或释放的内能。度时吸收或释放的内能。 5 3 3、完善了钢筋和混凝土的本构关系以、完善了钢筋和混凝土的本构关系以 及混凝土的多轴强度准则的有关内容及混凝

6、土的多轴强度准则的有关内容 材料的本构关系：材料的本构关系：材料的应力材料的应力- -应应 变关系。变关系。 本构关系的用途：本构关系的用途：主要用于混凝土主要用于混凝土 的弹塑性分析和结构的承载力验算。的弹塑性分析和结构的承载力验算。 6 7 钢筋单调受拉应力钢筋单调受拉应力- -应变曲线应变曲线 混凝土单轴应力混凝土单轴应力- -应变曲线应变曲线 8 混凝土二轴应力的强度包络图混凝土二轴应力的强度包络图 二轴强度与单轴强度相比：二轴强度与单轴强度相比： 拉拉- -拉：基本不变；拉：基本不变； 拉拉- -压：比单轴小；压：比单轴小； 压压- -压：略有提高。压：略有提高。 混凝土的三轴抗压强

7、度混凝土的三轴抗压强度 混凝土的三轴抗压强度比混凝土的三轴抗压强度比 单轴受压强度高很多，最单轴受压强度高很多，最 高可达高可达5 5倍。倍。 4 4、为了解决配筋密集引起设计与施工的困、为了解决配筋密集引起设计与施工的困 难，首次允许采用并筋形式进行配筋难，首次允许采用并筋形式进行配筋 直径小于、等于直径小于、等于28mm28mm时不应超过时不应超过3 3根；根； 直径直径32mm32mm时宜为时宜为2 2根；根； 直径等于、大于直径等于、大于36mm36mm时不应采用并筋。时不应采用并筋。 9 1 1、给出了应力设计方法、给出了应力设计方法 对剪力墙、筒体等二维、三维混凝土结构构对剪力墙、

8、筒体等二维、三维混凝土结构构 件，当按弹性或弹塑性方法分析并以应力表件，当按弹性或弹塑性方法分析并以应力表 达时，达时，可将混凝土应力按区域等代成内力设可将混凝土应力按区域等代成内力设 计值计值，按上述公式进行计算，按上述公式进行计算，也可直接采用也可直接采用 多轴强度准则进行设计验算多轴强度准则进行设计验算。 10 11 2 2、二阶效应计算有较大变化、二阶效应计算有较大变化 建筑结构的二阶效应包括重力二阶效应建筑结构的二阶效应包括重力二阶效应（P- 效应）效应） 和受压构件的挠曲效应和受压构件的挠曲效应（P-效应效应 ）两两 部分。部分。 P-效应效应P-效应效应 重力二阶效应计算在结重力

9、二阶效应计算在结 构整体分析中考虑。构整体分析中考虑。 受压构件的挠曲效应计受压构件的挠曲效应计 算在构件设计时考虑。算在构件设计时考虑。 1 1）一般柱考虑）一般柱考虑P-P-效应的计算方法效应的计算方法 12 (1)(1)当同一主轴方向的杆端弯矩比当同一主轴方向的杆端弯矩比M1/M2不大于不大于 0.9 0.9且设计轴压比不大于且设计轴压比不大于0.90.9时，若构件的长细时，若构件的长细 比满足下式的要求，可不考虑该方向构件自身比满足下式的要求，可不考虑该方向构件自身 挠曲产生的附加弯矩影响。挠曲产生的附加弯矩影响。 lc M1、M2同一主轴方向的弯矩设计值，绝对值较大端为同一主轴方向的

10、弯矩设计值，绝对值较大端为 M2，绝对值较小端为，绝对值较小端为M1，当构件按单曲率弯，当构件按单曲率弯 曲时为正，否则为负；曲时为正，否则为负； lc 构件的计算长度，近似取偏心受压构件相应主构件的计算长度，近似取偏心受压构件相应主 轴方向两支承点之间的距离。轴方向两支承点之间的距离。 13 (2)(2) 偏心受压构件考虑二阶效应时，在其偏心方向偏心受压构件考虑二阶效应时，在其偏心方向 上考虑杆件自身挠曲影响的控制截面弯矩设计值上考虑杆件自身挠曲影响的控制截面弯矩设计值 可按下列公式计算：可按下列公式计算： 当当Cmns小于小于1.01.0时，取时，取 Cmns =1.0=1.0； 对剪力墙

11、类构件，可取对剪力墙类构件，可取Cmns =1.0=1.0。 1300(M2/N+e0)/h 0 14 2 2）排架柱考虑）排架柱考虑P-P-效应的计算方法效应的计算方法 考虑二阶效应考虑二阶效应排架结构排架结构的计算方法基本上维持的计算方法基本上维持 2002版规范不变，但考虑了工业厂房排架的荷载版规范不变，但考虑了工业厂房排架的荷载 特点。特点。 0.70.71.21.2 5 5 3 3、调整了斜截面受剪承载力计算公式、调整了斜截面受剪承载力计算公式 0202版规范的公式：版规范的公式： （1 1）一般受弯构件）一般受弯构件 （2 2）集中荷载为主的受弯构件）集中荷载为主的受弯构件 15

12、16 当仅配置箍筋时，矩形、当仅配置箍筋时，矩形、T T形和工形截面受形和工形截面受 弯构件的斜截面受剪承载力应符合下列规定：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截面混凝土受剪承载力系数 对于一般受弯构件取对于一般受弯构件取0.70.7； 对集中荷载作用下的独立梁，取对集中荷载作用下的独立梁，取 。 箍筋项前的系数由箍筋项前的系数由1.251.25改为改为1.01.0；用钢量增加约；用钢量增加约 25%25%。 c c v v cv cv 新规范受弯构件斜截面抗剪承载力计算公式：新规范受弯构件斜截面抗剪承载力计算公式： （1 1）压、弯、剪、扭时：）压、弯、剪、扭

13、时： 17 （2 2）拉、弯、剪、扭时）拉、弯、剪、扭时： 5 5、修改了受冲切承载力计算公式、修改了受冲切承载力计算公式 18 (1)(1) 不配置箍筋或弯起钢筋的板，其受冲切承载不配置箍筋或弯起钢筋的板，其受冲切承载 力应符合下列规定：力应符合下列规定： 19 htpc,mm0 (0.70.25) l Ffu h (2)(2) 配置箍筋时的受冲切承载力配置箍筋时的受冲切承载力 tpc,mm0yvsvu (0.50 0.25 ) 0.8 l Ffu hf A (3)(3) 配置弯起钢筋时的受冲切承载力配置弯起钢筋时的受冲切承载力 tpc,mm 0y sbu (0.500.25)0.8sin

14、l Ffu hf A 将原系数将原系数0.350.35提高到提高到0.500.50，将原系数，将原系数0.150.15 提高到提高到0.250.25。 （三）完善了结构设计内容（三）完善了结构设计内容 1 1、由构件设计向结构设计扩展、由构件设计向结构设计扩展 原规范偏重于截面配筋计算和构造设计。原规范偏重于截面配筋计算和构造设计。 新规范由构件设计向结构设计扩展，例如，新规范由构件设计向结构设计扩展，例如， 增加了结构抗连续倒塌设计、既有结构设增加了结构抗连续倒塌设计、既有结构设 计、间接作用计算等要求，特别是强调了计、间接作用计算等要求，特别是强调了 结构方案设计（结构选型与结构布置）以结

15、构方案设计（结构选型与结构布置）以 及结构整体稳定性的重要性。及结构整体稳定性的重要性。 20 新规范承载能力极限状态的一般表达式为：新规范承载能力极限状态的一般表达式为： 0S R R = R（fc , fs , ak , .）/ RD 式中，式中， RD 是结是结构构件构构件的抗力模型不定性调整系数：的抗力模型不定性调整系数： 静力设计取静力设计取1.01.0，对不确定性较大的结构构件根据具，对不确定性较大的结构构件根据具 体情况取大于体情况取大于1.01.0的数值；抗震设计应用承载力抗震的数值；抗震设计应用承载力抗震 调整系数调整系数RE代替代替RD。 对剪力墙、筒体等二维、三维混凝土结

16、构构件，可对剪力墙、筒体等二维、三维混凝土结构构件，可 按弹性或弹塑性方法分析，并以应力表达。按弹性或弹塑性方法分析，并以应力表达。 2 2、完善了承载能力极限状态计算、完善了承载能力极限状态计算 21 22 （1 1）裂缝控制有所放松）裂缝控制有所放松 3 3、修正了正常使用极限状态验算方法、修正了正常使用极限状态验算方法 23 (2(2）裂缝宽度的计算值比原规范小）裂缝宽度的计算值比原规范小 按荷载效应的标准组合（按荷载效应的标准组合（PCPC）或）或准永久组合准永久组合 （RCRC）并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度）并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度 ( (mmmm) )可按下列公式计算：

17、可按下列公式计算： 24 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 1.9 (2.1)1.5 (1.7) 偏偏 心心 受受 拉拉 2.4 轴轴 心心 受受 拉拉 2.7 2.2 cr （3 3）长期刚度计算公式有变化）长期刚度计算公式有变化 预应力混凝土钢筋采用荷载效应标准组合时预应力混凝土钢筋采用荷载效应标准组合时: : 25 s kq k 1 B MM M B 钢筋混凝土构件采用荷载效应准永久组合时钢筋混凝土构件采用荷载效应准永久组合时: : s /BB 式中，式中， 为考虑荷载长期作用对挠度增为考虑荷载长期作用对挠度增 大的

18、影响系数。大的影响系数。 =2.01.6。对钢筋混凝对钢筋混凝 土构件土构件B值一般会减小。值一般会减小。 （4 4）增加了楼盖舒适度要求）增加了楼盖舒适度要求, ,规定了楼规定了楼 板竖向自振频率的限制板竖向自振频率的限制 26 对大跨度混凝土楼盖结构，宜进行竖向自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：振频率验算，其自振频率不宜低于下列要求： 住宅和公寓不宜低于住宅和公寓不宜低于5 5 Hz; ; 办公楼和旅馆不宜低于办公楼和旅馆不宜低于4 4Hz; ; 大跨度公共建筑不宜低于大跨度公共建筑不宜低于3Hz; ; 4 4、增加了结构抗连续性倒塌设计的原则、增加了结构抗连续性倒塌设计的原则 (1)(1)什么是结构连续性倒塌什么是结构连续性倒塌? ? 指结构遭遇突发事指结构遭遇突发事 件后因局部破件后因局部破 坏导致结构连续性倒塌或大范围破坏坏导致结构连续性倒塌或大范围破坏 的现象。的现象。 造成结构连续倒塌的原因可以是爆造成结构连续倒塌的原因可以是爆 炸、撞击、设计施工失误、地基基础炸、撞击、设计施工失误、地基基础 失效等偶然因素。失效等偶然因素。 27 典型事例：典型事例： 19681968年年5 5月月1616日，英国伦敦