规范编制人之一_东大蓝宗建教授谈《混凝土结构设计规范》.doc
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1、规范编制人之一_东大蓝宗建教授谈混凝土结构设计规范2005年7月 规范编制人之一_东南大学蓝宗建教授 谈混凝土结构设计规范 第一章 总 则 1.混凝土结构设计规范GB 50010-2002的适用范围与混凝土结构设计规范GBJ 10-89相同。 2. 我国各类工程混凝土结构的共性技术问题的设计方法需要统一。这次修订仅是向这一目标迈出了第一步。 3. 混凝土结构设计尚应符合国家现行有关强制性标准(建筑结构荷载规范GB 50009-2001、建筑抗震设计规范GB 50011-2001)。 第二章 术 语、符 号 第一节 术 语 一、制定依据 1. 工程结构设计基本术语和通用符号GBJ 132 2.
2、建筑结构设计术语和符号标准GB/T 50083 3. 建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068 4. 建筑结构荷载规范GB 50009 二、主要修订内容 1. 术语是新增加的内容。 2. 原“荷载短期效应组合”改为“荷载效应的标准组合”;原“荷载长期效应组合”改为“荷载效应的准永久值组合”。 第二节 符 号 一、符号的构成 由主体符号或主体符号带上下标构成。 1. 主体符号: (1)斜体大写拉丁字母M,N,T; (2)斜体小写字母a、b、x; (3)斜体小写希腊字母、。 12. 上标 'f 采用标记或正体小写拉丁字母,如e、M(fatigue)。 3. 下标 (1)正体小写拉丁字母
3、,采用有关英文词的前一个或二个或三个字母,如b(flange)、fM(crack)、A(core) 等。 (2)数字:如h。 crcor0(3)字母与数字组合,如(loss)。 l4(4)字母组合:由二个或三个字母组合而成,如f(prestress,yield)、M(beam,pybuaultimate,actual)。 二、符号的修改 1、因术语修改而作相应的修改,如NN,NN。 sklq2、为了使表达更确切,如,。 sccklccq3、取消或新增:如取消f、f,增加。 cmkcm1 第三章 基本设计规定 第一节 一般规定 一、极限状态的分类(规范第3.1.2条) 1. 承载能力极限状态 2
4、. 正常使用极限状态 二、结构构件的计算和验算要求(规范第3.1.3条3.1.5条) 基本与原规范相同,增加了漂浮验算,修改了疲劳验算。 1. 承载力及稳定:增加了漂浮验算。 2. 疲劳:与原规范相比,有较大的修改。 (1)吊车分级:在原建筑结构荷载规范GBJ 9-87中,吊车分为四个工作级别(轻级、中级、重级和超重级),在新建筑结构荷载规范GB 50011-2001中,吊车分为8个工作级别(A1 A8)。 (2)新规范规定,直接承受吊车的构件应进行疲劳验算,与原规范有较大不同。 (3)新规范与原规范一样,未包括超重级工作制吊车(建议采用钢结构)。 3. 变形 4. 抗裂及裂缝宽度 三、结构整
5、体稳定(规范第3.1.6条) 21. 新规范强调结构的局部破坏不应导致大范围倒塌。 2. 为保持结构整体稳定性,一般可通过采用构造措施,增加结构延性等来实现。当局部破坏的部位可以预见时,可对特定的局部破坏状态进行设计。 四、设计使用年限(规范第3.1.7条) 1. 我国以往对结构的设计使用年限没有做出明确的规定。 2. 新建筑结构可靠度设计统一标准正式提出了设计使用年限的规定。 设计使用年限的定义为:设计规定的结构和结构构件不需进行大修即可按其预定的目的使用的时期。 建筑结构的设计使用年限分为四个类别,如表3-1所示。 表3-1 设计使用年限分类 类别 设计使用年限(年) 示 例 1 5 临时
6、性建筑 2 25 易于替换的结构构件 350普通房屋和构筑物 4 100及以上 纪念性建筑和特别重要的建筑结构 3. 在新规范中,将对各类结构采取的耐久性措施与设计使用年限相联系。同时,又在结构重要性系数和混凝土保护层厚度等方面作了相应的规定。 第二节 承载能力极限状态计算规定 一、安全等级的划分(规范第3.2.1条、第3.2.2条) 1. 安全等级的划分基本与原规范相同。 2. 新规范取消了原规范中关于屋架、托架的安全等级应提高一级以及承受恒载为主的轴心受压柱、小偏压柱的安全等级应提高一级的规定(但并不意味着降低其安全储备)。 3. 取消了原规范对施工阶段预制构件安全等级可降低一级的规定。
7、二、承载能力极限状态设计表达式 基本同原规范。但对取值的规定与原规范不同。 0第三节 正常使用极限状态验算规定 一、正常使用极限状态设计表达式(规范第3.3.1条) 在新规范中,根据建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068的规定,将荷载的短期效应组合、长期效应组合改称为荷载效应的标准组合、准永久组合。 其他规定与原规范相同。 二、裂缝控制等级的划分(规范第3.3.3条) 新规范与原规范相同,对裂缝控制划分为三个等级。 新规范将原规范中的二级裂缝控制等级中规定的拉应力不超过f改为拉应力不应cttk大于f。 tk三、不同环境下的裂缝控制要求(规范第3.3.4条) 1. 新规范与原规范相比,突出了
8、环境类别对裂缝控制的要求,而淡化构件种类对裂缝控制的要求的影响。 2. 新规范的裂缝控制要求与原规范相比,对预应力混凝土结构变化较大,除前述的将f改为f外,对原规范的室内正常环境下的一般构件,从二级裂缝控制等级放松为三级cttktk(屋面板和楼板仍然为二级),对原规范的露天或室内高湿度环境下的构件,从一级裂缝控制等级放松为二级(吊车梁仍为一级),对原规范未涉及的三类环境下的构件,新增加规定一级裂缝控制等级。 第四节 耐久性规定 本条规定了耐久性设计的基本原则,按环境类别和设计使用年限进行设计。 一、环境类别(规范第3.4.1条) 新规范将环境类别分为五类。但对耐久性的规定只涉及一、二、三类环境
9、,四、五类环境应按有关规范确定。 二、耐久性设计的基本原则 新规范规定按环境类别和设计使用年限进行耐久性设计。 1. 对设计使用年限为50年,处于一类、二类和三类环境中的混凝土做出规定,主要包括混凝土强度等级、水灰比、水泥用量、氯离子含量、碱含量和保护层厚度等 (规范第3.4.2条) 。 2. 对设计使用年限为100年,处于一类环境中的结构混凝土做出规定。与设计使用年限为50年,处于一类环境中的结构混凝土相比,要求更严 (规范第3.4.3条) 。 3. 对设计使用年限为100年,处于二类、三类环境中的结构混凝土未做出明确的规定。 4. 对于有抗冻、抗渗要求的结构,应符合有关规范的规定。(规范第
10、3.4.5条、第3.4.6条) 第四章 材 料 4第一节 混凝土 一、混凝土的强度等级 1、混凝土强度等级的确定原则与原规范相同(规范第4.1.1条)。 2、取消最低混凝土强度等级(C7.5、C10),基础垫层可用C10。 3、增加高强度混凝土的强度等级(C65C80)。 4、加严了结构用混凝土的强度等级要求(规范第4.1.2条)。 二、混凝土强度的取值(规范第4.1.3条、第4.1.4条第4.1.6条) 1、混凝土抗压强度 (1)取消了原规范的弯曲抗压强度。 (2)轴心抗压强度标准值 f=0.88f ckc1c2cu,k为棱柱体强度与立方体强度的比值。对C50及以下,取=0.82,对C80,
11、取=0.87,c1c1c1其间按线性插入。 为脆性折减系数,对C40及以下,取=1.0,对C80,取=0.87,其间按线性插c2c2c2入。 (3)轴心抗压强度设计值 f=f/ cckc新规范取=1.4(原规范取=1.35)。 cc2. 混凝土轴心抗拉强度 (1)轴心抗拉强度与立方体抗压强度的关系 0.55f=0.395f t,mcu,m(2)轴心抗拉强度标准值 0.55f?cu,k f=0.880.395(1?1.645) tkc2?1?1.645?0.550.45 =0.880.395f(1?1.645) c2cu,k 离散系数取值参见规范条文说明4.1.34.1.4。 (3)轴心抗拉强度
12、设计值 f=f/ ttkc3. 混凝土疲劳强度 5按原规范相同的原则确定。 第二节 钢 筋 一、钢筋种类的选用(规范第4.2.1条) 21. 优先推广高性能钢筋(如HRB400、1860N/mm的钢绞线)。 2. 冷拔低碳钢丝、冷轧带肋钢筋和冷拉钢筋不再列入新规范。 二、钢筋强度等级表示方法和符号说明 1. 普通钢筋 HPB 235():H(Hot)、P(Plain)、B(Bars) HRB 335(),HRB 400():R(Rolled),其余同上。 RRRB 400():R(Remained),其余同上。 2. 预应力钢筋 在的右上角用英文首位字母表示。 s(钢绞线):S(Strande
13、d)。 PIH、分别表示光面、刻痕、螺旋肋三种消除应力钢丝,P(Plain)、I(Indented)、H(Helix)。 三、钢筋强度取值(规范第4.2.2条、第4.2.3条、第4.2.5条) 1. 普通钢筋 HRB 235(I级),与原规范相同。 HRB 335(II级)、HRB 400(III级)与1996年局部修订条文相同,与规范GBJ 10-89相比,略有调整。 2. 预应力钢筋 原规范对预应力钢绞线和钢丝的屈服强度取抗拉强度的80%,新规范改为85%,以便与国标预应力混凝土用钢绞线和预应力混凝土用钢筋的规定一致。 新规范取=1.41。 s3. 钢筋疲劳强度 ff(1)影响钢筋疲劳强度
14、的主要因素为疲劳应力幅?,而不是疲劳应力比 ssfff?=? ss,maxs,minfff=/ ss,mins,max 6ff(2)新规范以钢筋疲劳应力幅限值?f取代原规范的疲劳强度设计值f。 yyfff新规范疲劳应力比值范围与原规范相同,而新规范的?f是根据原规范的f用校准syy法得出的。 第五章 结 构 分 析 第一节 基本原则 一、结构分析的重要性 在混凝土结构工程设计中,结构在各种荷载作用下的力学效应和结构构件的构造设计或性能验算,是不可缺少且相互影响的两个方面,对保证结构的安全使用是同等重要的。 二、结构分析的基本要求(规范第5.1.4条) 1. 结构分析的目的是:依据设定的结构方案
15、和布置,确定合理的计算模型和分析方法,采用可能的不利荷载(作用)状况,通过计算分析,提交准确可靠的计算作用效应。 2. 结构分析应符合力学平衡条件、变形协调(几何)条件和本构(物理)关系。对这三个要求,可以有不同的处理方式。 设计中采用的商用电算程序或自编的程序,都必须经过严格考核和验证。 三、结构分析方法的分类和选择(规范第5.1.5条) 1. 线弹性分析方法:最基本和成熟的结构分析方法。 2. 考虑塑性内力重分布的分析方法:应用最多的是弯矩调幅法,常用于连续板、梁和框架结构等。 3. 塑性极限分析法:常用于双向板的设计,如塑性绞线法(上限解)、条带法(下限解)等。 4. 非线性分析方法:可
16、用于一切类型和形式的结构体系,并适用于结构受力全过程的各阶段。但计算较复杂,工作量较大。 5. 试验分析方法。 第二节 线弹性分析方法 本节对线弹性分析方法的适用范围、计算模型的确定,杆件的截面刚度和计算方法作了原则规定(规范第5.2节)。 第三节 其他分析方法 本节对连续梁(板)的调幅法、双向板的非弹性分析方法、杆系结构的非线性分析方法、二维和三维结构的非线性分析方法及试验分析方法作了原则规定(规范第5.3节)。 7 第六章 预应力混凝土结构构件计算要求 第一节 一般规定 一、预应力混凝土结构构件的计算要求(规范第6.1.1条) 关于使用阶段和施工阶段的计算要求,基本上与原规范相同。 与原规
17、范的主要不同之处是明确规定预应力作用效应加入荷载效应组合。 二、张拉控制应力(规范第6.1.3条) 对预应力钢丝、钢绞线,后张法张拉控制应力的限值比原来规范提高0.05。其余conptk与原规范相同 三、预应力产生的混凝土法向应力和相应阶段的预应力钢筋应力(规范第6.1.5条) 1. 先张法构件:与原规范相同。 2. 后张法构件: (1)对超静定结构,应考虑预加力在构件中产生的次弯矩的影响。 (2)在设计计算中,宜采取措施,避免或减少柱和墙等约束构件对梁、板预应力效果的影响。 四、次内力的影响(规范第6.1.7条) 对后张法预应力混凝土超静定结构,在进行承载能力计算及抗裂验算时,应考虑次内力的
18、影响。 五、后张法预应力混凝土连续梁和框架梁考虑塑性内力重分布(调幅法)计算的基本规定(规范第6.1.8条) 0.3时,支座截面可调幅10%,且应满足正常使用极限状态验算要求。 >0.3时,不考虑塑性内力重分布。 弯矩重分布可用下式表达: (1?)M+MM 2uM为按弹性分布所得到由荷载产生的弯矩值;为调幅系数;为考虑结构刚度改变和塑性铰转动对次弯矩的影响系数。 六、预应力传递长度及有关的计算规定(规范第6.1.9和第6.1.10条) 新规范根据试验结果对预应力传递长度进行了调整,并改用公式进行计算。其他同原规范。 8pel=d tr'ftk七、施工阶段验算(规范第6.1.11
19、条和第6.1.12条) 1. 增加了在施工阶段对结构构件进行承载能力极限状态验算的要求。 2. 对截面边缘的混凝土法向应力的限值,根据对国内外相关规范的规定值的校准及国内的工程设计经验,作了适当调整,取值比原规范稍严。 八、预应力混凝土构件预拉区的纵向钢筋配筋率(规范第6.1.13条)。 新规范比原规范稍加严。 第二节 预应力损失值计算 关于预应力损失值的计算,新规范与原规范的不同之处有如下: 一、对后张法构件预应力曲线钢筋或折线钢筋由于锚具变形和预应力钢筋内缩值引起的预应力损失值,在规范正文中(规范第6.2.3条)给出了计算原则,同时,在规范附录中(规范附录D)给出了常用束形的计算公式。推导
20、这些公式时,除按规范第6.2.3条的计算原则外,还需作如下假定 1. 孔道摩擦损失近似按直线公式计算。 2. 回缩发生的反向摩擦力和张拉摩擦力的摩擦影响系数相同。 二、新规范对锚固阶段张拉端预应力钢筋内缩值作了修改和补充(规范第6.2.2条)。 1. 根据锚固原理,将锚具分为支承式、锥塞式和夹片式三类,对每类分别做出规定。 2. 补充了QM、XM、OVM等群锚的锚具变形值的规定。 三、补充了预埋钢管孔道的摩擦影响系数(规范第6.2.4条)。 '四、调整了混凝土收缩、徐变引起的预应力损失值和的计算公式(规范第6.2.5l5l5条)。计算的损失值比原规范大。同时,在规范附录中给出了与时间
21、相关的预应力损失的计算规定(附录E)。 删去了原规范中构件从预加力时起至承受外荷载的时间对混凝土收缩、徐变损失值影响系数的计算公式。 第七章 承载能力极限状态计算 第一节 正截面承载力计算的一般规定 一、正截面承载力计算的基本假定(规范第7.1.2条) 基本假定有4条,其中第1、2、4条与原规范相同。第3条(有关混凝土的应力应变曲线)做了一定的修改,其特点如下: 91. 应力峰值取f(原规范为f)。 ccm22. 当f50N/mm时,n=2,=0.02,=0.0033,混凝土的应力应变曲线与原cu,k0cu规范相同。 23. 当f=5080N/mm,n=21.5,=0.0020.00215,=
22、0.00330.003,混凝cu,k0cu土的应力应变曲线与原规范略有不同。 必须指出,上述混凝土应力应变曲线仅适用于正截面承载力计算,不适用于结构分析。 二、受压区混凝土简化应力图形(规范第7.1.3条) 将曲线应力图形简化为矩形应力图形,其中 x=x 1af=f ce1c由于混凝土应力应变曲线与原规范不同,因此,和也与原规范有所不同。 11三、相对界限受压区高度(规范第7.1.4条) 和与原规范有所不同,因此,相对界限受压区高度计算公式也相应修改。当1cub2f50N/mm时,的计算公式与原规范一致。 cu,kb四、纵向受拉钢筋应力(规范第7.1.5条) 1. 计算公式 (1)按平截面假定
23、(2)简化公式 2. 适用条件 第二节 正截面受弯承载力计算 一、按照上述基本假定和简化方法,按新规范计算正截面受弯承载力时,只须将原规范的f=1.1f改为f,同时也按新规范的公式确定(规范第7.2节)。 cmc1cb二、新规范未列出原规范附录三“钢筋混凝土矩形截面受弯构件纵向受拉钢筋截面面积计算方法”和附录四“混凝土双向受弯构件正截面受弯承载力近似计算方法”。如需应用原规范附录三、附录四来进行计算时,只须将有关公式中的f用f代替即可。 cm1c第三节 正截面受压承载力计算 轴心受压和偏心受压构件正截面承载力计算方法基本上保留原规范的表达形式,除了f改用f外,主要有如下的修改和补充: cm1c
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