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《混凝土结构设计标准》

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3.6.1

混凝土结构防连续倒塌设计宜符合下列要求:

1 采取减小偶然作用效应的措施;

2 采取使重要构件及关键传力部位避免直接遭受偶然作用的措施;

3 在结构容易遭受偶然作用影响的区域增加冗余约束,布置备用的传力途径;

4 增强疏散通道、避难空间等重要结构构件及关键传力部位的承载力和变形性能;

5 配置贯通水平、竖向构件的钢筋,并与周边构件可靠地锚固;

6 设置结构缝,控制可能发生连续倒塌的范围。

条文说明

  房屋结构在遭受偶然作用时如发生连续倒塌,将造成人员伤亡和财产损失,是对安全的最大威胁。总结结构倒塌和未倒塌的规律,采取针对性的措施加强结构的整体稳固性,就可以提高结构的抗灾性能,减少结构连续倒塌的可能性。
混凝土结构防连续倒塌是提高结构综合抗灾能力的重要内容。在特定类型的偶然作用发生时或发生后,结构能够承受这种作用,或当结构体系发生局部垮塌时,依靠剩余结构体系仍能继续承载,避免发生与作用不相匹配的大范围破坏或连续倒塌。这就是结构防连续倒塌设计的目标。无法抗拒的地质灾害破坏作用,不包括在防连续倒塌设计的范围内。
结构防连续倒塌设计涉及作用回避、作用宣泄、障碍防护等问题,本规范仅提出混凝土结构防连续倒塌的设计基本原则和概念设计的要求。
3.6.1 结构防连续倒塌设计的难度和代价很大,一般结构只须进行防连续倒塌的概念设计。本条给出了结构防连续倒塌概念设计的基本原则,以定性设计的方法增强结构的整体稳固性,控制发生连续倒塌和大范围破坏。当结构发生局部破坏时,如不引发大范围倒塌,即认为结构具有整体稳定性。结构和材料的延性、传力途径的多重性以及超静定结构体系,均能加强结构的整体稳定性。
设置竖直方向和水平方向通长的纵向钢筋并应采取有效的连接、锚固措施,将整个结构连系成一个整体,是提供结构整体稳定性的有效方法之一。此外,加强楼梯、避难室、底层边墙、角柱等重要构件;在关键传力部位设置缓冲装置(防撞墙、裙房等)或泄能通道(开敞式布置或轻质墙体、屋盖等);布置分割缝以控制房屋连续倒塌的范围;增加重要构件及关键传力部位的冗余约束及备用传力途径(斜撑、拉杆)等,都是结构防连续倒塌概念设计的有效措施。

3.6.2

重要结构的防连续倒塌设计可采用下列方法:

1 局部加强法:提高可能遭受偶然作用而发生局部破坏的竖向重要构件和关键传力部位的安全储备,也可直接考虑偶然作用进行设计。

2 拉结构件法:在结构局部竖向构件失效的条件下,可根据具体情况分别按梁-拉结模型、悬索-拉结模型和悬臂-拉结模型进行承载力验算,维持结构的整体稳固性。

3 拆除构件法:按一定规则拆除结构的主要受力构件,验算剩余结构体系的极限承载力;也可采用倒塌全过程分析进行设计。

条文说明

  3.6.2 倒塌可能引起严重后果的安全等级为一级的可能遭受偶然作用的重要结构,以及为抵御灾害作用而必须增强抗灾能力的重要结构,宜进行防连续倒塌的设计。由于灾害和偶然作用的发生概率极小,且真正实现“防连续倒塌”的代价太大,应由业主根据实际情况确定。
局部加强法是对多条传力途径交汇的关键传力部位和可能引发大面积倒塌的重要构件通过提高安全储备和变形能力,直接考虑偶然作用的影响进行设计。这种按特定的局部破坏状态的荷载组合进行构件设计,是保证结构整体稳定性的有效措施之一。
当偶然事件产生特大荷载时,按效应的偶然组合进行设计以保持结构体系完整无缺往往代价太高,有时甚至不现实。此时,拉结构件法设计允许爆炸或撞击造成结构局部破坏,在某个竖向构件失效后,使其影响范围仅限于局部。按新的结构简图采用梁、悬索、悬臂的拉结模型继续承载受力,按整个结构不发生连续倒塌的原则进行设计,从而避免结构的整体垮塌。
拆除构件法是按一定规则撤去结构体系中某部分构件,验算剩余结构的抗倒塌能力的计算方法。可采用弹性分析方法或非线性全过程动力分析方法。
实际工程的防连续倒塌设计,应根据具体条件进行适当的选择。

3.6.3

   当进行偶然作用下结构防连续倒塌的验算时,作用宜考虑结构相应部位倒塌冲击引起的动力系数。在抗力函数的计算中,混凝土强度取强度标准值fck;普通钢筋强度取极限强度标准值fstk,预应力筋强度取极限强度标准值fptk并考虑锚具的影响。宜考虑偶然作用下结构倒塌对结构几何参数的影响。必要时尚应考虑材料性能在动力作用下的强化和脆性,并取相应的强度特征值。

条文说明

3.6.3 本条介绍了混凝土结构防连续倒塌设计中有关设计参数的取值原则。效应除按偶然作用计算外,还宜考虑倒塌冲击引起的动力系数。材料强度取用标准值,钢筋强度改用极限强度,对无粘结预应力构件则应注意锚夹具对预应力筋有效强度的影响,还宜考虑动力作用下材料强化和脆性的影响,取相应的强度特征值。此外还应考虑倒塌对结构几何参数变化的影响。

3.7 既有结构设计原则

3.7.1

既有结构延长使用年限、改变用途、改建、扩建或需要进行加固、修复等,均应对其进行评定、验算或重新设计。

条文说明

  既有结构为已建成、使用的结构。由于历史的原因,我国既有混凝土结构的设计将成为未来工程设计的重要内容。为保证既有结构的安全可靠并延长其使用年限,满足近年日益增多的既有结构加固改建的需要,本次修订新增一节,强调既有混凝土结构设计的原则。
  3.7.1 既有结构设计适用于下列几种情况:达到设计年限后延长继续使用的年限;为消除安全隐患而进行的设计校核;结构改变用途和使用环境而进行的复核性设计;对既有结构进行改建、扩建;结构事故或灾后受损结构的修复、加固等。应根据不同的目的,选择不同的设计方案。

3.7.2

对既有结构进行安全性、适用性、耐久性及抗灾害能力进行评定时,应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的原则要求,并应符合下列规定:

1 应根据评定结果、使用要求和后续使用年限确定既有结构的设计方案;

2 既有结构改变用途或延长使用年限时,承载能力极限状态验算宜符合本规范的有关规定;

3 对既有结构进行改建、扩建或加固改造而重新设计时,承载能力极限状态的计算应符合本规范和相关标准的规定;

4 既有结构的正常使用极限状态验算及构造要求宜符合本规范的规定;

5 必要时可对使用功能作相应的调整,提出限制使用的要求。

条文说明

 3.7.2 既有结构设计前,应根据现行国家标准《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344等进行检测,根据现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153、《工业建筑可靠性鉴定标准》GB 50144、《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292等的要求,对其安全性、适用性、耐久性及抗灾害能力进行评定,从而确定设计方案。设计方案有两类:复核性验算和重新进行设计。
鉴于我国传统结构设计安全度偏低以及结构耐久性不足的历史背景,有大量的既有结构面临评定、验算等问题。验算宜符合本规范的规定,强调“宜”是可以根据具体情况作适当调整,如控制使用荷载和功能,控制使用年限等。因为充分利用既有建筑符合可持续发展的基本国策。
当对既有结构进行改建、扩建或加固修复时,须重新进行设计。为保证安全,承载能力极限状态计算“应”按本规范要求进行,但对正常使用状态验算及构造措施仅作“宜”符合本规范的要求。同样可根据具体情况作适当调整,尽量减少重新设计在构造要求方面的经济代价。
无论是复核验算和重新设计,均应考虑检测、评定以实测的结果确定相应的设计参数。

3.7.3

既有结构的设计应符合下列规定:

1 应优化结构方案,保证结构的整体稳固性;

2 荷载可按现行规范的规定确定,也可根据使用功能作适当的调整;

3 结构既有部分混凝土、钢筋的强度设计值应根据强度的实测值确定;当材料的性能符合原设计的要求时,可按原设计的规定取值;

4 设计时应考虑既有结构构件实际的几何尺寸、截面配筋、连接构造和已有缺陷的影响;当符合原设计的要求时,可按原设计的规定取值;

5 应考虑既有结构的承载历史及施工状态的影响;对二阶段成形的叠合构件,可按本规范第9.5节的规定进行设计。

条文说明

  3.7.3 本条规定了既有结构设计的原则。避免只考虑局部加固处理的片面做法。本规范强调既有结构加强整体稳固性的原则,适用的范围更为广泛和系统。应避免由于仅对局部进行加固引起结构承载力或刚度的突变。
设计应考虑既有结构的现状,通过检测分析确定既有部分的材料强度和几何参数,并尽量利用原设计的规定值。结构后加部分则完全按本规范的规定取值。应注意新旧材料结构间的可靠连接,并反映既有结构的承载历史以及施工支撑卸载状态对内力分配的影响。

4 材 料


4.1 混凝土


4.1.1

混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作、养护的边长为150mm的立方体试件,在28d或设计规定龄期以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值。

条文说明

  4.1.1 混凝土强度等级由立方体抗压强度标准值确定,立方体抗压强度标准值fcu,k是本规范混凝土各种力学指标的基本代表值。混凝土强度等级的保证率为95%:按混凝土强度总体分布的平均值减去1.645倍标准差的原则确定。
由于粉煤灰等矿物掺合料在水泥及混凝土中大量应用,以及近年混凝土工程发展的实际情况,确定混凝土立方体抗压强度标准值的试验龄期不仅限于28d,可由设计根据具体情况适当延长。

4.1.2

素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15C20;钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20C25;采用强度等级400MPa及以上的钢筋时,混凝土强度等级不应低于C25。

预应力混凝土楼板结构的混凝土强度等级不宜低于C40,且不应低于C30,其他预应力混凝土结构构件的混凝土强度等级不应低于C40。

采用强度等级500MPa及以上的钢筋时,混凝土强度等级不应低于C30。

承受重复荷载的钢筋混凝土构件,混凝土强度等级不应低于C30。

条文说明

  4.1.2 我国建筑工程实际应用的高强混凝土强度等级和钢筋强度均低于发达国家。我国结构安全度总体上与比国际水平相当低,但材料用量偏高并不少,其原因在于国际上较高的安全度是依靠较高强度的材料实现的。为提高材料的利用效率,工程中应用的混凝土强度等级宜适当提高。本次对GB50010-2010(2015年版)规范的局部修订,用C20混凝土代替C15级的低强度混凝土仅限用于素混凝土结构,各种配筋混凝土结构的混凝土强度等级也普遍稍有提高。C15混凝土的设计指标可参考2010版规范的有关规定。本条所说的素混凝土结构,一般不包含地下室或其他地下结构的素混凝土垫层。
本规范不适用于山砂混凝土及高炉矿渣混凝土,本次修订删除原规范中相关的注,其应符合专门标准的规定。

4.1.3

混凝土轴心抗压强度的标准值fck应按表4.1.3—1采用;轴心抗拉强度的标准值ftk应按表4.1.3—2采用。

条文说明

  4.1.3混凝土的强度标准值由立方体抗压强度标准值fcu,k经计算确定。
1轴心抗压强度标准值fck
考虑到结构中混凝土的实体强度与立方体试件混凝土强度之间的差异,根据以往的经验,结合试验数据分析并参考其他国家的有关规定,对试件混凝土强度的修正系数取为0.88。
棱柱强度与立方强度之比值αcl:对C50及以下普通混凝土取0.76;对高强混凝土C80取0.82,中间按线性插值;
C40以上的混凝土考虑脆性折减系数αc₂:对C40取1.00,对高强混凝土C80取0.87,中间按线性插值。
轴心抗压强度标准值fck按0.88αc₁αc₂fcu,k计算,结果见表4.1.3-1。
2轴心抗拉强度标准值ftk

数0.55为轴心抗拉强度与立方体抗压强度的折算关系,是根据试验数据进行统计分析以后确定的。
C80以上的高强混凝土,目前虽偶有工程应用但数量很少,且对其性能的研究尚不够,故暂未列入。
本次对GB 50010-2010(2015年版)规范的局部修订,删除了C15强度等级的相关规定。

4.1.4

混凝土轴心抗压强度的设计值fc应按表4.1.4—1采用;轴心抗拉强度的设计值ft应按表4.1.4—2采用。

条文说明

  4.1.4混凝土的强度设计值由强度标准值除混凝土材料分项系数γc确定。混凝土的材料分项系数取为1.40。
1轴心抗压强度设计值fc
轴心抗压强度设计值等于fck/1.40,结果见表4.1.4-1。
2轴心抗拉强度设计值ft
轴心抗拉强度设计值等于ftk/1.40,结果见表4.1.4-2。
修订2010版规范还删除了02版规范表注中受压构件尺寸效应的规定。该规定源于前苏联规范,最近俄罗斯规范已经取消。对离心混凝土的强度设计值,应按专门的标准取用,也不再列入。
本次对GB 50010-2010(2015年版)规范的局部修订,删除了C15强度等级的相关规定。

4.1.5

混凝土受压和受拉的弹性模量Ec宜按表4.1.5采用。

混凝土的剪切变形模量Gc可按相应弹性模量值的40%采用。

混凝土泊松比vc可按0.2采用。

注:1 当有可靠试验时,弹性模量可根据实测数据确定;

  2 当混凝土中掺有大量矿物掺合料时,弹性模量可按规定龄期根据实测数据确定。

条文说明

4.1.5 混凝土的弹性模量、剪切变形模量及泊松比同02版原规范。混凝土的弹性模量Ec以其强度等级值(fcu,k为代表)按下列公式计算:

由于混凝土组成成分不同(掺入粉煤灰等)而导致变形性能的不确定性,2010版规范增加了表注,强调在必要时可根据试验确定弹性模量。
本次对GB 50010-2010(2015年版)规范的局部修订,删除了C15强度等级的规定。

4.1.6-4.1.7

4.1.6 混凝土轴心抗压疲劳强度设计值、轴心抗拉疲劳强度设计值应分别按表4.1.4—1、表4.1.4—2中的强度设计值乘疲劳强度修正系数γρ确定。混凝土受压或受拉疲劳强度修正系数γρ应根据疲劳应力比值分别按表4.1.6—1、表4.1.6—2采用;当混凝土承受拉-压疲劳应力作用时,疲劳强度修正系数γρ取0.60。

疲劳应力比值应按下列公式计算:

注:直接承受疲劳荷载的混凝土构件,当采用蒸汽养护时,养护温度不宜高于60℃。


4.1.7 混凝土疲劳变形模量应按表4.1.7采用。

条文说明

  4.1.6、4.1.7 根据等幅疲劳2×10的6次方次的实验研究结果,列出了混凝土的疲劳指标。疲劳指标包括混凝土疲劳强度设计值、混凝土疲劳变形模量。而疲劳强度设计值是混凝土强度设计值乘疲劳强度修正系数γp的数值。上述指标包括高强度混凝土的疲劳验算,但不包括变幅疲劳。
结构构件中的混凝土,可能遭遇受压疲劳、受拉疲劳或拉-压交变疲劳的作用。本次修订根据试验研究,将不同的疲劳受力状态分别表达,扩大了疲劳应力比值的覆盖范围,并将疲劳强度修正系数的数值作了相应调整与补充。
当蒸养温度超过60℃时混凝土容易产生裂缝,并不能简单依靠提高设计强度解决。因此,本次修订删去了蒸养温度超过60℃时,计算需要的混凝土强度设计值需提高20%的规定。

4.1.8

当温度在0℃~100℃范围内时,混凝土的热工参数可按下列规定取值:

条文说明

4.1.8 本条提供了进行混凝土间接作用效应计算所需的基本热工参数。包括线膨胀系数、导热系数和比热容,数据引自《水工混凝土结构设计规范》DL/T 5057的规定,并作了适当简化。

4.2 钢筋


4.2.1

混凝土结构的钢筋应按下列规定选用:

1 纵向受力普通钢筋可采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500、HRB335、RRB400、HPB300钢筋;梁、柱和斜撑构件的纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋。

2 箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HRB335、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋。

3 预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。

条文说明

 4.2.1 国家现行钢筋产品标准中,不再限制钢筋材料的化学成分和制作工艺,而按性能确定钢筋的牌号和强度级别,并以相应的符号表达。
本次修订2010版规范根据“四节一环保”的要求,提倡应用高强、高性能钢筋。根据混凝土构件对受力的性能要求,规定了各种牌号钢筋的选用原则。
1增加强度为500MPa级的高强热轧带肋钢筋;将400MPa、500MPa级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力的主导钢筋推广应用,尤其是梁、柱和斜撑构件的纵向受力配筋应优先采用400MPa、500MPa级高强钢筋,500MPa级高强钢筋用于高层建筑的柱、大跨度与重荷载梁的纵向受力配筋更为有利;相比GB 50010-2010(2015年版)规范,本次局部修订淘汰了直径16mm及以上的HRB335热轧带肋钢筋,保留小直径的HRB335钢筋,主要用于中、小跨度楼板配筋以及剪力墙的分布筋配筋,还可用于构件的箍筋与构造配筋;。2010版规范用300MPa级光圆钢筋取代235MPa级光圆钢筋,GB 50010-2010(2015年版)规范将其规格限于直径6mm~14mm,主要用于小规格梁柱的箍筋与其他混凝土构件的构造配筋。对既有结构进行再设计时,235MPa级光圆钢筋及HRB335热轧带肋钢筋的设计值指标仍可按02版原规范取值。

2 推广应用具有较好的延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性的HRB系列普通热轧带肋钢筋。列入采用控温轧制工艺生产的HRBF400、HRBF500系列细晶粒带肋钢筋,取消牌号HRBF335钢筋。

3 RRB400余热处理钢筋由轧制钢筋经高温淬水,余热处理后提高强度。资源能耗低、生产成本低。其延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性也相应降低,一般可用于对变形性能及加工性能要求不高的构件中,如延性要求不高的基础、大体积混凝土、楼板以及次要的中小结构构件等。

4 增加预应力筋的品种:增补高强、大直径的钢绞线;列入大直径预应力螺纹钢筋(精轧螺纹钢筋);列入中强度预应力钢丝以补充中等强度预应力筋的空缺,用于中、小跨度的预应力构件;但其在最大力下的总延伸伸长率应满足本规范标准第4.2.4条的要求;淘汰锚固性能很差的刻痕钢丝。

5 箍筋用于抗剪、抗扭及抗冲切设计时,其抗拉强度设计值受到限制,不宜采用强度高于400MPa级的钢筋。当用于约束混凝土的间接配筋(如连续螺旋配箍或封闭焊接箍)时,钢筋的高强度可以得到充分发挥,采用500MPa级钢筋具有一定的经济效益。

6 近年来,我国强度高,性能好的预应力钢筋(钢丝、钢绞线)已可充分供应,故冷加工钢筋不再列入本规范标准。

4.2.2

 钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。普通钢筋的屈服强度标准值fyk、极限强度标准值fstk应按表4.2.2—1采用;预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋的极限强度标准值fptk及屈服强度标准值fpyk应按表4.2.2—2采用。

注:极限强度标准值为 1960N/mm2 的钢绞线作后张预应力配筋时,应有可靠的工程经验。

条文说明

  4.2.2钢筋及预应力筋的强度取值按现行国家标准《钢筋混凝土用钢》GB 1499、《钢筋混凝土用余热处理钢筋》GB 13014、《中强度预应力混凝土用钢丝》YB/T 156、《预应力混凝土用中强度钢丝》GB/T 30828、《预应力混凝土用螺纹钢筋》GB/T20065、《预应力混凝土用钢丝》GB/T 5223、《预应力混凝土用钢绞线》GB/T 5224等的规定给出,其应具有不小于95%的保证率。
普通钢筋采用屈服强度标志。屈服强度标准值fyk相当于钢筋标准中的下屈服强度特征值ReL。由于结构抗倒塌设计的需要,本次修订2010版规范增列了钢筋极限强度(即钢筋拉断前相应于最大拉力下的强度)标准值fstk,相当于钢筋标准中的抗拉强度特征值Rm。
国家标准《钢筋混凝土用钢  第2部分:热轧带肋钢筋》GB/T 1499.2-2018修订报批稿中,已不再列入HRBF335钢筋和直径不小于16mm的HRB335钢筋;对HPB300光圆钢筋从产品供应与实际应用中已基本不采用直径不小于16mm的规格。故本次局部修订GB 50010-2010(2015年版)规范中删去了牌号为HRBF335钢筋,对HPB300、HRB335牌号的钢筋的最大公称直径限制在为14mm以下。;本次对GB 50010-2010(2015年版)规范的局部修订,删去了牌号为HRB335钢筋品种。
预应力筋没有明显的屈服点,一般采用极限强度标志。极限强度标准值fptk相当于钢筋标准中的钢筋抗拉强度σb。在钢筋标准中一般取0.002残余应变所对应的应力σp0.2作为其条件屈服强度标准值fpyk。本条对新增的预应力螺纹钢筋及中强度预应力钢丝列出了有关的设计参数。
本次修订2010版规范补充了强度级别为1960MPa和直径为21.6mm的钢绞线。当用作后张预应力配筋时,应注意其与锚夹具的匹配性。应经检验并确认锚夹具及工艺可靠后方可在工程中应用。02版原规范预应力筋强度分档太琐碎,故删除不常使用的预应力筋的强度等级和直径,以简化设计时的选择。

4.2.3

普通钢筋的抗拉强度设计值fy、抗压强度设计值f'y 应按表4.2.3—1采用;预应力筋的抗拉强度设计值fpy、抗压强度设计值f'py 应按表4.2.3—2采用。

当构件中配有不同种类的钢筋时,每种钢筋应采用各自的强度设计值。

对轴心受压构件,当采用HRB500、HRBF500钢筋时,钢筋的抗压强度设计值f'y应取400N/mm2。横向钢筋的抗拉强度设计值fyv应按表中fy的数值采用;但用作受剪、受扭、受冲切承载力计算时,其数值大于360N/mm2时应取360N/mm2。

注:当预应力筋的强度标准值不符合表 4.2.2-2 的规定时,其强度设计值应进行相应的比例换算。

条文说明

  4.2.3钢筋的强度设计值由强度标准值除以材料分项系数γs得到。延性较好的热轧钢筋,γs取1.10;对本次修订列入的500MPa级高强钢筋,为了适当提高安全储备,Ys取为1.15。对预应力筋的强度设计值,取其条件屈服强度标准值除以材料分项系数γs,由于延性稍差,预应力筋γs一般取不小于1.20。对传统的预应力钢丝、钢绞线取0.85σb作为条件屈服点,材料分项系数1.2,保持02版原规范值;对新增的中强度预应力钢丝和螺纹钢筋,按上述原则计算并考虑工程经验适当调整,列于表4.2.3-2中。
普通钢筋抗压强度设计值f'y取与抗拉强度相同。在偏心受压状态下,混凝土所能达到的压应变可以保证500MPa级钢筋的抗压强度达到与抗拉强度相同的值,因此本次局部修订GB50010-2010(2015年版)规范中将500MPa级钢筋的抗压强度设计值从410N/mm²调整到435N/mm²;对轴心受压构件,由于混凝土压应力达到fe时混凝土压应变为0.002,当采用500MPa级钢筋时,其钢筋的抗压强度设计值取为400N/mm²。而预应力筋抗压强度设计值较小,这是由于构件中钢筋受到混凝土极限受压应变的控制,受压强度受到制约的缘故。
根据试验研究结果,限定受剪、受扭、受冲切箍筋的抗拉强度设计值fyv不大于360N/mm²;但用作围箍约束混凝土的间接配筋时,其强度设计值不受此限。
钢筋标准中预应力钢丝、钢绞线的强度等级繁多,对于表中未列出的强度等级可按比例换算,插值确定强度设计值。无粘结预应力筋不考虑抗压强度。预应力筋配筋位置偏离受力区较远时,应根据实际受力情况对强度设计值进行折减。
删去了02版原规范中有关轴心受拉和小偏心受拉构件中的抗拉强度设计取值的注,这是由于采用裂缝宽度计算控制,无须再限制强度值了。
当构件中配有不同牌号和强度等级的钢筋时,可采用各自的强度设计值进行计算。因为尽管强度不同,但极限状态下各种钢筋先后均已达到屈服。
按预应力钢筋抗压强度设计值的取值原则,本次局部修订GB 50010-2010(2015年版)规范将预应力螺纹钢筋的抗压强度设计值由2010版规范中410MPa修改为400MPa。
本次对GB 50010-2010(2015年版)的局部修订,删除了HRB335钢筋的规定。

4.2.4

  普通钢筋及预应力筋的在最大力下的总延伸伸长率δgt不应小于表4.2.4规定的数值。

条文说明

  4.2.4本条明确提出了对钢筋延性的要求。根据我国钢筋标准,将最大力下总延伸伸长率δgt(相当对应于钢筋标准中的Agt)作为控制钢筋延性的指标。最大力下总延伸伸长率δgt不受断口-颈缩区域局部变形的影响,反映了钢筋拉断前达到最大力(极限强度)时的均匀应变,故又称均匀伸长率。
对中强度预应力钢丝,国家产品标准规定其最大力下总延伸伸长率δgt为23.5%。但本规范规定,本次对GB 50010-2010(2015年版)规范的局部修订,适当提高了要求,中强度预应力钢丝用做预应力钢筋时,规定其最大力下总延伸伸长率δgt不应应不小于3.5%。4.0%,对于消除应力钢丝、钢绞线、预应力螺纹钢筋规定其最大力总延伸率δg不应小于4.5%;补充了HRB400E和HRB500E牌号钢筋的规定。

4.2.5

普通钢筋和预应力筋的弹性模量Es可按表4. 2. 5采用。

条文说明

  4.2.5 钢筋的弹性模量同02版原规范。由于制作偏差、基圆面积率不同以及钢绞线捻绞紧度差异等因素的影响,实际钢筋受力后的变形模量存在一定的不确定性,而且通常不同程度地偏小。因此必要时可通过试验测定钢筋的实际弹性模量,用于设计计算。
本次局部修订GB 50010-2010(2015年版)规范中,删除了HRBF335钢筋牌号,取消了原表注,正文中的“应”改为“可”。本次对GB 50010-2010(2015年版)规范的局部修订,删除了HRB335牌号钢筋的规定。

4.2.6

普通钢筋和预应力筋的疲劳应力幅限制Δffy和Δffpy应据钢筋疲劳应力比值ρfs、ρfp,分别按表4.2.6-1、表4.2.6-2线性内插取值。

条文说明

  4.2.6 国内外的疲劳试验研究表明:影响钢筋疲劳强度的主要因素为钢筋的疲劳应力幅 。本次修订2010版规范根据钢筋疲劳强度设计值,给出了考虑疲劳应力比值的钢筋疲劳应力幅限值,并改变了表达形式:将02版原规范按应力比值区间取一个值,改为应力比值与应力幅限值对应而由内插取值,使计算更加准确。
出于对延性的考虑,表中未列入细晶粒HRBF钢筋,当其用于疲劳荷载作用的构件时,应经试验验证。HRB500级带肋钢筋尚未进行充分的疲劳试验研究,因此承受疲劳作用的钢筋宜选用HRB400热轧带肋钢筋。RRB400级钢筋不宜用于直接承受疲劳荷载的构件。
钢绞线的疲劳应力幅限值参考了我国现行规范《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB 10002.3。该规范根据1860MPa级高强钢绞线的试验,规定疲劳应力幅限值为140N/mm2。考虑到本规范标准中钢绞线强度为1570MPa级以及预应力钢筋在曲线管道中等因素的影响,故表中采用偏安全的限值。
本次对GB 50010-2010(2015年版)规范的局部修订,删除了HRB335牌号钢筋的规定。

4.2.7

  构件中的钢筋可采用并筋的配置形式。直径28mm及以下的钢筋并筋数量不应超过3根;直径32mm的钢筋并筋数量宜为2根;直径36mm及以上的钢筋不应采用并筋。并筋应按单根等效钢筋进行计算,等效钢筋的等效直径应按截面面积相等的原则换算确定。

条文说明

  4.2.7 为解决粗钢筋及配筋密集引起设计、施工的困难,本次修订提出了受力钢筋可采用并筋(钢筋束)的布置方式。国外标准中允许采用绑扎并筋的配筋形式,我国某些行业规范中已有类似的规定。经试验研究并借鉴国内、外的成熟做法,给出了利用截面积相等原则计算并筋等效直径的简便方法。本条还给出了应用并筋时,钢筋最大直径及并筋数量的限制。
并筋等效直径的概念适用于本规范中钢筋间距、保护层厚度、裂缝宽度验算、钢筋锚固长度、搭接接头面积百分率及搭接长度等有关条文的计算及构造规定。
相同直径的二并筋等效直径可取为1.41倍单根钢筋直径;三并筋等效直径可取为1.73倍单根钢筋直径。二并筋可按纵向或横向的方式布置;三并筋宜按品字形布置,并均按并筋的重心作为等效钢筋的重心。

4.2.8

 当进行钢筋代换时,除应符合设计要求的钢筋延伸率、构件承载力、最大力下的总伸长率、裂缝宽度验算、挠度控制以及抗震规定以外,尚应满足最小配筋率、钢筋间距、保护层厚度、钢筋锚固长度、接头面积百分率及搭接长度等构造要求。

条文说明

  4.2.8 钢筋代换除应满足等强代换的原则外,尚应综合考虑不同钢筋牌号的性能差异对裂缝宽度验算、挠度要求、最小配筋率、抗震构造要求性能等的影响,并应满足最小配筋率、钢筋间距、保护层厚度、锚固长度、搭接接头面积百分率及搭接长度等的构造要求。

4.2.9

当构件中采用预制的钢筋焊接网片或钢筋骨架配筋时,应符合国家现行有关标准的规定。

条文说明

4.2.9 钢筋的专业化加工配送有利于节省材料、方便施工、提高工程质量。采用钢筋焊接网片时应符合《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》JGJ 114的规定。宜进一步推广钢筋专业加工配送生产预制钢筋骨架的设计、施工方式。

4.2.10

各种公称直径的普通钢筋、预应力筋的公称截面面积及理论重量应按本规范附录A采用。


条文说明

4.2.10 混凝土结构设计中,要用到各类钢筋的公称直径、公称截面面积及理论重量。根据有关钢筋标准的规定在附录A中列出了有关的参数。

5 结构分析


5.1 基本原则


5.1.1

混凝土结构应进行整体作用效应分析,必要时尚应对结构中受力状况特殊部位进行更详细的分析。

条文说明

  本次修订补充、完善了02版规范的内容:丰富了分析模型、弹性分析、弹塑性分析、塑性极限分析等内容;增加了间接作用分析一节,弥补了02版规范中结构分析内容的不足。所列条款基本反映了我国混凝土结构的设计现状、工程经验和试验研究等方面所取得的进展,同时也参考了国外标准规范的相关内容。
本规范只列入了结构分析的基本原则和各种分析方法的应用条件。各种结构分析方法的具体内容在有关标准中有更详尽的规定,可遵照执行。
5.1.1 在所有的情况下均应对结构的整体进行分析。结构中的重要部位、形状突变部位以及内力和变形有异常变化的部位(例如较大孔洞周围、节点及其附近、支座和集中荷载附近等),必要时应另作更详细的局部分析。
对结构的两种极限状态进行结构分析时,应取用相应的作用组合。

5.1.2

当结构在施工和使用期的不同阶段有多种受力状况时,应分别进行结构分析,并确定其最不利的作用组合。

结构可能遭遇火灾、飓风、爆炸、撞击等偶然作用时,尚应按国家现行有关标准的要求进行相应的结构分析。

条文说明

5.1.2 结构在不同的工作阶段,例如结构的施工期、检修期和使用期,预制构件的制作、运输和安装阶段等,以及遭遇偶然作用的情况下,都可能出现多种不利的受力状况,应分别进行结构分析,并确定其可能的不利作用组合。

5.1.3

结构分析的模型应符合下列要求:

1 结构分析采用的计算简图、几何尺寸、计算参数、边界条件、结构材料性能指标以及构造措施等应符合实际工作状况;

2 结构上可能的作用及其组合、初始应力和变形状况等,应符合结构的实际状况;

3 结构分析中所采用的各种近似假定和简化,应有理论、试验依据或经工程实践验证;计算结果的精度应符合工程设计的要求。

条文说明

5.1.3 结构分析应以结构的实际工作状况和受力条件为依据。结构分析的结果应有相应的构造措施加以保证。例如,固定端和刚节点的承受弯矩能力和对变形的限制;塑性铰充分转动的能力;适筋截面的配筋率或受压区相对高度的限制等。

5.1.4

结构分析应符合下列要求:

1 满足力学平衡条件;

2 在不同程度上符合变形协调条件,包括节点和边界的约束条件;

3 采用合理的材料本构关系或构件单元的受力-变形关系。

条文说明

5.1.4 结构分析方法均应符合三类基本方程,即力学平衡方程,变形协调(几何)条件和本构(物理)关系。其中力学平衡条件必须满足;变形协调条件应在不同程度上予以满足;本构关系则需合理地选用。

5.1.5

结构分析时,应根据结构类型、材料性能和受力特点等选择下列分析方法:

1 弹性分析方法;

2 塑性内力重分布分析方法;

3 弹塑性分析方法;

4 塑性极限分析方法;

5 试验分析方法。

条文说明

  5.1.5 结构分析方法分类较多,各类方法的主要特点和应用范围如下:
1 弹性分析方法是最基本和最成熟的结构分析方法,也是其他分析方法的基础和特例。它适用于分析一般结构。大部分混凝土结构的设计均基于此法。
结构内力的弹性分析和截面承载力的极限状态设计相结合,实用上简易可行。按此设计的结构,其承载力一般偏于安全。少数结构因混凝土开裂部分的刚度减小而发生内力重分布,可能影响其他部分的开裂和变形状况。
考虑到混凝土结构开裂后刚度的减小,对梁、柱构件可分别取用不同的刚度折减值,且不再考虑刚度随作用效应而变化。在此基础上,结构的内力和变形仍可采用弹性方法进行分析。
2 考虑塑性内力重分布的分析方法可用于超静定混凝土结构设计。该方法具有充分发挥结构潜力,节约材料,简化设计和方便施工等优点。但应注意到,抗弯能力调低部位的变形和裂缝可能相应增大。
3 弹塑性分析方法以钢筋混凝土的实际力学性能为依据,引入相应的本构关系后,可进行结构受力全过程分析,而且可以较好地解决各种体形和受力复杂结构的分析问题。但这种分析方法比较复杂,计算工作量大,各种非线性本构关系尚不够完善和统一,且要有成熟、稳定的软件提供使用,至今应用范围仍然有限,主要用于重要、复杂结构工程的分析和罕遇地震作用下的结构分析。
4 塑性极限分析方法又称塑性分析法或极限平衡法。此法主要用于周边有梁或墙支承的双向板设计。工程设计和施工实践经验证明,在规定条件下按此法进行计算和构造设计简便易行,可以保证结构的安全。
5 结构或其部分的体形不规则和受力状态复杂,又无恰当的简化分析方法时,可采用试验分析的方法。例如剪力墙及其孔洞周围,框架和桁架的主要节点,构件的疲劳,受力状态复杂的水坝等。

5.1.6

结构分析所采用的计算软件应经考核和验证,其技术条件应符合本规范和国家现行有关标准的要求。

应对分析结果进行判断和校核,在确认其合理、有效后方可应用于工程设计。


条文说明

5.1.6 结构设计中采用计算机分析日趋普遍,商业的和自编的电算软件都必须保证其运算的可靠性。而且对每一项电算的结果都应作必要的判断和校核。

5.2 分析模型


5.2.1

混凝土结构宜按空间体系进行结构整体分析,并宜考虑结构单元的弯曲、轴向、剪切和扭转等变形对结构内力的影响。

当进行简化分析时,应符合下列规定:

1 体形规则的空间结构,可沿柱列或墙轴线分解为不同方向的平面结构分别进行分析,但应考虑平面结构的空间协同工作;

2 构件的轴向、剪切和扭转变形对结构内力分析影响不大时,可不予考虑。

条文说明

5.2.1 结构分析时都应结合工程的实际情况和采用的力学模型,对承重结构进行适当简化,使其既能较正确反映结构的真实受力状态,又能够适应所选用分析软件的力学模型和运算能力,从根本上保证所分析结果的可靠性。

5.2.2

混凝土结构的计算简图宜按下列方法确定:

1 梁、柱、杆等一维构件的轴线宜取为截面几何中心的连线,墙、板等二维构件的中轴面宜取为截面中心线组成的平面或曲面;

2 现浇结构和装配整体式结构的梁柱节点、柱与基础连接处等可作为刚接;非整体浇筑的次梁两端及板跨两端可近似作为铰接;

3 梁、柱等杆件的计算跨度或计算高度可按其两端支承长度的中心距或净距确定,并应根据支承节点的连接刚度或支承反力的位置加以修正;

4 梁、柱等杆件间连接部分的刚度远大于杆件中间截面的刚度时,在计算模型中可作为刚域处理。

条文说明

  5.2.2 计算简图宜根据结构的实际形状、构件的受力和变形状况、构件间的连接和支承条件以及各种构造措施等,作合理的简化后确定。例如,支座或柱底的固定端应有相应的构造和配筋作保证;有地下室的建筑底层柱,其固定端的位置还取决于底板(梁)的刚度;节点连接构造的整体性决定连接处是按刚接还是按铰接考虑等。
当钢筋混凝土梁柱构件截面尺寸相对较大时,梁柱交汇点会形成相对的刚性节点区域。刚域尺寸的合理确定,会在一定程度上影响结构整体分析的精度。

5.2.3

进行结构整体分析时,对于现浇结构或装配整体式结构,可假定楼盖在其自身平面内为无限刚性。当楼盖开有较大洞口或其局部会产生明显的平面内变形时,在结构分析中应考虑其影响。

条文说明

  5.2.3 一般的建筑结构的楼层大多数为现浇钢筋混凝土楼盖或有现浇面层的预制装配式楼盖,可近似假定楼盖在其自身平面内为无限刚性,以减少结构分析的自由度数,提高结构分析效率。实践证明,采用刚性楼盖假定对大多数建筑结构的分析精度都能够满足工程设计的需要。
若因结构布置的变化导致楼盖面内刚度削弱或不均匀时,结构分析应考虑楼盖面内变形的影响。根据楼面结构的具体情况,楼盖面内弹性变形可按全楼、部分楼层或部分区域考虑。

5.2.4

对现浇楼盖和装配整体式楼盖,宜考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响。梁受压区有效翼缘计算宽度b'f可按表5.2.4所列情况中的最小值取用;也可采用梁刚度增大系数法近似考虑,刚度增大系数应根据梁有效翼缘尺寸与梁截面尺寸的相对比例确定。

 表5.2.4受弯构件受压区有效翼缘计算宽度b'f

注:1 表中b为梁的腹板厚度;

2 肋形梁在梁跨内设有间距小于纵肋间距的横肋时,可不考虑表中情况3的规定;

3 加腋的T形、I形和倒L形截面,当受压区加腋的高度hh不小 且加腋的长度bh不大于3hh时,其翼缘计算宽度可按表中情况3的规定分别增加2bh(T形、I形截面)和h'f(倒L形截面);

4 独立梁受压区的翼缘板在荷载作用下经验算沿纵肋方向可能产生裂缝时,其计算宽度应取腹板宽度b。

条文说明

5.2.4 现浇楼盖和装配整体式楼盖的楼板作为梁的有效翼缘,与梁一起形成T形截面,提高了楼面梁的刚度,结构分析时应予以考虑。当采用梁刚度放大系数法时,应考虑各梁截面尺寸大小的差异,以及各楼层楼板厚度的差异。

5.2.5

当地基与结构的相互作用对结构的内力和变形有显著影响时,结构分析中宜考虑地基与结构相互作用的影响。

条文说明

5.2.5 本条规定了考虑地基对上部结构影响的原则。

5.3 弹性分析

5.3.1

结构的弹性分析方法可用于正常使用极限状态和承载能力极限状态作用效应的分析。

条文说明

5.3.1 本条规定了弹性分析的应用范围。

5.3.2

结构构件的刚度可按下列原则确定:

1 混凝土的弹性模量可按本规范表4.1.5采用;

2 截面惯性矩可按匀质的混凝土全截面计算;

3 端部加腋的杆件,应考虑其截面变化对结构分析的影响;

4 不同受力状态下构件的截面刚度,宜考虑混凝土开裂、徐变等因素的影响予以折减。

条文说明

5.3.2 按构件全截面计算截面惯性矩时,可进行简化,既不计钢筋的换算面积,也不扣除预应力筋孔道等的面积。

5.3.3

混凝土结构弹性分析宜采用结构力学或弹性力学等分析方法。体形规则的结构,可根据作用的种类和特性,采用适当的简化分析方法。

条文说明

5.3.3 本条规定了弹性分析的计算方法。

5.3.4

当结构的二阶效应可能使作用效应显著增大时,在结构分析中应考虑二阶效应的不利影响。

混凝土结构的重力二阶效应可采用有限元分析方法计算,也可采用本规范附录B的简化方法。当采用有限元分析方法时,宜考虑混凝土构件开裂对构件刚度的影响。

条文说明

  5.3.4 结构中的二阶效应指作用在结构上的重力或构件中的轴压力在变形后的结构或构件中引起的附加内力和附加变形。建筑结构的二阶效应包括重力二阶效应(P—△效应)和受压构件的挠曲效应(P—δ效应)两部分。严格地讲,考虑P—△效应和P—δ效应进行结构分析,应考虑材料的非线性和裂缝、构件的曲率和层间侧移、荷载的持续作用、混凝土的收缩和徐变等因素。但要实现这样的分析,在目前条件下还有困难,工程分析中一般都采用简化的分析方法。
重力二阶效应计算属于结构整体层面的问题,一般在结构整体分析中考虑,本规范给出了两种计算方法:有限元法和增大系数法。受压构件的挠曲效应计算属于构件层面的问题,一般在构件设计时考虑,详见本规范第6.2节。 需要提醒注意的是,附录B.0.4给出的排架结构二阶效应计算公式,其中也考虑了P—δ效应的影响。即排架结构的二阶效应计算仍维持02版规范的规定。

5.3.5

当边界支承位移对双向板的内力及变形有较大影响时,在分析中宜考虑边界支承竖向变形及扭转等的影响。

条文说明

5.3.5 本条规定考虑支承位移对双向板的内力、变形影响的原则。

5.4 塑性内力重分布分析

5.4.1

混凝土连续梁和连续单向板,可采用塑性内力重分布方法进行分析。

重力荷载作用下的框架、框架-剪力墙结构中的现浇梁以及双向板等,经弹性分析求得内力后,可对支座或节点弯矩进行适度调幅,并确定相应的跨中弯矩。

条文说明

5.4.1 超静定混凝土结构在出现塑性铰的情况下,会发生内力重分布。可利用这一特点进行构件截面之间的内力调幅,以达到简化构造、节约配筋的目的。本条给出了可以采用塑性调幅设计的构件或结构类型。

5.4.2

按考虑塑性内力重分布分析方法设计的结构和构件,应选用符合本规范第4.2.4条规定的钢筋,并应满足正常使用极限状态要求且采取有效的构造措施。

对于直接承受动力荷载的构件,以及要求不出现裂缝或处于三a、三b类环境情况下的结构,不应采用考虑塑性内力重分布的分析方法。

条文说明

5.4.2 本条提出了考虑塑性内力重分布分析方法设计的条件。按考虑塑性内力重分布的计算方法进行构件或结构的设计时,由于塑性铰的出现,构件的变形和抗弯能力调小部位的裂缝宽度均较大。故本条进一步明确允许考虑塑性内力重分布构件的使用环境,并强调应进行构件变形和裂缝宽度验算,以满足正常使用极限状态的要求。

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