tA混凝土结构设计规范2010修订.ppt
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1、GB 50010-2010,修订内容介绍,新版混凝土结构设计规范,一 背景 1. 十年一个周期 2. 重大工程事故和灾害 3. 近十年的研究成果,修订概况 2007年2月8日 第一次全体工作会议(北京) 成立修订组,安排分工; 2008年8月25-30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 2008年12月8-9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29-12月2日 第四全体工作会议(北京) 讨论“送审初稿”,形成“送审稿” 2010年7月 由中国建筑科学研究院 负责形成报批稿,修订原则 总原则:补充、完善、提高, 不
2、作大的改动 提高安全储备,保证结构安全 提高抗灾能力,以人为本 完善耐久性设计 高性能高强材料的应用 规范合理分工协调 参考国外规范,促进技术进步及产业化,3 基本设计规定 3.1 一般规定 3.1.1混凝土结构设计应包括下列内容: 1 结构方案设计,包括结构选型、传力途径和构件布置; 2 作用及作用效应分析; 3 结构构件截面配筋计算或验算; 4 结构及构件的构造、连接措施; 5 对耐久性及施工的要求; 6 满足特殊要求结构的专门性能设计。,新增内容,3.1.5 混凝土结构的安全等级和设计使用年限应符合现行国家标准工程结构可靠性设计统一标准GB 50153 的规定。 混凝土结构中各类结构构件
3、的安全等级,宜与整个结构的安全等级相同。对其中部分结构构件的安全等级,可根据其重要程度适当调整。对于结构中重要构件和关键传力部位,宜适当提高其安全等级。 条文说明: 混凝土结构的安全等级由现行国家标准工程结构可靠性设计统一标准GB50153确定。本条仅补充规定,可以根据实际情况调整构件的安全等级:对关键传力部位和重要的构件适当提高安全等级,以提高构件重要性系数等方法确保结构的安全;对可更换构件以及重要结构中的次要构件,可以降低其重要性系数。,3.2 结构方案 3.2.1混凝土结构的设计方案应符合下列要求: 1选用合理的结构体系、构件型式和布置; 2结构的平、立面布置宜规则,各部分的质量和刚度宜
4、均匀、连续; 3结构传力途径应简捷、明确,竖向构件宜连续贯通、对齐; 4 宜采用超静定结构,重要构件和关键传力部位应增加冗余约束或有多条传力途径。,新增条文。,3.2.2 混凝土结构中结构缝的设计应符合下列要求: 1 应根据结构受力特点及建筑尺度、形状、使用功能,合理确定结构缝的位置和构造形式; 2宜控制结构缝的数量,并应采取有效措施减少设缝的不利影响; 3 可根据需要设置施工阶段的临时性结构缝。,3.2.3 结构构件的连接应符合下列要求: 1 连接部位的承载力不应小于被连接构件的承载力,并应保证被连接构件之间的传力性能; 2 当混凝土构件与其他材料构件连接时,应采取可靠的连接措施; 3 应考
5、虑构件变形对连接节点及相邻结构或构件造成的影响。,新增条文。,3.2.4 混凝土结构设计应符合下列要求: 1 减小偶然作用效应的影响范围,避免发生因局部破坏引起的连续倒塌; 2 满足不同环境条件下的结构耐久性要求; 3 节省材料、降低能耗与保护环境。,3.3 承载能力极限状态计算 3.3.1 混凝土结构的承载能力极限状态计算应包括下列内容: 1 结构构件应进行承载力计算; 2 直接承受重复荷载的构件应进行疲劳验算; 3 有抗震设防要求时,应进行抗震承载力计算; 4 必要时尚应进行结构的倾覆、滑移、漂浮验算; 5 对于可能遭受偶然作用,且倒塌可引起严重后果的重要结构,宜进行防连续倒塌设计。,3.
6、4 正常使用极限状态验算 3.4.1 混凝土结构构件应根据其使用功能及外观要求,进行正常使用极限状态的验算。 混凝土结构构件正常使用极限状态的验算应包括下列内容: 1 对需要控制变形的构件,应进行变形验算; 2 对使用上限制出现裂缝的构件,应进行混凝土拉应力验算; 3 对允许出现裂缝的构件,应进行受力裂缝宽度验算; 4 对有舒适度要求的楼盖结构,应进行竖向自振频率验算。,3.4.4 结构构件正截面的受力裂缝控制等级分为三级。在直接作用下,结构构件的裂缝控制等级划分及要求应符合下列规定: 一级严格要求不出现裂缝的构件,按荷载标准组合计算时,构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。 二级一般要求不出现裂
7、缝的构件,按荷载标准组合计算时,构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土抗拉强度的标准值。(02规范还有准永久组合时,受拉边缘混凝土不宜产生拉应力,这次删掉) 三级允许出现裂缝的构件:对钢筋混凝土构件,按荷载准永久组合并考虑长期作用影响计算时,构件的最大裂缝宽度不应超过本规范表 3.4.5规定的最大裂缝宽度限值。对预应力混凝土构件,按荷载效应标准组合并考虑长期作用的影响计算时,构件的最大裂缝宽度不应超过本规范第 3.4.5条规定的最大裂缝宽度限值;对二 a类环境的预应力混凝土构件,尚应按荷载效应的准永久组合计算,构件受拉边缘混凝土的拉应力不应大于混凝土的抗拉强度标准值。 注:预应力混凝土结构构件
8、的荷载组合应包括预应力作用。,3.4.6 对大跨度混凝土楼盖结构应进行竖向自振频率验算,其自振频率宜符合下列要求: 1 住宅和公寓不宜低于 5Hz; 2 办公楼和旅馆不宜低于 4Hz; 3 大跨度公共建筑不宜 3Hz; 4 工业建筑及有特殊要求的建筑应根据使用功能提出要求。,新增条文。,3.5 耐久性设计 3.5.1混凝土结构应根据设计使用年限和环境类别进行耐久性设计,耐久性设计包括下列内容: 1 确定结构所处的环境类别; 2 提出材料的耐久性质量要求; 3 确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度; 4 满足耐久性要求相应的技术措施; 5 在不利的环境条件下应采取的防护措施; 6 提出结构使用阶段检
9、测与维护的要求。 注:对临时性的混凝土结构,可不考虑混凝土的耐久性要求。,新增条文。,3.5.2 混凝土结构的环境类别划分应符合表 3.5.2的要求。 表 3.5.2混凝土结构的环境类别,3.5.3 设计使用年限为 50年的混凝土结构,其混凝土材料宜符合表 3.5.3的规定。 表 3.5.3 结构混凝土材料的耐久性基本要求,3.5.7 混凝土结构在设计使用年限内尚应遵守下列规定: 1 结构应按设计规定的环境类别使用,并定期进行检查维护; 2 设计中的可更换混凝土构件应按规定定期更换; 3 构件表面的防护层,应按规定维护或更换; 4 结构出现可见的耐久性缺陷时,应及时进行检测处理。,新增条文。,
10、3.6 防连续倒塌设计原则 3.6.1混凝土结构的防连续倒塌设计宜符合下列要求: 1 避免使结构中的关键构件直接遭受偶然作用; 2 采取减小偶然作用效应的措施; 3 在结构容易遭受偶然作用影响的区域增加冗余约束; 4 增强疏散通道、避难空间及构件关键传力部位的承载力和变形性能。,3.6 防连续倒塌设计均为新增条文。,3.6.2 结构的防连续倒塌设计可采用下列方法: 1 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,提高设计的安全储备; 2 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,使其在缺失支承、跨度变化的条件下仍具有必要的承载能力,维持结构的整体稳固性; 3 拆除构
11、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极限承载力。 验算可采用弹性分析、弹塑性分析、极限分析等方法对结构的受力倒塌全过程进行分析,模拟结构倒塌的全过程,并作出判断。,3.6.3 结构防连续倒塌验算应考虑结构构件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和脆性。 条文说明: 本条介绍了混凝土结构防连续倒塌设计中有关设计参数(荷载效应、动力系数、材料强度、强化脆性等)的取值原则。结构防连续倒塌定量设计的具体内容很丰富,可暂以手册、指南的形式表达,条件成熟时再另行编制标准规范。,3.7 既有结构设计的原则 3
12、.7.1 为既有结构延长使用年限、安全复核、改变用途、改建、扩建或加固修复等,应对其进行评定、验算或重新设计。,3.7 既有结构设计的原则 均为新增条文。,3.7.2 既有结构的设计应符合下列原则: 1 应按现行有关标准进行检测和可靠性评估,确定相应的设计参考; 2 应根据使用要求确定结构继续使用的年限; 3 承载能力应符合现行有关标准的规定; 4 正常使用极限状态验算宜符合现行有关标准的规定; 5 必要时可对使用功能作相应的调整。,3.7.3 既有结构的设计尚应符合下列规定: 1 应优化结构方案,避免承载力及刚度突变,提高整体稳固性; 2 结构上的作用可按现行标准取值,也可按使用功能和继续使
13、用的年限适当调整; 3 应按实际的构件尺寸、截面配筋、连接构造和已有缺陷进行设计; 4 结构既有部分的材料性能由检测评估确定,后加部分按现行规范取值; 5 既有结构与后加部分之间应采取可靠的连接构造措施; 6 结构构件的设计应考虑承载历史以及施工状态的影响。,4.2 钢 筋,4.2.1 混凝土结构的钢筋应按下列规定选用: 1 纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500 钢筋,也可采用HRB335、HRBF335、HPB300、RRB400 钢筋; 2 箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500 钢筋,也可采用HRB3
14、35、HRBF335 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 。 注:RRB400 钢筋不宜用作重要部位的受力钢筋,不应用于直接承受疲劳荷载的构件。,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 及屈服强度标准值 应按表4.2.2-2 采用。,4.2.7 当采直径 50mm 的钢筋时,宜有可靠的工程经验。 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;直接32mm 的钢筋并筋数量宜为2
15、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: 本条为新增内容,提出了受力钢筋并筋(钢筋束)的概念。,新增条文:受力钢筋并筋(钢筋束)的概念,5 结构分析,条文说明: 本章对02版规范的内容作了较大的变动,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版混凝土结构设计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、工程经验和实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
16、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。,5.3.3 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。 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降低的影响。,5.5.2 混凝土结构的弹塑性分析,可根据实际情况采用静力或动力分析方法。结构的基本构件计算模型宜按下列原则确定: 1 梁、柱等杆系构件可简化为一维
17、单元,宜采用纤维束模型或塑性铰模型; 2 墙、板等构件可简化为二维单元,宜采用膜单元、板单元或壳单元; 3 复杂的混凝土结构、大体积结构、结构的节点或局部区域需作精细分析时,宜采用三维块体单元。,新增条,5.7 间接作用分析,5.7.1 当混凝土的收缩、徐变以及温度变化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,并应采取相应的构造措施和施工措施。 条文说明: 大体积混凝土结构、超长混凝土结构在间接荷载作用下的裂缝问题比较明显,宜对结构进行间接作用效应分析。对于允许出现裂缝的钢筋混凝土结构构件,应考虑裂缝的开展使构件刚度降低的影响,否则计算出来的作用效应会
18、失真.,增加的一节,5.7.2 温度作用应按下列情况考虑: 1 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、调节温度状态的人工温度措施、建筑物基底及相邻部分的热量传导等; 2 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。 条文说明: 根据引起混凝土结构温度变化的原因和特点的不同,混凝土结构应根据具体情况考虑施工期和(或)使用期的温度作用,并给出了具体应考虑的因素。温度作用计算参数和混凝土热学、力学及变形参数宜根据实际情况确定。,6 承载能力极限状态计算,6.2.3 弯矩作
19、用平面内截面对称的偏心受压构件,当同一主轴方向的杆端弯矩比 不大于0.9且设计轴压比不大于0.9时,若构件的长细比满足公式(6.2.3)的要求,可不考虑轴向压力在该方向挠曲杆件中产生的附加弯矩影响;否则应根据本规范第6.2.4条的规定,按截面的两个主轴方向分别考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩影响。 (6.2.3) 式中: 、 分别为偏心受压构件两端截面按结构分析确定的对同一主轴的组合弯矩设计值,绝对值较大端为 ,绝对值较小端为 ,当构件按单曲率弯曲时, 取正值,否则取负值; 构件的计算长度,可近似取偏心受压构件相应主轴方向上下支撑点之间的距离; i 偏心方向的截面回转半径。,6.2.4
20、排架结构柱的二阶效应应按本规范第5.3.4条的规定计算;其他偏心受压构件,考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的二阶效应后控制截面弯矩设计值应按下列公式计算: (6.2.4-1) (6.2.4-2) (6.2.4-3) (6.2.4-4) 当 小于1.0时取1.0;对剪力墙类构件及核心筒类构件,可取 等于1.0。,02规范7.3.10,进行了较大的修改,6.3.4 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: (6.3.4-1) 式中: 构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值; 由预加力所提高的构件受剪承载力设计值; 截面混凝土受剪承载力系数,对于一般受弯构件取0
21、.7;对集中荷载作用下(包括作用有多种荷载,其中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的75%以上的情况)的独立梁,取 , 为计算截面的剪跨比,可取 等于a/h0,当 时,取1.5,当 时,取3,a取集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离;,02规范1.25改成1.0,6.5 受冲切承载力计算 6.5.1 在局部荷载或集中反力作用下,不配置箍筋或弯起钢筋的板的受冲切承载力应符合下列规定(图6.5.1): (6.5.1-1) 公式(6.5.1-1)中的系数 ,应按下列两个公式计算,并取其中较小值: (6.5.1-2) (6.5.1-3),同02规范7.7.1条,局部修改,02规范此
22、系数为0.15,6.5.3 在局部荷载或集中反力作用下,当受冲切承载力不满足本规范第6.5.1条的要求且板厚受到限制时,可配置箍筋或弯起钢筋,并应符合本规范第9.1.11条的构造规定。此时,受冲切截面及受冲切承载力应符合下列要求: 1 受冲切截面 (6.5.3-1),同02规范7.7.3条,局部修改,02规范此系数为1.05=1.5 0.7 1.2=1.50.8,2 配置箍筋、弯起钢筋时的受冲切承载力 (6.5.3-2) 式中: 箍筋的抗拉强度设计值,按本规范第4.2.3条的规定采用; 与呈45冲切破坏锥体斜截面相交的全部箍筋截面面积; 与呈45冲切破坏锥体斜截面相交的全部弯起钢筋截面面积;
23、弯起钢筋与板底面的夹角。 注:当有条件时,可采取配置栓钉、型钢剪力架等形,将弯起钢筋和箍筋的效应合在一个公式考虑,02规范此系数为0.35=0.7 0.5 新规范:0.5=0.70.7,acr构件受力特征系数。,cs最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(mm):当cs65 时,取cs=65。,te按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率;对无粘结后张构件,仅取纵向受拉钢筋计算配筋率;在最大裂缝宽度计算中,当te 0.01 时,取 te ; Ate有效受拉混凝土截面面积:对轴心受拉构件,取构件截面面积;对受弯、偏心受压和偏心受拉构件,取Ate = 0.5bh + (b b)h ,此
24、处, bf、hf 为受拉翼缘的宽度、高度。,根据近年来对配置400MPa、500MPa带肋钢筋的钢筋混凝土、预应力混凝土梁的裂缝宽度试验结果,试验平均裂缝宽度wm均小于原规范公式计算值。本次修订,对受弯、偏压构件取c=0.77,其他与02规范相同, c=0.77。,对受弯、偏压构件,表7.1.2-1中的1.9,8 构造规定,8.1 伸缩缝,02规范是“宜”,02规范是宜按表中现浇式的数值取用,本次修订增加了采用低收缩混凝土;加强浇筑后的养护;采用跳仓法、后浇带、控制缝等施工措施。,8.2 混凝土保护层,根据近年我国对于混凝土结构耐久性的科研及调查分析,并参考混凝土结构耐久性设计规范GB/T 5
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