新版《混凝土结构设计规范》.ppt
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1、新版混凝土结构设计规范,一 背景十年一个周期重大工程事故和灾害近十年的研究成果,世贸大厦图片,世贸大厦倒塌过程,世贸大厦倒塌过程,世贸大厦倒塌过程,世贸大厦倒塌过程,世贸大厦倒塌过程,世贸大厦倒塌过程,世贸大厦倒塌过程,世贸大厦倒塌过程,世贸大厦倒塌过程,汶川地震,1 总则2 术语、符号3 基本设计规定,1 总则 1.0.1 为了在混凝土结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策,做到安全、适用、经济,保证质量,制定本规范。条文说明:为落实“以人为本,安全第一”的机构设计原则以及“节能、降耗、减排、环保”的基本国策,实现资源、能源的可持续发展,本规范修订适当提高了结构的安全水平与抗御灾害的能力;强调
2、了结构的耐久性;提高了材料的利用效率;并加强了与相关标准的协调。规范反映了近年混凝土结构的科研成果、,02规范:技术先进、安全适用、经济合理、确保质量,技术发展以及工程经验。为实现土木工程混凝土结构各行业规范的统一,本规范也参考了水工、港工等其它行业相关标准的规定,尽量实现共性技术问题设计方法的协调。本规范是对混凝土结构设计的最低限度要求,应允许根据具体情况适当提高设计的安全储备。,本规范适用于房屋和一般构筑物的钢筋混凝土、预应力混凝土以及素混凝土结构的设计。本规范不适用于轻骨料混凝土及特种混凝土结构的设计。条文说明:本规范用于新建、扩建、改建的一般混凝土房屋结构和构筑物的设计,及部分防灾设计
3、的原则。随着技术发展,无粘结预应力混凝土结构应用日渐广泛,本次修订纳入了相关的内容。对采用陶粒、浮石、煤矸石等为骨料的轻骨料混凝土结构,应按有关标准进行设计。设计下列结构时,尚应符合专门标准的有关规定:,02规范:承重结构,1 修建在湿陷性黄土、膨胀土地区或地下采掘区等的结构;2 结构表面温度高于 或有生产热源且结构表面温度经常高于 的结构;3 需作振动计算的结构。本规范依据工程结构以及建筑结构的可靠性统一标准修订,并与相关的标准、规范进行了合理的分工和衔接。本规范的内容是混凝土结构设计的成熟做法、一般原则以及基本要求,并不能解决混凝土结构设计的所有问题,更不能代替设计者创造性的思维。设计者应
4、根据规范的要求,结合工程的实际情况具体应用,并努力实现技术创新和进步。,本规范依据现行国家标准工程结构可靠性设计统一标准GB 50153及建筑结构可靠度设计统一标准GB50068的原则制定。本规范是对混凝土结构设计提出的基本要求。混凝土结构的设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。,新增内容,2 术语、符号 2.1 术语 条文说明:术语是根据现行国家标准工程结构设计基本术语和通用 符号GB50132、建筑结构设计术语和符号标准GB/T50083、建筑结构可靠度设计统一标准GB50068等结合本规范的具体情况给出的。本规范删节、简化了其他标准已经定义了的常用术语,补充了各类钢筋、钢
5、筋性能、各类型混凝土构件及构造等混凝土结构特有的常用术语,如“配筋率”、“混凝土保护层”、“锚固长度”等。原规范有关可靠度及荷载等方面的术语,在相关标准中已有表述,故不再列出。,2.1.1 混凝土结构 concrete structure 以混凝土为主要材料制成的结构,包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。条文说明:混凝土结构的结构型式如排架结构、框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、简体结构、板柱结构等,作为常识不再列出。,素混凝土结构 plain concrete structure 无筋或不配置受力钢筋的混凝土结构。2.1.3 普通钢筋 steel bar用于混凝土结构
6、构件中的各种非预应力筋的总称。2.1.4 钢筋混凝土结构 reinforced concrete structure 配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土结构。2.1.5 预应力筋 prestressing tendon用于混凝土结构构件中施加预应力的钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋等的总称。2.1.6 预应力混凝土结构 prestressed concrete structure 配置受力的预应力筋,通过张拉或其它方法建立预加应力的混凝土结构。现浇混凝土结构 cast-in-situ concrete structure 在现场原位支模并整体浇筑而成的混凝土结构。装配式混凝土结构 pre
7、fabricated concrete structure 由预制混凝土构件或部件装配、连接而形成的混凝土结构。,预应力筋 prestressing tendon 用于混凝土结构构件中施加预应力的钢丝、钢绞线和精轧螺纹钢筋的总称。条文说明:预应力筋包括:现行国家标准预应力混凝土用钢丝GB/T5223和中强度预应力混凝土用钢丝YB/T156中光面以及螺旋肋的消除应力钢丝、现行国家标准预应力混凝土用钢绞线GB/T5224中的钢绞线、现行国家标准预应力混凝土用螺纹钢筋GB/T20065中的预应力螺纹钢筋。(消除应力钢丝:按下述一次性连续处理方法之一生产的钢丝。1、钢丝在塑性变形下(轴应变)进行的短时
8、热处理,得到的应是低松弛钢丝。2、钢丝通过矫直工序后在适当温度下进行的及时热处理,得到的应是普通松弛钢丝。),装配整体式混凝土结构 assembled monolithic concrete structure 由预制混凝土构件或部件通过钢筋锚固、连接或施加预应力等加以连接,并现场浇筑混凝土而形成整体受力的混凝土结构。2.1.10 叠合式构件 superposed member 由预制混凝土构件(或既有混凝土结构构件)以及后浇混凝土组成、两阶段成型的整体受力的结构构件。深受弯构件 deep flexural member 跨高比小于 5的受弯构件2.1.12 深梁 deep beam 跨高比小
9、于 2的简支单跨梁或跨高比小于 2.5的多跨连续梁。,2.1.13 先张法预应力混凝土结构 pretensioned prestressed concrete structure在台座上张拉预应力筋后浇筑混凝土,并通过粘结力传递而建立预加应力的混凝土结构。2.1.14 后张法预应力混凝土结构 post-tensioned prestressed concrete structure混凝土浇筑并达到规定强度后,通过张拉预应力筋并在结构上锚固而建立预加应力的混凝土结构。2.1.15 无粘结预应力混凝土结构 unbonded prestressed concrete structure 配置带有涂料
10、层和外包层的预应力筋,与混凝土之间能够永久产生滑动的后张法预应力混凝土结构。2.1.16 有粘结预应力混凝土结构 unbonded prestressed concrete structure 通过灌浆或与混凝土的直接接触使预应力筋与混凝土之间相互粘结的预应力混凝土结构。,2.1.17 结构缝 structural joint根据结构功能需求而采取设计措施分割混凝土结构的间隔。2.1.18 混凝土保护层 concrete cover结构构件中钢筋外边缘至构件表面范围用于保护钢筋的混凝土,简称保护层。2.1.19 锚固长度 anchorage length受力钢筋端部依靠其表面与混凝土的粘结作用
11、或端部弯钩、锚头对混凝土的挤压作用而达到设计所需应力的长度。2.1.20 钢筋连接 splice of reinforcement通过绑扎搭接、机械连接、焊接等方法实现钢筋之间内力传递的构造形式。,条文说明:结构缝可分为永久性和临时性两种,包括伸缝、缩缝、沉降缝、防震缝、构造缝、防连续倒塌的分割缝以及后浇带、控制缝(人为制造薄弱截面,引导裂缝出现并控制其造成影响的缝)等。,2.1.21 配筋率 ratio of reinforcement混凝土构件中配置的钢筋面积(或体积)与规定的混凝土截面面积(或体积)的比值。2.1.22 剪跨比 ratio of shear span to effecti
12、ve depth截面弯矩除以剪力和有效高度的乘积所得的值。2.1.23 横向钢筋 transverse reinforcement垂直于纵向受力钢筋的箍筋及用于约束的间接钢筋。,2.2 符号 条文说明:基本沿用混凝土结构设计规范GB50010-2002的符号。一些不常用的符号在条文相应处已有说明,故作必要的简化,将其删去。为控制受力钢筋的延性(极限应变),增加了钢筋在最大拉力下的总伸长率的符号“”,即现行国家标准钢筋混凝土结构用热轧带肋钢筋GB1499,1标准中的“”。为方便在规范中表达钢筋的直径(不表示钢筋牌号),增加了符号“”(斜体希腊字母)。偏心受压构件的二阶效应,其效应的增大系数(偏心
13、距、弯矩等),构件(p-)由“”表示,结构(P-)由“”表示。,计算系数及其他,3 基本设计规定 3.1 一般规定 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。条文说明:为满足建筑方案并从根本上保证结构安全,设计规范的内容从以构件(或截面)设计为主扩展到整个结构体系,本次修订加强了有关“结构设计”的要求。强调结构设计应考虑的基本内容,包括结构方案、内力分析、截面设计、连接构造要求、特殊工程的施工可行性及性能设
14、计等。,新增内容,本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,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。条文说明:本规范采用概率极限状态设计方法,具体计算采用分项系数的形式。包括结构重要性系数、荷载分项系数、材料性能分项系数(材料分项系数,有时直接以材料的强度设计值表达)、抗力模型不确定性分项系数(构件分析系数)等。只有对于目前尚无法定量计算的间接作用以及耐久性设计,仍采用基于经验的定性方法进行设计。,混凝土结构的极限状态设计应包括:1 承载能力极限状态:结构或结构构件达到最大承载力、出现疲劳破坏或不适于继续承载的变形,或结构的连续倒塌;2 正常使用极限状态:结构或结
15、构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。条文说明:根据工程结构可靠性设计统一标准GB50153确定混凝土结构设计的极限状态。极限状态仍分为两类,但内容比原规范有所扩大。为结构安全计,本次修订在承载能力极限状态中增加了结构防连续倒塌的内容;为提高使用质量,正常使用极限状态中增加了舒适度的要求。,删掉了原02规范关于极限状态的定义。,结构上的直接作用(荷载)应根据现行国家标准建筑结构荷载规范 GB 50009及相关标准确定;地震作用应根据现行国家标准建筑抗震设计规范 GB 50011确定。间接作用和偶然作用应根据有关的标准或具体条件确定。直接承受吊车荷载的结构构件应考虑吊车荷载的动力系数。预制
16、构件制作、运输及安装时应考虑相应的动力系数。现浇钢筋混凝土结构,必要时应考虑施工阶段的荷载。条文说明:本条规定了确定结构上作用效应的原则。沿用原规范的规定:直接作用根据现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009;地震作用根据现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011;对于直接承受吊车荷载的构件以及预制构件、现浇混凝土结构等应按不同工况确定相应的动力系数或施工荷载。,本次修订增加了对非荷载间接作用的规定,非荷载间接作用包括温度变化、混凝土收缩、徐变、强迫位移、环境引起材料性能退化等造成的影响。设计时应根据有关标准、工程特点及具体情况分析作用的效应,通常采用经验性的构造措施进行定性设计。对于爆炸、
17、撞击、罕遇自然灾害等偶然作用以及非常规的特殊作用,应根据有关标准或由实际条件和要求确定。,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
18、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。,3.1.6 混凝土结构设计应考虑施工技术水平以及实际工程条件的可行性。有特殊 要求的混凝土结构,应提出相应的施工要求。条文说明:本条强调设计与施工的关系。设计不能脱离实际,而应考虑现有的技术条件(材料、机具、工艺等)的可行性。对特殊结构,设计应提出关键技术控制及质量验收的要求,以达到设计要求的目标。,3.1.7 未经技术鉴定或设计许可,不得改变结构的用途和使用环境。条文说明:任何对结构的改变(无论是在建结构或既有结构)都必须经过设计许可或技术鉴定。房屋交付使用时,除质量保证文件外,还应提出合理使用、维护的要求。结构改变用途
19、和使用环境(如加层改造、超载使用、凿墙打洞、功能改变、环境腐蚀等)都会影响其安全及使用年限。本条提出了对混凝土结构正常使用和维护的要求,这是保证安全、适用和耐久的必要条件。,仍然是强条,没有变化。,3.2 结构方案 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。条文说明:结构方案对安全有着决定性的影响。在与建筑方案协调的条件下,结构体型(高度比、长度比)应适当,传力途径和构件布置
20、应保证结构的整体稳固性。本条从各个角度提出在方案阶段应考虑的结构选型与构件布置的基本原则。,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。,条文说明:为改善混凝土结构受力,设计中往往要设缝将结构分割为若干相对独立的单元。本条提出了“结构缝”的概念,不同类型结构缝是为消除下列不利因素的影响:混凝土收缩、温度变化、基础不均匀沉降、刚度突变、应力集中、结构防震、防连续倒塌等。除永久性的缝以外,还应考虑临
21、时性的缝:施工接槎、后浇带、控制缝等。结构缝往往会对建筑功能(如装修观感、止水防渗、保温隔声等)、结构传力(如结构布置、构件传力)、构造做法和施工可行性等造成影响。应遵循“一缝多能”的设计原则,并采取有效措施,合并并减少结构缝的数量。,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 应考虑构件变形对连接节点及相邻结构或构件造成的影响。条文说明:构件间连接构造设计的原则是保证连接节点的性能不低于被连接构件;与其他材料(钢、砌体等)构件的连接应选择合理的连接方
22、式以保证可靠传力;连接节点尚应考虑被连接构件的变形相容条件。,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。条文说明:本条提出了结构方案阶段尚应综合考虑的其它问题:抗震、防灾、耐久、节材、降耗、环保等各方面的要求。,新增条文。,3.3 承载能力极限状态计算 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、
23、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。条文说明:本条列出了承载能力极限状态应考虑的内容。为提高结构的防灾性能,本次修订增加了重要机构防连续倒塌设计的要求。为在各种灾害(罕遇自然灾害及爆炸、撞击。火灾等人为袭击)的偶然作用下,混凝土结构能保持必要的整体稳固性,不发生连续倒塌等危及生命安全的严重后果,结构的防连续倒塌设计对于提高建筑综合防灾能力极为重要。,横线以上为新增的表达方式。,Rd 为新增系数。,条文说明:传统规范通过结构分析,求得以内力形式(M、N、V等)表达的荷载效应后,采用材料强度设计值(标准值 除材料分项系数、考虑安全因素而取
24、为、)计算,进行承载力设计。,新增条文。,新增条文。,条文说明:条为新增加条文,对。,新增条文。,3.4 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。3.4.2 对于正常使用极限状态,结构构件应分别按荷载的准永久组合、标准组合、准永久组合并考虑长期作用的影响,采用下列极限状态设计表达式
25、进行验算:S C(3.4.2),式中 S正常使用极限状态的荷载组合效应值;C结构构件达到正常使用要求所规定的变形、应力、裂缝宽度和自振频率等的限值。条文说明:正常使用极限状态验算的表达形式同02版规范,本次修订增加了楼盖结构舒适度验算的要求。,3.4.3 钢筋混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载效应的准永久组合,预应力混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载的标准组合,并均应考虑荷载长期作用的影响进行计算,其计算值不应超过表 规定的挠度限值。表 受弯构件的挠度限值,注:1 表中 l0为构件的计算跨度;计算悬臂构件的挠度限值时,其计算跨度 l0按实际悬臂长度的 2倍取用;2 表中括号内的数值适用于使用上对挠
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