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GB50010-2010(2015版) 混凝土结构设计规范.pdf 441页

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《GB50010-2010(2015版) 混凝土结构设计规范.pdf》
UDC 中华人民共和国国家标准 ~e p GB 50010 - 2010 混凝土结构设计规范 Code for design of concrete structures (2015 年版) w e 主 毛 “ , 嚼 筒 @ j y h p J H h v, 缸F Z - - 2010-08-18 发布 2011-07 -01 实施 - - - - v h z 中华人民共和国住房和城乡建设部 联合发布 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中华人民共和国国家标准 混凝土结构设计规范 Code for design of concrete structures GB 50010 - 2010 (2015 年版) 主编部门:中华人民共和国住房和城乡建设部 批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部 施行日期: 2 0 1 1 年 7 月 1 日 中国建筑工业出版社 2015 北京 中华人民共和国住房和城乡建设部 公告 第 919 号 住房城乡建设部关于发布国家标准 《混凝土结构设计规范》局部修订的公告 现批准《棍凝土结构设计规范》GB 50010 2010 局部修订的 条文,自发布之日起实施。经此次修改的原条文同时废止。 局部修订的条文及具体内容,将刊登在我部有关网站和近期 出版的《工程建设标准化》刊物上。 中华人民共和国住房和城乡建设部 2015 年9 月 22 日 3 修订说明 本次局部修订系根据住房和城乡建设部《关于同意国家标准 〈混凝土结构设计规范)GB 50010 - 2010 局部修订的函》(建标标 函[2013]29 号)要求,由中国建筑科学研究院会同有关单位对 《混凝土结构设计规范》GB 50010 - 2010 局部修订而成。 本次修订对混凝土结构用钢筋的品种和规格进行了调整。修 订过程中广泛征求了各方面的意见,对具体修订内容进行了反复 的讨论和修改,与相关标准进行协调,最后经审查定稿。 此次局部修订,共涉及 9 个条文的修改,分别为第 4. 2. 1 条、第 4. 2. 2 条、第 4. 2. 3 条、第 4.2.4 条、第 4. 2. 5 条、第 9. 3. 2 条、第 9. 7. 6 条、第 11. 7. 11 条和第G. 0.12 条。 本规范条文下划线部分为修改的内容;用黑体字表示的条文 为强制性条文,必须严格执行。 本次局部修订的主编单位:中国建筑科学研究院 本次局部修订的参编单位:重庆大学 郑州大学 北京市建筑设计研究院 华东建筑设计研究院有限公司 南京市建筑设计研究院有限公司 中国建筑西南设计研究院 本规范主要起草人员:赵基达徐有邻黄小坤 朱爱萍王晓锋傅剑平 刘立新柯长华张凤新 左江吴小宾刘刚 本规范主要审查人员:徐建任庆英委宇 白生翔钱稼茹李霆 王丽敏耿树江张同亿 4 中华人民共和国住房和城乡建设部 E七 公 l=I 第 743 号 关于发布国家标准 《混凝土结构设计规范》的公告 现批准《混凝土结构设计规范》为国家标准,编号为 GB 50010 2010 ,自 2011 年 7 月 1 日起实施。其中,第 3. l. 7 、 3. 3.2 、 4. l. 3 、 4. l. 4 、 4. 2. 2 、 4. 2. 3 、 8. 5. 1 、 10. l. 1 、 11. l. 3 、 11. 2. 3 、 11. 3. 1 、 11. 3. 6 、 11. 4. 12 、 11. 7. 14 条为强 制性条文,必须严格执行。原《泪凝土结构设计规范》GB 50010 2002 同时废止。 本规范由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版 发行。 中华人民共和国住房和城乡建设部 2010 年8 月 18 日 5 前言 根据原建设部《关于印发(2006 年工程建设标准规范制订、 修订计划(第一批)〉的通知》 (建标[2006] 77 号文)要求, 本规范由中国建筑科学研究院会同有关单位经调查研究,认真总 结实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求 意见的基础上修订完成。 本规范的主要内容是:总则、术语和符号、基本设计规定、 材料、结构分析、承载能力极限状态计算、正常使用极限状态验 算、构造规定、结构构件的基本规定、预应力混凝土结构构件、 混凝土结构构件抗震设计以及有关的附录。 本规范修订的主要技术内容是: 1. 补充了结构方案、结构 防连续倒塌、既有结构设计和无粘结预应力设计的原则规定; 2. 修改了正常使用极限状态验算的有关规定; 3. 增加了 500MPa 级带肋钢筋,以 300MPa 级光圆钢筋取代了 235MPa 级钢筋; 4. 补充了复合受力构件设计的相关规定,修改了受剪、受冲切承载 力计算公式; 5. 调整了钢筋的保护层厚度、钢筋锚固长度和纵 向受力钢筋最小配筋率的有关规定; 6. 补充、修改了柱双向受 剪、连梁和剪力墙边缘构件的抗震设计相关规定; 7. 补充、修 改了预应力混凝土构件及板柱节点抗震设计的相关要求。 本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格 执行。 本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解 释,由中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。执行本规 范过程中如有意见或建议,请寄送中国建筑科学研究院国家标准 《混凝土结构设计规范》管理组(地址:北京市北三环东路 30 号,邮编: 100013 )。 6 本规范主编单位:中国建筑科学研究院 本规范参编单位:清华大学 同济大学 重庆大学 天津大学 东南大学 郑州大学 大连理工大学 哈尔滨工业大学 浙江大学 湖南大学 西安建筑科技大学 河海大学 国家建筑工程质量监督检验中心 中国建筑设计研究院 北京市建筑设计研究院 华东建筑设计研究院有限公司 中国建筑西南设计研究院 南京市建筑设计研究院有限公司 中国航空工业规划设计研究院 国家建筑钢材质量监督检验中心 中建国际建设公司 北京榆构有限公司 本规范主要起草人员:赵基达徐有邻黄小坤陶学康 李云贵李东彬叶列平李杰 傅剑平王铁成刘立新邱洪兴 邸小坛王晓锋朱爱萍宋玉普 郑文忠金伟良梁兴文易伟建 吴胜兴范重柯长华张风新 左江贾沽吴小宾朱建国 蒋勤俭邓明胜刘刚 本规范主要审查人员:吴学敏徐永基 白生翔|李明顺| 汪大绥程雄主雪康谷贻莫庸 王振华胡家顺孙慧中陈国义 耿树江赵君黎刘琼祥委宇 章一萍李霆吴一红 8 目次 1 总则… 2 术语和符号…… 2 2. 1 术语… 2 2. 2 符号……………………………·…………………… 4 3 基本设计规定………………………………………………… 7 3. 1 一般规定…………………………………… 7 3. 2 结构方案…………………………………·… 8 3. 3 承载能力极限状态计算……………………………… 9 3.4 正常使用极限状态验算……………… 10 3. 5 耐久性设计…………………………………. 13 3. 6 防连续倒塌设计原则…………………………·…… 16 3. 7 既有结构设计原则………………………… 17 4 材料……………………………………………………………四 4. 1 混凝土………………. 19 4. 2 钢筋……………………·……. 21 5 结构分析……………………………………………………… m 5. 1 基本原则 ……………. 28 5. 2 分析模型 …………………………. 29 5. 3 弹性分析 ……········…………………….30 5.4 塑性内力重分布分析………………………. 31 5. 5 弹塑性分析……………. 32 5. 6 塑性极限分析…………………·……. 33 5. 7 间接作用分析… 33 6 承载能力极限状态计算 34 6. 1 →般规定 ………………… 34 9 6.2 正截面承载力计算… 34 6.3 斜截面承载力计算………·… 54 6.4 扭曲截面承载力计算…… 64 6.5 受冲切承载力计算… 73 6.6 局部受压承载力计算 77 6. 7 疲劳验算 ………… 80 7 正常使用极限状态验算…… 88 7. 1 裂缝控制验算……… 88 7. 2 受弯构件挠度验算……·…… 97 8 构造规定…………………………………………………… 101 8. 1 伸缩缝………. 101 8.2 温凝土保护层…… 102 8. 3 钢筋的锚固… 103 8.4 钢筋的连接…. 106 8. 5 纵向受力钢筋的最小配筋率… 109 9 结构构件的基本规定…… 111 9. 1 板……………. 111 9. 2 梁…………… 115 9. 3 柱、梁柱节点及牛腿…… 123 9.4 墙… 131 9. 5 叠合构件…………. 133 9. 6 装配式结构…………. 135 9. 7 预埋件及连接件 ………. 137 10 预应力混凝土结构构件………… 141 10. 1 一般规定 …………. 141 10.2 预应力损失值计算… 150 10.3 预应力提凝土构造规定 …… 155 11 混凝土结构构件抗震设计 162 11. 1 一般规定 ………. 162 11. 2 材料………… 166 10 11. 3 框架梁 …… 167 11. 4 框架柱及框支柱… 170 11. 5 饺接排架柱… 179 11. 6 框架梁柱节点………. 181 11. 7 剪力墙及连梁…… 186 11. 8 预应力泪凝土结构构件 …………. 198 11. 9 板柱节点 ………… 200 附录A 钢筋的公称直径、公称截面面积及理论重量 202 附录B 近似计算偏压构件侧移二阶效应的增大系数法 204 附录C 钢筋、混凝土本构关系与混凝土多轴强度准则 207 附录D 素棍凝土结构构件设计…… 221 附录E 任意截面、圆形及环形构件正截面承载力计算…… 226 附录F 板柱节点计算用等效集中反力设计值… 232 附录G 深受弯构件……·… 237 附录 H 元支撑叠合梁板………… 244 附录 J 后张曲线预应力筋由锚具变形和预应力筋内缩 引起的预应力损失……. 251 附录K 与时间相关的预应力损失…… 257 本规范用词说明… 260 引用标准名录……. 261 附:条文说明…… 263 11 Contents 1 General Provisions …………………………………………… 1 2 Terms and Symbols …………………………. 2 2. 1 Terms ……………………………………………………… 2 2. 2 Symbols …………………………………………………… 4 3 General Requirements ………………………. 7 3. 1 General …………………………………………………… 7 3. 2 Structural Scheme …………………………………………… 8 3. 3 Ultimate Limit States ……………………………………… 9 3. 4 Serviceability Limit States ………………………………… 10 3. 5 Durability Requirements ……………·…………………….. 13 3. 6 Principles for Design of Preventing Progressive Collapse …… 16 3. 7 Principles for Design of Existing Structures ………………… 17 4 Materials ……………………………………. 19 4. 1 Concrete ………………………………………………… 19 4. 2 Steel Reinforcement ……………………………………… 21 5 Structural Analysis · · · · · · ··…………………………. 28 5. 1 General …………………………………………………… 28 5. 2 Analysis Model …………………………………………… 29 5. 3 Elastic Analysis …………………………………………… 30 5. 4 Analysis o丑 Plastic Re-distributio日 of Internal Forces ……… 31 5. 5 Elastic Plastic Analysis …………………………………… 32 5. 6 Plastic Limit Analysis ……………………………………… 33 5 7 Indirect Action Effect Analysis …………………………… 33 6 Ultimate Limit States Design ……………………………… 34 6. 1 General …………………………………………………… 34 12 6. 2 Calculation of Flexual and Axial Capacity …………………… 34 6. 3 Calculation of Shear Capacity ……………………………… 54 6. 4 Calculation of Torsional Capacity ………………………. 64 6. 5 Calculation of Punching Shear Capacity …………………… 73 6. 6 Calculation of Local Compression Capacity ………………... 77 6. 7 Checking of Fatigue ……………………………………… 80 7 Checking of Serviceability Limit States …………. 88 7. 1 Checking of Cracks ………………………………………… 88 7. 2 Checking of Deflection of Flexural Members ………………… 97 8 Detailing Requirements ········……….101 8. 1 Expansion Joint ……………………………………. 101 8. 2 Concrete Cover …………………………………………… 102 8. 3 Anchorage of Steel Reinforcement ………………………… 103 8. 4 Splices of Reinforcement ………………………………… 106 8. 5 Minimum Ratio of Reinforcement for Flexual and Axial Loading Members ……………………………………. 109 9 Fundamental Requirements for Structural Members ··••·•··· 111 9. 1 Slabs …………………………………………………… 111 9. 2 Beams …………………………………………………… 115 9. 3 Columns, Joints and Brackets …………………………… 123 9. 4 Walls …………………………………………………… 131 9. 5 Composite Members ……………………………………… 133 9. 6 Precast Concrete Structures ……………………………… 135 9. 7 Embeded Parts and Connecting Pieces …………………… 137 10 Prestressed Concrete Structural Members · · · · · · •·……. 141 10. 1 General ………………………………………………… 141 10. 2 Loss of Prestress ……………………………………… 150 10. 3 Detailing of Prestr臼sed Concrete Members ……………… 155 11 Seismic Design of Reinforced Concrete Structural Members • · ·•• · · · · • · · · · · ··……. 162 13 11. 1 General ………………………………………………… 162 11. 2 Materials ……………………………………………… 166 11. 3 Frame Beams ………………………··…………………. 167 11. 4 Frame Columns and Columns Supporting Structural Transfer Member ……………………………………… 170 11. 5 Column of Hinged Bent ………………………………… 179 11. 6 Jomts of Frame ………………………………………… 181 11. 7 Shear Walls and c~uplmg Beams ………………………… 186 11. 8 Prestressed Concrete Structural Members ………………… 198 11. 9 Slab-Column Joints ……………………………………… 200 Appendix A Nominal Diameter, Sectional Areas and Theoretical Weight of Steel Reinforcement …………………………. 202 Appendix B Approximate Coefficient Method for Second Order Effect of Sway Structure ……………… 204 Appendix C Constitutive Relations for Steel Reinforc巳ment and Concrete and the Rule of Multi axial Strength for Concrete …………………. 207 Appendix D Design of Plain Concrete Structural Members ··························……………….221 Appendix E Calculation for Flexual and Axial Capacity of Circular, Annular and Arbitrary Cross Sections …………………………. 226 Appendix F Design Value of Equivalent Concentrated Reaction Used for Calculation of Slab Column Joints ……………………. 232 Appendix G Deep Flexural Members ……………………… 237 Appendix H Composite Beam and Slab Without Shores …………………………. 244 Appendix J Loss of Prestress of Curved Post-tensioned- 14 Tendons Due to Anchorage Seating and Tendon Shortening · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ··……. 251 Appendix K Time dependent Loss of Prestress … 257 Explanation of Wording in This Code …… 260 List of Quoted Standards ……… 261 Addition: Explanation of Provisions …………. 263 15 1 总则 1. 0.1 为了在棍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。 1. o. 2 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。 1. 0. 3 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》 GB 50068 的 原则制定。本规范是对混凝土结构设计的基本要求。 1. o. 4 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。 1 2 术语和符号 2.1 术语 2.1.1 混凝土结构 concrete structure 以混凝土为主制成的结构,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。 2.1. 2 素混凝土结构 plain concrete structure 元筋或不配置受力钢筋的混凝土结构。 2.1. 3 普通钢筋 steel bar 用于混凝土结构构件中的各种非预应力筋的总称。 2.1.4 预应力筋 prestressing tendon and/or bar 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. 5 钢筋混凝土结构 reinforced concrete structure 配置受力普通钢筋的混凝土结构。 2.1. 6 预应力混凝土结构 prestressed concrete structure 配置受力的预应力筋,通过张拉或其他方法建立预加应力的 混凝土结构。 2.1. 7 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。 2.1. 8 装配式混凝土结构 precast concrete structure 由预制混凝土构件或部件装配、连接而成的混凝土结构。 2.1. 9 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、连接件或施加预应力加 以连接,并在连接部位浇筑混凝土而形成整体受力的混凝土 结构。 2 2.1.10 叠合构件 composite member 由预制混凝土构件(或既有混凝土结构构件)和后浇混凝土 组成,以两阶段成型的整体受力结构构件。 2. 1.11 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 跨高比小于 2 的简支单跨梁或跨高比小于 2. 5 的多E牵连 续梁。 2. 1. 13 先张法预应力泪凝土结构 pretensioned prestressed concrete structure 在台座上张拉预应力筋后浇筑了昆凝土,并通过放张预应力筋 由粘结传递而建立预应力的混凝士结构。 2. 1. 14 后张法预应力混凝土结构 post-tensioned prestressed concrete structure 浇筑混凝土并达到规定强度后,通过张拉预应力筋并在结构 上锚固而建立预应力的混凝土结构。 2. 1. 15 元粘结预应力混凝土结构 u日bonded prestressed con crete structure 配置与混凝土之间可保持相对滑动的无粘结预应力筋的后张 法预应力混凝土结构。 2. 1. 16 有粘结预应力?昆凝土结构 bonded prestressed concrete structure 通过灌浆或与1昆凝土直接接触使预应力筋与1昆凝土之间相互 粘结而建立预应力的混凝土结构。 2. 1. 17 结构缝 struct盯al joint 根据结构设计需求而采取的分割泪凝土结构间隔的总称。 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 3 受力钢筋依靠其表面与混凝土的粘结作用或端部构造的挤压 作用而达到设计承受应力所需的长度。 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。 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)与规定的泪凝土截 面面积(或体积)的比值。 2.1. 22 剪跨比 ratio of shear span to effective depth 截面弯矩与剪力和有效高度乘积的比值。 2.1. 23 横向钢筋 transverse reinforcement 垂直于纵向受力钢筋的箍筋或间接钢筋。 号 2.2 符 2.2.1 材料性能 Ee一一混凝土的弹性模量; Es 钢筋的弹性模量; C30一一立方体抗压强度标准值为 30N/m旷的1昆凝土强 度等级; HRB500-强度级别为500MPa 的普通热轧带肋钢筋; HRBF400一二强度级别为400MPa 的细晶粒热轧带肋钢筋; RRB400 强度级别为400MPa 的余热处理带肋钢筋; HPB300-强度级别为300MPa 的热轧光圆钢筋; HRB400E-强度级别为400MPa 旦有较高抗震性能的普通热 轧带肋钢筋; fck 、 Jc~一混凝土轴心抗压强度标准值、设计值; f,k 、 f厂一混凝土轴心抗拉强度标准值、设计值; fyk' JP休 普通钢筋、预应力筋屈服强度标准值; fstk 、 fptk一一普通钢筋、预应力筋极限强度标准值; f y 、 f~ 普通钢筋抗拉、抗压强度设计值; 4 儿、五y 预应力筋抗拉、抗压强度设计值; f yv -一一横向钢筋的抗拉强度设计值; (;g,-钢筋最大力下的总伸长率,也称均匀伸长率。 2.2.2 作用和作用效应 N 轴向力设计值; Nk 、 Nq 按荷载标准组合、准永久组合计算的轴向力值; Nuo一一构件的截面轴心受压或轴心受拉承载力设计值; N圳一→预应力构件:昆凝土法向预应力等于零时的预 加力; M 弯矩设计值; Mk, Mq 按荷载标准组合、准永久组合计算的弯矩值; Mu一一构件的正截面受弯承载力设计值; M,r 受弯构件的正截面开裂弯矩值; T 扭矩设计值; v 剪力设计值; F1一-局部荷载设计值或集中反力设计值; σs 、 σp一--正截面承载力计算中纵向钢筋、预应力筋的 应力; σ防 预应力筋的有效预应力; 町、 σ:一一受拉区、受压区预应力筋在相应阶段的预应力损 失值; τ 混凝土的剪应力; Wmax 按荷载准永久组合或标准组合,并考虑长期作用 影响的计算最大裂缝宽度。 2.2.3 几何参数 b 矩形截面宽度, T 形、 I 形截面的腹板宽度; L一一混凝土保护层厚度; d 钢筋的公称直径(简称直径)或圆形截面的 直径; h 截面高度; 5 ho -一截面有效高度; lab 、 la~纵向受拉钢筋的基本锚固长度、锚固长度; lo 计算跨度或计算长度; s 沿构件轴线方向上横向钢筋的间距、螺旋筋的间 距或箍筋的间距; 工 混凝土受压区高度; A-一一构件截面面积; As 、 A; 受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积; AP 、 A~ 受拉区、受压区纵向预应力筋的截面面积; A1 混凝土局部受压面积; Acor 箍筋、螺旋筋或钢筋网所围的混凝土核心截面 面积; B 受弯构件的截面刚度; I 截面惯性矩; w 截面受拉边缘的弹性抵抗矩; wt 截面受扭塑性抵抗矩。 2.2.4 计算系数及其他 αE 钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值; γ一一混凝土构件的截面抵抗矩塑性影响系数; A 计算截面的剪跨比,即M/ CVho); F一一一纵向受力钢筋的配筋率; ρv 间接钢筋或箍筋的体积配筋率; 户一一表示钢筋直径的符号, ¢20 表示直径为 20mm 的 钢筋。 6 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、构件布置及传力途径; 2 作用及作用效应分析; 3 结构的极限状态设计; 4 结构及构件的构造、连接措施; 5 耐久d性及施工的要求; 6 满足特殊要求结构的专门性能设计。 3.1. 2 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。 3.1. 3 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、发生不适于继续承载的变形或因结构局部破坏而 引发的连续倒塌; 2 正常使用极限状态:结构或结构构件达到正常使用的某 项规定限值或耐久性能的某种规定状态。 3.1. 4 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 500ll 确定。 间接作用和偶然作用应根据有关的标准或具体情况确定。 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。 预制构件制作、运输及安装时应考虑相应的动力系数。对现浇结 构,必要时应考虑施工阶段的荷载。 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 7 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。 3.1. 6 1昆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。有特殊要求的海凝土结构,应提出相应的施工要求。 3.1. 7 设计应明确结构的用途;在设计使用年限内未经技术鉴 定或设计许可,不得改变结构的用途和使用环境。 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、构件形式和布置; 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; 5 宜采取减小偶然作用影响的措施。 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、使用功能要求, 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对使 用功能的不利影响; 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 连接部位的承载力应保证被连接构件之间的传力性能; 2 当混凝士构件与其他材料构件连接时,应采取可靠的措施; 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。 3.2.4 混凝土结构设计应符合节省材料、方便施工、降低能耗 8 与保护环境的要求。 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(包括失稳)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,且倒塌可能引起严重后果的重 要结构,宜进行防连续倒塌设计。 3.3.2 对持久设计状况、短暂设计状况和地震设计状况,当用 内力的形式表达时,结构构件应采用下列承载能力极限状态设计 表达式: γoSζR (3.3.2-1) R = R Cfc,J,,ak ,…)/γRd (3. 3. 2-2) 式中: γ。一一结构重要性系数:在持久设计状况和短暂设计状况 下,对安全等级为一级的结构构件不应小于 1. 1, 对安全等级为二级的结构构件不应小于 1. 0 ,对安 全等级为三级的结构构件不应小于 0.9 ;对地震设 计状况下应取1. O; S一一承载能力极限状态下作用组合的效应设计值:对持 久设计状况和短暂设计状况应按作用的基本组合计 算;对地震设计状况应按作用的地震组合计算; R一-一结构构件的抗力设计值; R ( • )一一结构构件的抗力函数; γRd一一结构构件的抗力模型不定性系数:静力设计取 1. 0 ,对不确定性较大的结构构件根据具体情况取 大于 1. 0 的数值;抗震设计应采用承载力抗震调整 系数γ盯d 代替 γRd; Jc 、 f, 一一混凝土、钢筋的强度设计值,应根据本规范第 9 4.1. 4 条及第4.2.3 条的规定取值; ak一一几何参数的标准值,当几何参数的变异性对结构性 能有明显的不利影晌时,应增减一个附加值。 注:公式(3. 3. 2-1 )中的 γoS 为内力设计值,在本规范各章中用 N、 M、 V、 T等表达。 3.3.3 对二维、三维混凝土结构构件,当按弹性或弹塑性方法 分析并以应力形式表达时,可将1昆凝土应力按区域等代成内力设 计值,按本规范第 3.3.2 条进行计算;也可直接采用多轴强度准 则进行设计验算。 3.3.4 对偶然作用下的结构进行承载能力极限状态设计时,公 式(3. 3. 2 1) 中的作用效应设计值S 按偶然组合计算,结构重 要性系数γ。取不小于 1. 0 的数值;公式(3.3.22 )中混凝土、 钢筋的强度设计值Jc 、 f, 改用强度标准值fck' f体(或 fpyk )。 当进行结构防连续倒塌验算时,结构构件的承载力函数应按 本规范第 3. 6 节的原则确定。 3. 3. 5 对既有结构的承载能力极限状态设计,应按下列规定进行: 1 对既有结构进行安全复核、改变用途或延长使用年限而 需验算承载能力极限状态时,宜符合本规范第 3.3.2 条的规定; 2 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第 3. 7 节的规定。 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,按下列 规定进行正常使用极限状态验算: 1 对需要控制变形的构件,应进行变形验算; 2 对不允许出现裂缝的构件,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 对舒适度有要求的楼盖结构,应进行竖向自振频率验算。 3.4.2 对于正常使用极限状态,钢筋混凝土构件、预应力?昆凝土 构件应分别按荷载的准永久组合并考虑长期作用的影响或标准组 10 合并考虑长期作用的影响,采用下列极限状态设计表达式进行 验算: S 三三 C (3. 4. 2) 式中: S一一正常使用极限状态荷载组合的效应设计值; C一一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。 3.4.3 钢筋混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载的准永久组合, 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 3.4. 3 规定的挠度限值。 表 3.4.3 莹弯构件的挠度限值 构件类型 挠度限值 手动吊车 !0/500 吊车梁 电动吊车 lo/600 当 lo<7m 时 lo/ZOOClo/250) 屋盖、楼盖 当 7m《lo "°二 9m 时 lo/250 Clo/300) 及楼梯构件 当 lo>9m 时 lo/300 Clo/400) 注: 1 表中 lo 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 J。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度有较高要求的构件, 3 如果构件制作时预先起拱,且使用上也允许,则在验算挠度时,可将计算 所得的挠度值减去起拱值;对预应力混凝土构件,尚可减去预加力所产生 的反拱值; 4 构件制作时的起拱值和预加力所产生的反拱值,不宜超过构件在相应荷载 组合作用下的计算挠度值。 3. 4. 4 结构构件正截面的受力裂缝控制等级分为三级,等级划 分及要求应符合下列规定: 一级二一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?昆凝土不应产生拉应力。 二级 一般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拉应力不应大于混凝土抗拉强度的标 准值。 三级-二一允许出现裂缝的构件:对钢筋?昆凝土构件,按荷载 11 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,尚应按荷载准永久组合 计算,且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。 3. 4. s 结构构件应根据结构类型丰日本规范第 3. 5. 2 条规定的环 境类别,按表3.4. 5 的规定选用不同的裂缝控制等级及最大裂缝 宽度限值WJim 表 3. 4. 5 结构构f牛的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值(mm) 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构 环境类别 裂缝控制等级 'WJ;m 裂缝控制等级 'Wfon 0.30 (0.40) 0. 20 三级 0. 10 一_ a 三级 0.20 二b 二级 兰队主b 一级 注: 1 对处于年平均相对湿度小于60%地区一类环境下的受弯构件,其最大裂缝 宽度限值可采用括号内的数值; 2 在一类环境下,对钢筋混凝土屋架、托架及需作疲劳验算的吊车梁,其最 大裂缝宽度限值应取为 0. 20mm,对钢筋混凝土屋面梁和托梁,其最大裂 缝宽度限值应取为 0. 30mm; 3 在→类环境下,对预应力混凝土屋架、托架及双向板体系,应按二级裂缝 控制等级进行验算;对一类环境下的预应力混凝土屋面梁、托梁、单向 板,应按表中二a 类环境的要求进行验算;在一类和二a 类环境下需作疲 劳验算的预应力混凝士吊车梁,应按裂缝控制等级不低于二级的构件进行 验算, 4 表中规定的预应力混凝土构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度限值仅适用 于正截面的验算;预应力混凝土构件的斜截面裂缝控制验算应符合本规范 第 7 章的有关规定; 5 对于烟囱、筒仓和处于液体压力下的结构,其裂缝控制要求应符合专门标 准的有关规定; 6 对于处于四、五类环境下的结构构件,其裂缝控制要求应符合专门标准的 有关规定; 7 表中的最大裂缝宽度限值为用于验算荷载作用引起的最大裂缝宽度。 12 3.4.6 对1昆凝土楼盖结构应根据使用功能的要求进行竖向自振 频率验算,并宜符合下列要求: 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低于 3Hzo 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 提出对?昆凝土材料的耐久性基本要求; 3 确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度; 4 不同环境条件下的耐久性技术措施; 5 提出结构使用阶段的检测与维护要求。 注:对临时性的混凝土结构,可不考虑混凝士的耐久性要求。 3.5.2 1昆凝土结构暴露的环境类别应按表3. 5. 2 的要求划分。 表 3.5.2 混凝土结构的环境类别 环境类别 条 件 室内干燥环境; 无侵蚀性静水浸没环境 室内潮湿环境; 非严寒和非寒冷地区的露天环境; 非严寒和非寒冷地区与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境; 一→ a 严寒和寒冷地区的冰冻线以下与无侵蚀性的水或士壤直接接触 的环境 干湿交替环境; 水位频繁变动环境; 二b 严寒和寒冷地区的露天环境; 严寒和寒冷地区冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接接触的 环境 严寒和寒冷地区冬季水位变动区环境; 二二 a 受除冰盐影响环境, 海风环境 13 续表3. 5. 2 条 环境类别 件 盐渍士环境; 三b 受除冰盐作用环境; 海岸环境 四 海水环境 受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境 五 注: 1 室内潮湿环境是指构件表面经常处于结露或湿润状态的环境; 2 严寒和寒冷地区的划分应符合现行国家标准《民用建筑热工设计规范》 GB 50176 的有关规定; 3 海岸环境和海风环境宜根据当地情况,考虑主导风向及结构所处迎风、背 风部位等因素的影响,由调查研究和工程经验确定; 4 受除冰盐影响环境是指受到除冰盐盐雾影响的环境:受除冰盐作用环境是指 被除冰盐溶液溅射的环境以及使用除冰盐地区的洗车房、停车楼等建筑; 5 暴露的环境是指混凝土结构表面所处的环境。 3. 5. 3 设计使用年限为 50 年的泪凝土结构,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 最大碱含量 最大氯离子含量 环境等级 最低强度等级 最大水胶比 (%) Ckg/m3 l 0. 60 C20 0.30 不限制 0. 55 C25 o. 20 一_ a ~b o.~o co.55) C30 CC25) 0. 15 3.0 二=·a 。. 45 (0. 50) C35 CC30) 0. 15 0. 40 C40 0. 10 注: 1 氯离子含量系指其占胶凝材料总量的百分比; 2 预应力构件混凝土中的最大氯离子含量为0. 06% ,其最低混凝土强度等级 宜按表中的规定提高两个等级, 3 素混凝土构件的水胶比及最低强度等级的要求可适一当放松; 4 有可靠工程经验时,三类环境中的最低混凝土强度等级可降低-个等级; 5 处于严寒和寒冷地区二b、三 a 类环境中的混凝土应使用引气剂,并可采 用括号中的有关参数; 6 当使用非碱活性骨料时,对混凝土中的碱含量可不作限制。 14 3.5.4 混凝土结构及构件尚应采取下列耐久性技术措施: 1 预应力混凝土结构中的预应力筋应根据具体情况采取表 面防护、孔道灌浆、加大i昆凝土保护层厚度等措施,外露的锚固 端应采取封锚和混凝土表面处理等有效措施; 2 有抗渗要求的?昆凝土结构,混凝土的抗渗等级应符合有 关标准的要求; 3 严寒及寒冷地区的潮温环境中,结构混凝土应满足抗冻 要求, 1昆凝土抗冻等级应符合有关标准的要求; 4 处于二、三类环境中的悬臂构件宜采用悬臂梁-板的结构 形式,或在其上表面增设防护层; 5 处于二、兰类环境中的结构构件,其表面的预埋件、吊 钩、连接件等金属部件应采取可靠的防锈措施,对于后张预应力 混凝土外露金属锚具,其防护要求见本规范第 10. 3. 13 条; 6 处在兰类环境中的海凝土结构构件,可采用阻锈剂、环 氧树脂涂层钢筋或其他具有耐腐蚀性能的钢筋、采取阴极保护措 施或采用可更换的构件等措施。 3. 5. 5 一类环境中,设计使用年限为 100 年的混凝土结构应符 合下列规定: 1 钢筋混凝土结构的最低强度等级为 C30 ;预应力混凝土 结构的最低强度等级为 C40; 2 混凝土中的最大氯离子含量为 0. 06%; 3 宜使用非碱活性骨料,当使用碱活性骨料时,混凝土中 的最大碱含量为 3. Okg/m3; 4 1昆凝土保护层厚度应符合本规范第 8. 2. 1 条的规定;当 采取有效的表面防护措施时, 1昆凝土保护层厚度可适当减小。 3.5.6 二、三类环境中,设计使用年限 100 年的棍凝土结构应 采取专门的有效措施。 3.5.7 耐久性环境类别为四类和五类的混凝土结构,其耐久性 要求应符合有关标准的规定。 3. 5
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