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: [本次修订根据多年来的工程经验和研究成果,并总结了上一版规范的应用情况和存在的问
题,对部分内容进行了补充和调整。适当扩充了混凝土结构耐久性的相关内容;引入了强度级别为500N/mm
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级热轧带肋钢筋;对承载力极限状态计算方法、正常使用极限状态验算方法进行了改进;完善了部分结构构件的构造措施;补充了结构防连续倒塌和既有结构设计的相关内容等。
本次修订继承上一版规范为实现房屋、铁路、公路、港口和水利水电工程混凝土结构共性技术问题设计方法的统一的原则,修订组的组成包括了各行业的混凝土结构专家,以求相互沟通,使本规范的共性技术问题能进一步为各行业规范认可。本次修订为实现各土木工程混凝土行业共性技术问题设计方法统一迈出了重要的一步。]
1.0.2 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。
条文说明: [本次修订补充了对结构防连续倒塌设计和既有结构设计的基本原则,同时增加了无粘结
预应力混凝土结构的相关内容。
对采用陶粒、浮石、煤矸石等为骨料的轻骨料混凝土结构,应按专门标准进行设计。 设计下列结构时,尚应符合专门标准的有关规定:
1 超重混凝土结构、防辐射混凝土结构、耐酸(碱)混凝土结构等; 2 修建在湿陷性黄土、膨胀土地区或地下采掘区等的结构;
3 结构表面温度高于100C或有生产热源且结构表面温度经常高于60C的结构; 4
需作振动计算的结构。]
o
o
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》GB50068的原则制定。本规范是对混凝土结构设计的基本要求。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。
条文说明: [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。
本规范的内容是基于现阶段混凝土结构设计的成熟做法和对混凝土结构承载力、正常使用以及耐久性
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的
最低要求。
当结构受力的情况、材料性能等基本条件与本规范的编制依据有出入时,则需根据具体情况,通过专
门试验或分析加以解决。]
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2 术语、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
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。 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 prefabricated 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)和后浇混凝土组成,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
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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
配置与混凝土之间可保持相对滑动的专用无粘结预应力筋的后张法预应力混凝土结构。
2.1.16 有粘结预应力混凝土结构 bonded 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。 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 effective depth
4
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
2.2.1 材料性能
Ec—— 混凝土的弹性模量; Es—— 钢筋的弹性模量;
C30—— 立方体抗压强度标准值为30N/mm2的混凝土强度等级; HRB500—— 强度级别为500N/mm2的普通热轧带肋钢筋; HRBF400—— 强度级别为400N/mm2的细晶粒热轧带肋钢筋; RRB400—— 强度级别为400N/mm2的余热处理带肋钢筋; HPB300—— 强度级别为300N/mm2的热轧光圆钢筋;
HRB400E—— 强度级别为400N/mm2且有较高抗震性能要求的普通热轧带肋钢
筋;
fck、fc—— 混凝土轴心抗压强度标准值、设计值; ftk、ft—— 混凝土轴心抗拉强度标准值、设计值; fyk、fptk—— 普通钢筋、预应力筋强度标准值;
fy、fy—— 普通钢筋抗拉、抗压强度设计值;
预应力筋抗拉、抗压强度设计值; fpy、fpy——
fyv—— 横向钢筋的抗拉强度设计值; δgt—— 钢筋最大力下的总伸长率。
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;
Nu0—— 构件的截面轴心受压或轴心受拉承载力设计值; 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—— 构件的正截面受弯承载力设计值;
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Mcr—— 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;
Fl—— 局部荷载设计值或集中反力设计值;
正截面承载力计算中纵向钢筋、预应力筋的应力; s、p—— pe—— 预应力筋的有效预应力; 受拉区、受压区预应力筋在相应阶段的预应力损失值; l、l——
—— 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; c—— 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; h0—— 截面有效高度;
la—— 纵向受拉钢筋的锚固长度; l0—— 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; x—— 混凝土受压区高度; A—— 构件截面面积;
受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积; As、As——
受拉区、受压区纵向预应力筋的截面面积; Ap、Ap——
Al—— 混凝土局部受压面积;
Acor—— 钢筋网、螺旋筋或箍筋内表面范围内的混凝土核心面积; 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
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钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值; E——
—— 混凝土构件的截面抵抗矩塑性影响系数;
—— 偏心受压构件考虑二阶效应影响的轴向力偏心距增大系数; —— 计算截面的剪跨比,即MVh0; —— 纵向受力钢筋的配筋率;
v—— 间接钢筋或箍筋的体积配筋率;
—— 表示钢筋直径的符号,20表示直径为20mm的钢筋。
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3 基本设计规定(没改)
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。
[为满足建筑方案并从根本上保证结构安全,设计的内容应在以构件设计为主的基础上扩展到整个结构体系的设计。本次修订补充、加强了有关结构设计的基本要求,包括结构方案、内力分析、截面设计、连接构造、耐久性、施工可行性及特殊工程的性能设计等。]
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。
[本规范根据现行国家标准《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的规定,采用概率极限状态设计方法,以分项系数的形式表达。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)、抗力模型不定性系数(构件承载力调整系数)等。对难于定量计算的间接作用和耐久性等,仍采用基于经验的方法进行设计。
本规范中的荷载分项系数应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定取用。]
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:结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
[对混凝土结构极限状态的分类系根据《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153确定的。极限状态仍分为两类,但内容比原规范有所扩大:在承载能力极限状态中增加了结构防连续倒塌的内容。]
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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 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。预制构件制作、运输及安装时应考虑相应的动力系数。对现结构,必要时应考虑施工阶段的荷载。
本条规定了确定结构上作用的原则,直接作用根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009;地震作用根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011;对于直接承受吊车荷载的构件以及预制构件、现浇结构等,应按不同工况确定相应的动力系数或施工荷载。
对于混凝土结构的疲劳问题,主要是吊车梁构件的疲劳验算。其设计方法与吊车的工作级别和材料的疲劳强度有关,近年均有较大受化。当设计直接承受重级工作制吊车的吊车梁时,建议根据工程经验采用钢结构的形式。
本次修订增加了对间接作用的规定。间接作用包括温度变化、混凝土收缩与徐变、强迫位移、环境引起材料性能劣化等造成的影响,设计时应根据有关标准、工程特点及具体情况确定,通常仍采用经验性的构造措施进行设计。
对于爆炸、撞击、火灾以及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具体条件和设计要求确定。]
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。
[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》GB 50153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。对破坏引起严重后果的重要构件和关键传力部位,宜适当提高安全等级、加大构件重要性系数;对一般结构中的次要构件及可更换构件,可根据具体情况适当降低其重要性系数。]
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。
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[设计应根据现有技术条件(材料、机具、工艺等)考虑施工的可行性。对特殊结构,应提出关键技术控制要求,以达到设计目标。]
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。
[各类建筑结构的设计使用年限是不应统一的,应按《建筑结构可靠度设计统一标准》的规定取用,相应的荷载设计值及耐久性措施均应依据设计使用年限确定。改变用途和使用环境(如超载使用、增加开洞、改变使用功能、使用环境恶化等)的情况均会影响其安全及使用年限。任何对结构的改变(无论是在建结构或既有结构)均须经设计许可或技术鉴定,以保证结构在设计使用年限内的安全。]
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宜减小偶然作用的影响范围,避免发生因局部破坏引起的结构连续倒塌。
[灾害调查和事故分析表明:结构方案对建筑物的安全有着决定性的影响。在与建筑方案协调时应考虑结构体型(高宽比、长宽比)适当;传力途径和构件布置能够保证结构的整体稳固性;避免因局部破坏引发结构连续倒塌。本条提出了在方案阶段应考虑加强结构整体稳固性的设计原则。]
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。
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结构设计时通过设置结构缝将结构分割为若干相对独立的单元。结构缝包括伸缝、缩缝、沉降缝、防震缝、构造缝、防连续倒塌的分割缝等。不同类型的结构缝是为消除下列不利因素的影响:混凝土收缩、温度变化引起的胀缩变形;基础不均匀沉降;刚度及质量突变;局部应力集中;结构防震;防止连续倒塌等。除永久性的结构缝以外,还应考虑设置施工接槎、后浇带、控制缝等临时性缝以消除某些暂时性的不利影响。
结构缝的设置应考虑对建筑功能(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的影响。应遵循“一缝多能”的设计原则,采取有效的构造措施。
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。
[构件之间连接构造设计的原则是:保证连接节点处被连接构件之间的传力性能符合设计要求;保证不同材料(混凝土、钢、砌体等)间的融合,选择可靠的连接方式以保证可靠传力;连接节点尚应考虑被连接构件之间变形的影响以及相容条件,以避免、减少不利影响。]
3.2.4混凝土结构设计应符合下列要求:
1. 满足不同环境条件下的结构耐久性要求; 2.节省材料、方便施工、降低能耗与保护环境。
[本条提出了结构方案设计阶段应综合考虑的其它问题。]
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,且倒塌可引起严重后果的重要结构,宜进行
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防连续倒塌设计。
[本条列出了各类设计状况下的结构构件承载能力极限状态计算应考虑的内容。 对直接承受安装或检修用吊车的构件,根据使用情况和设计经验可不作疲劳验算。
在各种偶然作用(罕遇自然灾害及爆炸、撞击、火灾等人为袭击)下,混凝土结构应能保持必要的整体稳固性。因此本次修订对倒塌可能引起严重后果的特别重要结构,增加了防连续倒塌设计的要求。]
3.3.2持久设计状况、暂短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:
0SR (3.3.2-1)
RRfc,fs,ak,/Rd (3.3.2-2)
式中:γ0——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;对地震设计状况下不应小于1.0;
S——承载能力极限状态下作用组合的效应设计值:对持久设计状况和暂
短设计状况按作用的基本组合计算;对地震设计状况按作用的地震组合计算;
R——结构构件的抗力设计值; R (·)——结构构件的抗力力函数;
γRd——结构构件的抗力模型不定性系数:对静力设计,一般结构构件取1.0,
重要结构构件或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;对抗震设计,采用承载力抗震调整系数γRE代替γRd的表达形式;
fc、fs——混凝土、钢筋的强度设计值,应根据本规范第4.1.4条及第4.2.3条
的规定取值;
ak——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
影响时,可另增减一个附加值。
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公式(3.3.2-1)中的γ0S,在本规范各章中用内力值(N、M、V、T等)表达;对预应力混凝土结构,尚应按本规范第10.1.2条的规定考虑预应力效应。
[本条为承载能力极限状态设计的基本表达形式,适用于本规范结构构件的承载力计算。
符号S在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009中为荷载效应组合的设计值;在现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011中为地震作用效应与其它荷载效应基本组合的设计值,在本条中均为以内力形式表达。
本次修订提出了构件抗力模型不定性系数(构件抗力调整系数)γRd,在抗震设计中为抗震承载力调整系数γRE。
当几何参数的变异性对结构性能有明显影响时,需考虑其不利影响。例如,薄板的截面有效高度的变异性对薄板正截面承载力有明显影响,在计算截面有效高度时宜考虑施工允许偏差带来的不利影响。]
3.3.3对持久或暂短设计状况下的二维、三维混凝土结构,当采用应力设计的形式表达时,应接下列规定进行承载能力极限状态的计算:
1按弹性分析方法设计时,可将混凝土应力按区域等代成内力,根据公式(3.3.2-2)进行计算,应符合本规范第6.1.2条的规定;
2按弹塑性分析或采用多轴强度准则设计时,应根据材料强度的平均值进行承载力函数的计算,并应符合本规范第6.1.3条的规定。
[对二维、三维的混凝土结构,当采用应力设计的形式进行承载能力极限状态的计算时,可按等代内力的简化方法或弹塑性分析方法及多轴强度准则进行设计,设计方法可按第6章的规定。]
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0取不小于1.0的数值;当计算结构构件的承载力函数时,公式(3.3.2-2)中混凝土、钢筋的强度设计值fc、;当进行结构防连续倒塌验算时,结构构件fs改用强度标准值fck、fyk(或fpyk)
的承载力函数按本规范第3.6节的原则确定。
[对偶然作用下结构的承载能力极限状态设计,根据其受力特点对承载能力极限状态设计的表达形式进行了修正:作用效应设计值S按偶然组合计算;结构重要性系数γ0取不小于1.0的数值;材料强度取标准值。当进行防连续倒塌验算时,按本规范第3.6节的原则计算。]
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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。
[对既有结构进行承载能力极限状态设计时,应根据具体情况对既有结构的承载力进行复核验算,或对既有结构重新设计,按本规范第3.7节的原则计算。]
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或标准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进行验算:
SC (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。
[对正常使用极限状态,89规范规定按荷载的持久性采用两种组合,即荷载的短期效应组合和长期效应组合。02规范根据《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068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。在标准组合中,含有起控制作用的一个可变荷载标准值效应;在准永久组合中,含有可变荷载准永久值效应。这就使荷载效应组合的名称与荷载代表值的名称相对应。
本次修订对构件挠度、裂缝宽度计算采用的荷载组合进行了调整,对钢筋混凝土构件采用荷载准永久组合并考虑长期作用的影响;对预应力混凝土构件采用荷载标准组合并考虑长期作用的影响。
本次修订根据对使用功能的进一步要求,新增加了对楼盖结构舒适度验算的要求。]
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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 受弯构件的挠度限值
构件类型 吊车梁 手动吊车 电动吊车 当l0 < 7m时 当7m ≤ l0 ≤ 9m时 当l0 > 9m时 挠度限值 l0/500 l0/600 l0/200 (l0/250) l0/250 (l0/300) l0/300 (l0/400) 屋盖、楼盖 及楼梯构件 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;
[当构件对使用功能和外观有较高要求时,设计可对挠度限值适当加严。 构件变形挠度的限值应以不影响结构使用功能、外观及与其它构件连接等要求为目的。工程实践表明,原规范验算的挠度限值基本合适,本次修订未做改动。
悬臂构件是工程实践中容易发生事故的构件,设计时对其挠度需从严控制;表注4中参照欧洲标准EN1992的规定,提出了起拱、反拱的限制,目的是为防止起拱、反拱过大引起的不良影响;当构件的挠度满足表3.4.3的要求,但相对使用要求仍然过大,设计时可根据实际情况提出比表中的限值更加严格的要求。]
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——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
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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,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的荷载组合应包括预应力作用。
[本规范将裂缝控制等级划分为三级,等级是对裂缝控制严格程度而言的,设计人员需根据具体情况选用不同的等级。关于构件裂缝控制等级的划分,国际上一般都根据结构的功能要求、环境条件对钢筋的腐蚀影响、钢筋种类对腐蚀的敏感性和荷载作用的时间等因素来考虑。本规范在裂缝控制等级的划分上也考虑了以上因素。
在具体划分裂缝控制等级和确定有关限值时,主要参考了下列资料:历次混凝土结构设计规范修订的有关规定及历史背景;工程实践经验及调查统计国内常用构件的实际设计状况及效果;耐久性专题研究对典型地区实际工程的调查以及长期暴露试验与快速试验的结果;国外规范的有关规定。
经调查研究及与国外规范对比,原规范对受力裂缝的控制相对偏严,可适当放松。对结构构件正截面的裂缝控制等级仍按原规范划分为三个等级。一级保持不变;二级适当放松,仅控制拉应力不超过混凝土的抗拉强度标准值,删除了原规范中按荷载准永久组合计算构件边缘混凝土不宜产生拉应力的要求。
对于裂缝控制三级的钢筋混凝土构件,根据现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153以及作为主要依据的现行国际标准《结构可靠性总原则》ISO 2394和欧洲规范《结构设计基础》EN 1990的规定,相应的荷载组合按正常使用极限状态的外观要求(限制过大的裂缝和挠度)的限值作了修改,选用荷载的准永久组合并考虑长期作用的影响进行裂缝宽度与挠度验算。
对裂缝控制三级的预应力混凝土构件,考虑到结构安全及耐久性,基本维持原规范的要求,裂缝宽度限值0.20mm。仅在不利环境(二a类环境)时按荷载的标准组合验算裂缝宽度限值0.10mm;并按荷载的标准组合并考虑长期作用的影响验算拉应力不大于混凝土的抗拉强度标准值。]
3.4.5结构构件应根据结构类型和本规范第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wlim。
表3.4.5 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值(mm)
环境类别 一 二a 二b 三a、三b 三级 钢筋混凝土结构 裂缝控制等级 wlim 0.30(0.40) 0.20 预应力混凝土结构 裂缝控制等级 三级 二级 一级 wlim 0.20 0.10 —— —— 注:1 表中的规定适用于采用热轧钢筋的钢筋混凝土构件和采用预应力钢丝、钢绞线
及预应力螺纹钢筋的预应力混凝土构件;当采用其他类别的钢丝或钢筋时,其裂缝控制要求可按专门标准确定;
2 对处于年平均相对湿度小于60%地区一级环境下的受弯构件,其最大裂缝宽度
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限值可采用括号内的数值;
3 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;
4 在一类环境下,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,按表中二a级环境的要求进行验算;在一类和二类环境下的需作疲劳验算的预应力混凝土吊车梁,应按一级裂缝控制等级进行验算;
6 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章的要求;
7 对于烟囱、筒仓和处于液体压力下的结构构件,其裂缝控制要求应符合专门标准的有关规定;
8 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。
9 混凝土保护层厚度较大的构件,可根据实践经验对表中最大裂缝宽度限值适当放宽。
[本条对于裂缝宽度限值的要求基本依据原规范,并按新增的环境类别进行了调整。
室内正常环境条件(一类环境)下钢筋混凝土构件最大裂缝剖形观察结果表明,不论裂缝宽度大小、使用时间长短、地区湿度高低,凡钢筋上不出现结露或水膜,则其裂缝处钢筋基本上未发现明显的锈蚀现象;国外的一些工程调查结果也表明了同样的观点。因此对于采用普通钢筋配筋的混凝土结构构件的裂缝宽度限值,考虑了现行国内外规范的有关规定,并参考了耐久性专题研究组对裂缝的调查结果,作出了裂缝宽度限值的现定。而对钢筋混凝土屋架、托架、主要屋面承重结构等构件,根据以往的工程经验,裂缝宽度限值宜从严控制;对吊车梁的裂缝宽度限值,也适当从严控制,分别在注中作出了具体规定。
对处于露天或室内潮湿环境(二类环境)条件下的钢筋混凝土构件,剖形观察结果表明,裂缝处钢筋都有不同程度的表皮锈蚀,而当裂缝宽度小于或等于0.2mm时,裂缝处钢筋上只有轻微的表皮锈蚀。根据上述情况,并参考国内外有关资料,规定最大裂缝宽度限值采用0.20mm。
对使用除冰盐的三类环境,锈蚀试验及工程实践表明,钢筋混凝土结构构件的受力垂直裂缝宽度对耐久性的影响不是太大,故仍允许存在受力裂缝。参考国内外有关规范,规定最大裂缝宽度限值为0.2mm。
对采用预应力钢丝、钢绞线及预应力螺纹钢筋的预应力混凝土构件,考虑到钢丝直径较小等原因,一旦出现裂缝会影响结构耐久性,故适当加严:规定在室内正常环境下采用控制裂缝宽度0.20mm;在露天环境(二a类)下控制裂缝宽度0.10mm。
需指出,当混凝土保护层较大时,虽然裂缝宽度计算值也较大,但较大的混凝土保护层厚度对防止裂缝锈蚀是有利的。因此,对混凝土保护层厚度较大的构件,当在外观的要求上允许时,可根据实践经验,对表3.4.5中规范的裂缝宽度允许值作适当放大。因此本次修订增加表注9的规定。]
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;
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3 大跨度公共建筑不宜低于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。
[本条提出了控制楼盖竖向自振频的限值。对跨度较大的楼盖及业主有要求时,可按本条执行。一般楼盖的竖向自振颖率可采用简化方法计算。对特殊工业建筑,可参照现行国家标准《混凝土楼盖结构抗微振设计规程》GB 50190进行验算。]
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。
[混凝土结构的耐久性按正常使用极限状态控制,特点是随时间发展因材料性能劣化而引起性能衰减。耐久性极限状态表现为:钢筋混凝土构件表面出现锈胀裂缝;预应力筋开始锈蚀;结构表面混凝土出现可见的耐久性损伤(酥裂、粉化等)。材料劣化进一步发展还可能引起构件承载力破坏,甚至发生结构塌垮。
由于影响混凝土结构材料性能劣化的因素复杂,其规律不确定性大,一般建筑结构的耐久性只能采用经验性的定性方法解决。参考现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476的规定,根据调查研究及我国国情,并考虑房屋建筑混凝土结构的特点加以简化和调整,本规范规定了混凝土结构耐久性定性设计的基本内容。]
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
环境类别 一 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; 条 件 二a 18
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; 严寒和寒冷地区的冰冻线以下与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境 干湿交替环境; 二b 水位频繁变动环境; 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; 三a 受除冰盐影响环境; 海风环境 盐渍土环境; 三b 受除冰盐作用环境; 海岸环境 四 五 海水环境 受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境 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国家现行标准《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
受除冰盐影响环境为受到除冰盐盐雾影响的环境;受除冰盐作用环境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。
[结构所处环境是影响其耐久性的外因。本次修订对影响混凝土结构耐久性的环境类别进行了较详细的分类。设计可根据实际条件选择适当的环境类别。
干湿交替主要指室内潮湿、室外露天、地下水浸润、水位交动的环境。由于水和氧的反复作用,容易引起钢筋锈蚀和混凝土材料劣化。
非严寒和非寒冷地区与严寒和寒冷地区的区别主要在于无冰冻。关于严寒和寒冷地区的定义,《民用建筑热工设计规范》GB 50176-93规定如下:严寒地区:最冷月平均温度低于或等于-10℃,日平均温度低于或等于5℃的天数不少于145天的地区;寒冷地区:最冷月平均温度高于-10℃、低于或等于0℃,日平均温度低于或等于5℃的天数不少于90天且少于145天的地区。也可参考该规范附录8采用。各地可根据当地气象台站的气象参数确定所属气候区域,也可根据《建筑气象参数标准》提供的参数确定所属气候区域。
三类环境主要是指近海、盐渍土及使用除冰盐的环境。滨海室外环境、盐渍土地区的地下结构、北方城市冬季依靠喷洒盐水消除冰雪而对立交桥、周边结构及停车楼,都可能造成钢筋腐蚀的影响。 四类和五类环境的详细划分和耐久性设计方法不再列入本规范,它们由有关的标准规范解决。]
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
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环境等级 一 二a 二b 三a 三b 最大水胶比 0.60 0.55 0.50(0.55) 0.45(0.50) 0.40 最低强度等级 C20 C25 C30(C25) C35(C30) C40 最大氯离子含量(%) 最大碱含量(kg/m3) 0.30 0.20 0.15 0.15 0.10 3.0 不限制 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0.05%;最低混凝土强度等级应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当放松;
4 有可靠工程经验时,二类环境中的最低混凝土强度等级可降低一个等级; 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;
5
当使用非碱活性骨料时,对混凝土中的碱含量可不作限制。
[混凝土材料的质量是影响结构耐久性的内因。根据既有混凝土结构而对立交桥、周边结构及停车楼,状态的调查结果和混凝土材料性能的研究,从材料抵抗性能退化的角度,表3.5.3提出了设计使用年限为50年的结构混凝土耐久性的基本要求。
影响耐久性的主要因素是:混凝土的水胶比、强度等级、氯离子含量和碱含量。近年来水泥中多加入不同的掺合料,有效胶凝材料含量不确定性较大,故配合比设计的水灰比难以反映有效成分的影响。本次修订改用胶凝材料总量作水胶比及各种含量的控制,原规范中的“水灰比”改成“水胶比”,并删去了对于“最小水泥用量”的限制。
试验研究及工程实践均表明,在冻融循环环境中的混凝土采用引气剂其抗冻性能可显著改善。故对采用引气剂抗冻的混凝土,可以适当降低强度等级的要求,采用括号中的数值。
长期受到水作用的混凝土结构,可引发碱骨料反应。对一类环境中的房屋建筑混凝土结构可不作碱含量限制;对其他环境中混凝土结构应考虑碱含量的计算方法,可参考协会标准《混凝土碱含量限值标准》CECS 53:93。
试验研究及工程实践均表明:混凝土的碱性可使钢筋表面钝化,免遭锈蚀;而氯离子引起钢筋脱钝和电化学腐蚀,严重影响混凝土结构的耐久性。本次修订加严了氯离子含量的限值。为控制氯离子含量,应严格限制使用含功能性氯化物的外加剂(例如含氯化钙的促凝剂等)。]
3.5.4一类环境中,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0.05%;
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3.0kg/m3;
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4 混凝土保护层厚度应按本规范第8.2.1条的规定增加40%;当采取有效的表面防护措施时,混凝土保护层厚度可适当减小。 2 在设计使用年限内,应建立定期检测、维修的制度。
[调查分析表明,国内超过100年的混凝土结构不多,但室内正常环境条件下实际使用70~80年的房屋建筑混凝土结构大多基本完好。因此在适当加严混凝土材料的控制、提高混凝土强度等级和保护层厚度并补充规定建立定期检查、维修制度的条件下,一类环境中混凝土结构的实际使用年限达到100年是可以得到保证的。
对非正常环境中使用年限为100年的混凝土结构,应采取专门的有效措施,由设计根据具体情况确定。]
3.5.5二、三类环境中,设计使用年限 100年的混凝土结构应采取专门的有效措施。
[本条对不良环境及耐久性有特殊要求的混凝土结构构件提出了针对性的耐久性保护措施。
预应力筋存在应力腐蚀、氢脆等不利于耐久性的弱点,且其直径一般较细,对腐蚀比较敏感,破坏后果严重。为此应对预应力筋、连接器、锚夹具、锚头等容易遭受腐蚀的部位采取有效的保护措施。
提高混凝土抗渗、抗冻性能,有利于结构在恶劣环境下的耐久性。混凝土抗冻性能和抗渗性能的等级划分、配合比设计及试验方法等,应按有关标准的规定执行。混凝土抗渗和抗冻的设计可参考《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057的规定。
对露天环境中的悬臂构件,如不采取有效措施,不宜采用单板的结构形式而宜采用梁-板的结构形式。 室内正常环境以外的预埋件、吊钩等外露金属件容易引导锈蚀,宜采用内埋式或其它有效防锈指施。 对于可能导致严重腐蚀的三类环境中的构件,提出了提高耐久性的附加措施:如采用阻锈剂、环氧树脂或其它材料的涂层钢筋、不锈钢筋、阴极保护等方法。环氧树脂涂层钢筋是采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺,在钢筋表面形成一定厚度的环氧树脂防腐涂层。这种涂层可将钢筋与其周围混凝土隔开,使侵蚀性介质(如氯离子等)不直接接触钢筋表面,从而避免钢筋受到腐蚀。使用时应符合行业标准《环氧树脂涂层钢筋》JG 3042的规定。
对某些恶劣环境中难以避免材料性能劣化的情况,还可以采取设计可更换构件的方法。]
3.5.6对下列混凝土结构及构件,尚应采取加强耐久性的相应措施:
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、管道灌浆、加大混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 有抗渗要求的混凝土结构,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湿环境中,结构混凝土应满足抗冻要求,混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
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表面增设防护层;
5 处于二、三环境中的结构构件,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;
3 处在三类环境中的混凝土结构构件,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。 3.5.7混凝土结构在设计使用年限内尚应遵守下列规定:
1设计中的可更换混凝土构件应按规定定期更换; 2构件表面的防护层,应按规定维护或更换; 3结构出现可见的耐久性缺陷时,应及时进行处理。
[设计应提出设计使用年限内房屋建筑的使用维护要求,使用者应按规定的功能正常使用并定期检查、维修或者更换。]
3.5.8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。
[更恶劣环境(海水环境、直接接触除冰盐的环境及侵蚀性环境)中混凝土结构耐久性的设计,可参考现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476。四类环境可参考现行国家行业标准《港口工程混凝土结构设计规范》JTJ 267;五类环境可参考现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046。]
3.6 防连续倒塌设计原则
3.6.1 混凝土结构宜按下列要求进行防连续倒塌的概念设计:
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,布置备用传力途径; 4 增强重要构件及关键传力部位、疏散通道及避难空间结构的承载力和变形性能;
5 配置贯通水平、竖向构件的钢筋,采取有效的连接措施并与周边构件可
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靠地锚固;
6通过设置结构缝,控制可能发生连续倒塌的范围。
[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。结构的延性、荷载传力途径的多重性以及结构体系的超静定性,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系杆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;增加重要构件及关健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 拉结构件法:在结构局部竖向构件失效的条件下,按梁-拉结模型、悬索-拉结模型和悬臂-拉结模型进行极限承载力计算,维持结构的整体稳固性。
2 局部加强法:对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,可提高结构的安全储备;也可直接考虑偶然作用进行结构设计。
3去除构件法:按一定规则去除结构的主要受力构件,采用考虑相应的作用和材料抗力,验算剩余结构体系的极限承载力;也可采用受力-倒塌全过程分析,进行防倒塌设计。
[倒塌可能引起严重后果的安全等级为一级的可能遭受袭击的重要结构,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。
当偶然事件产生特大荷载时,按荷载效应的偶然组合进行设计以保持结构体系完整无缺,往往经济代价太高,有时甚至不现实。此时,可采用允许局部爆炸或撞击引起结构发生局部破坏,在某个竖向构件失效后,使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(图3.6.2),使整个结构不发生连续倒塌的原则进行设计,从而避免结构的连续倒塌或整体垮塌。
(a)梁-拉结模型 (b)悬索-拉结模型 (c)悬臂-拉结模型
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4
图3.6.2 拉结构件法中剩余结构体系的抗倒塌模型
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,也是保证结构整体稳定性的有效措施。
去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。在承载力函数的计算中,混凝土强度仍取用强度标准值fck,钢筋强度改用极限强度标准值fstk(或fptk),根据本规范第4.1.3条及第4.2.2条的规定取值,ak宜考虑偶然作用下结构倒塌对结构几何参数的影响。必要时可考虑材料强度在动力作用下的强化和脆性,并取相应的强度特征值。
[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。作用效应除按偶然计算外,还宜考虑倒塌冲击引起的动力系数。材料强度取用标准值,对钢筋更应改用极限强度的标准值,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,还可考虑动力作用下的强化和脆性的影响,取相应的强度特征值。此外倒塌对结构几何参数的影响也应予以考虑。]
3.7 既有结构设计的原则
3.7.1 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。
[既有结构设计适用于下列六种情况: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;扩建既有的建筑结构;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 对既有结构的评定、验算或重新设计应符合下列原则:
1 应按现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的要求,进行安全性、适用性、耐久性及抗灾害能力的评定。
2 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。 3 对既有结构进行安全复核、改变用途或延长使用年限而进行承载能力极
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限状态的验算时,宜符合本规范的规定。
4 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。
5 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。 6 必要时可对使用功能作相应的调整,提出限制使用的要求。
[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、加固等问题。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,减短使用年限等。因为充分利用既有建筑符合可持续发展的国策。
当对既有结构进行改建、扩建或加固修复时,须进行重新设计。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、评定的结果确定设计参数。]
3.7.3 既有结构的重新设计应符合下列规定:
1 应优化结构方案、提高结构的整体稳固性、避免承载力及刚度突变; 2 荷载可按现行荷载规范的规定确定,也可按使用功能和后续使用年限作适当的调整;
3 应根据检测、评定的结果确定既有结构的设计参数;
4 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;
5 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;
6 结构后加部分的材料性能应按本规范第4章的规定确定;
7 既有结构与后加部分可按二阶段成形的叠合构件,按本规范第9.5节的规定进行设计;
8 设计时应考虑既有结构的承载历史及施工状态的影响: 9 既有结构与后加部分之间应采取可靠的连接构造措施。
[本条规定了既有结构重新设计的原则。避免只考虑局部处理的片面做法,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
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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。]
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