《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002學(xué)習(xí)PPT

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50010-2002簡介第一部分概況一、修訂過程 新規(guī)范修訂歷時4年多（1997-2001） 召開了 全體修訂組會議 7次大型專題研討會15次小型研討會 40次協(xié)調(diào)會 8次可靠度討論會 4次 經(jīng)歷：初稿征求意見稿（共征求116個單位，征得意見1089條） 送審稿試設(shè)計 2000年11月召開全國審查會對審查意見進(jìn)行專題討論形成第二次送審稿反饋意見426條形成報批稿（部分成員參加）新規(guī)范共 11 章 454 條 7 個附錄 其中強(qiáng)制性條文 17 條 ,占3.7%主編單位中國建筑科學(xué)研究院 參編單位17個 成 員27人（另有5人列席）二、修訂原則（2J03/1p3）國內(nèi)統(tǒng)一國

2、際接軌補(bǔ)充完善安全高強(qiáng)國內(nèi)協(xié)調(diào)統(tǒng)一 修訂時，我國有5本混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 房建：GBJ10-89（國標(biāo)） 鐵路：TB100023-99（00.2.1實施） 公路：JTJ023-85 水工：SL/T191-96 港工：JTJ267-98 面臨工程市場化，必須打破部門壟斷，與此相適應(yīng)，高校脫離行業(yè)管理，教學(xué)改革成立大的土木工程專業(yè)；要求混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范盡可能走向統(tǒng)一（需要較長的過程）。與國際接軌市場化還意味著經(jīng)濟(jì)國際化、全球化，面臨加入WTO，要求規(guī)范盡可能與國際接軌。補(bǔ)充完善這是長期的需要，隨著認(rèn)識的深入而逐漸進(jìn)步。本次修訂時：新增加的內(nèi)容約占15%，有重大修訂的1/3，保持或基本保持的1/2

3、。安全高強(qiáng)這是最基本的要求，但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展可適當(dāng)提高可靠度水平。四、試設(shè)計（2J03/1p4）對常用5種類型共8個工程進(jìn)行了試設(shè)計對比1、單按新荷載規(guī)范住宅、辦公室樓面活載廚房、廁所、食堂樓面活載風(fēng)、雪荷載當(dāng)永久荷載為主時2.0 kN/m22.550年一遇組合中 G=1.35民用板梁用鋼量+78%工業(yè)樓板用鋼量+6%2、按新荷載規(guī)范及新混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范總用鋼量 +10%受彎構(gòu)件梁、板配筋增加明顯；受壓構(gòu)件柱、墻配筋增加不明顯，因為其配筋主要取決于構(gòu)造要求而不是計算結(jié)果。試設(shè)計時未計入為控制溫度-收縮間接裂縫而增加的構(gòu)造鋼筋，否則總用鋼量增加可達(dá)到 +15%或更多 材料成本上浮可控制在5%左右措

4、施：采用高強(qiáng)材料，尤其是強(qiáng)度價格比較高的級鋼筋（HRB400）及高強(qiáng)度低松弛鋼絲、鋼絞線做主導(dǎo)受力鋼筋，并適當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度等級。 應(yīng)該了解：鋼筋級比級強(qiáng)度提高70%，價格僅提高17%，約4：1；混凝土從C15到C50，強(qiáng)度價格提高率之比相當(dāng)（各地有差異）。例如箍筋受剪承載力設(shè)計值現(xiàn)1.5下降至1.25。若箍筋仍用級，強(qiáng)度從310下降至300，箍筋用量即費(fèi)用增加24%；若箍筋改用級，強(qiáng)度從310上升至360，箍筋用量增加3.3%，費(fèi)用增加11%；若箍筋原來用級，現(xiàn)在改用細(xì)直徑級， 強(qiáng)度從210上升至360 ，箍筋用量及費(fèi)用均不增反降。因此，除非構(gòu)造配筋，鋼筋原來用級，盡可能改用級；原來用級，盡

5、可能改用級或級；盡可能用提高混凝土強(qiáng)度等級來滿足截面尺寸限制條件。這樣對控制造價有利。同時應(yīng)該加強(qiáng)對正常使用極限狀態(tài)的驗算。五、強(qiáng)制性條文強(qiáng)制性規(guī)范 750本 15萬條建設(shè)工程質(zhì)量管理條例（國務(wù)院279號令）工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文（2001年3月）新規(guī)范強(qiáng)制性條文17條P10未經(jīng)技術(shù)鑒定或設(shè)計許可，不得改變結(jié)構(gòu)用途和使用環(huán)境 1p10建筑結(jié)構(gòu)的三個安全等級（根據(jù)破壞后果的嚴(yán)重程度） 1p16、19砼和鋼筋的材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及設(shè)計值 4p28預(yù)應(yīng)力作為荷載效應(yīng)考慮時的分項系數(shù) 1p113保護(hù)層厚度 1p119最小配筋率 1p162、163錨筋、吊環(huán) 2p165、166、169、172、178、19

6、3抗震 6今后趨勢建筑法規(guī)、規(guī)范技術(shù)性條文、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)第二部分 主要修訂內(nèi)容簡介（分若干問題介紹）一、材料及強(qiáng)度(第4章)（一）混凝土1、混凝土強(qiáng)度等級 fcuk取消C7.5、C10增加C65、C70、C75、C80從C15到C80以5N/mm2為級差共分為14個強(qiáng)度等級。2、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（保證率不低于95%） fck fc平均=1fcu平均 fck=0.8812 fcuk0.88構(gòu)件與試件強(qiáng)度比值1 試件摩阻力影響系數(shù) C50 1 =0.76（原規(guī)范） C80 1 =0.822 脆性影響系數(shù) C50 2 =1.0（原規(guī)范） C80 2 =0.87ftk3、強(qiáng)度設(shè)計值目的：適當(dāng)提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全

7、度并逐步與國際混凝土結(jié)構(gòu)安全度接近（RC構(gòu)件特別是受壓構(gòu)件的安全度比國外偏低較多）。（二）鋼筋原規(guī)范中鋼筋品種存在的問題：（1）強(qiáng)度偏低（比國外低一個強(qiáng)度等級，用量增加導(dǎo)致費(fèi)用提高、施工困難、工作量加大）（2）細(xì)鋼筋熱軋的長期缺乏規(guī)模生產(chǎn)，自行冷加工的質(zhì)量不穩(wěn)定。需求有上升趨勢。（3）級鋼推廣慢（4）預(yù)應(yīng)力鋼筋用冷拉鋼筋延性差新規(guī)范（1）鋼筋混凝土用1990年代以來，冶金部門利用我國的釩資源優(yōu)勢，生產(chǎn)出質(zhì)量高價格低的Hot rolled, Ribbed, Bar熱軋鋼筋 HRB 400 新級主導(dǎo) HRB 335 輔助 HRB 235 輔助 RRB 400 余熱處理鋼筋fyk與冶標(biāo)一致，分400

8、、335、235三檔，相應(yīng)地fy=360、300、210：（2）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲 光面Plain 后張法鋼筋束 螺旋肋Helix先張法 刻痕Indented（三面刻痕）鋼絞線Strand 13 17熱處理鋼筋Heat TreatedpHISHT 預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 fptk是具有95%保證率的抗拉強(qiáng)度值，有1570、1670、1860等5種規(guī)格。其設(shè)計值取條件屈服點除以分項系數(shù)：設(shè)計值提高了約4%，是考慮到冶金系統(tǒng)采用了國際標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量提高新規(guī)范表中不同直徑與不同fptk配套?，F(xiàn)在據(jù)說對所有直徑，5種 fptk都有。新規(guī)范未列入冷加工鋼筋（質(zhì)量不穩(wěn)定，其它品種有供應(yīng)）。貳、耐久性設(shè)計(3.4

9、)耐久性能是混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的基本性能之一,與混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和適用性有著密切的關(guān)系。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GBJ10-89中關(guān)于耐久性能的設(shè)計規(guī)定是隱含在相關(guān)條款之中的。隨著對耐久性問題重視程度的提高,新修訂的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010中增加了耐久性設(shè)計的專門規(guī)定。為了便于有關(guān)技術(shù)人員了解混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題和理解耐久性設(shè)計的規(guī)定,介紹下面三個問題:(1)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題;(2)延長混凝土結(jié)構(gòu)使用年限的措施;(3)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方法及相應(yīng)規(guī)定 一、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題可分成鋼材問題和混凝土問題兩大類。鋼材問題主要指鋼筋的銹蝕,此外還有鋼筋的氫脆、應(yīng)力

10、腐蝕、疲勞、低溫脆斷等問題;混凝土問題可分成:堿骨料反應(yīng)和環(huán)境作用問題,環(huán)境作用可分成化學(xué)物質(zhì)侵蝕、凍融損傷、機(jī)械物理損傷等。1.鋼筋的銹蝕問題鋼筋銹蝕是混凝土結(jié)構(gòu)最常見和量最大的耐久性問題。新成型混凝土的孔隙溶液中含有氫氧化鈣,pH值較高,呈堿性。在這種情況下,鋼筋表面可形成鈍化膜,鋼筋處于鈍化狀態(tài)。鈍化膜對鋼筋起到保護(hù)作用,處于鈍化狀態(tài)的鋼筋不會銹蝕。當(dāng)鈍化膜遭到破壞時,鋼筋則具備銹蝕的條件。在下列三種情況下鋼筋表面的鈍化膜可遭到破壞:混凝土碳化(中性化)、混凝土遭受氯污染和環(huán)境中缺氧。二氧化碳、二氧化硫等氣體及其他酸性物質(zhì)可通過混凝土的孔隙進(jìn)入混凝土的內(nèi)部,與混凝土孔隙溶液中的氫氧化鈣發(fā)

11、生化學(xué)反應(yīng),使溶液的pH值降低,鋼筋出現(xiàn)脫鈍現(xiàn)象。如果有足夠的氧和水,鋼筋就可以銹蝕。鋼筋銹蝕產(chǎn)物的體積膨脹,將保護(hù)層混凝土脹裂,繼而剝落。 氯污染可分成內(nèi)摻型和外侵型。內(nèi)摻型是指混凝土成型時使用了含氯的原材料,如海砂、海水或含氯的外加劑等。外侵型是指環(huán)境中的氯離子通過構(gòu)件表面侵入到硬化的混凝土內(nèi)部,達(dá)到鋼筋表面。外侵型氯污染常見于使用含氯原材料的工業(yè)環(huán)境、海洋環(huán)境、鹽漬土與含氯地下水的環(huán)境和使用化冰鹽的環(huán)境等。游離的氯離子使鋼筋表面的鈍化膜破壞,使鋼筋具備了銹蝕條件。 有資料表明:鈍化膜保持完好需要相當(dāng)于0.20.3.mA/m2的氧流量。如果氧流量低于此值,鈍化膜厚度會逐步減小直至完全消失,

12、導(dǎo)致鋼筋非常緩慢地銹蝕。此種情況常見于水中或土中的混凝土構(gòu)件。除了上述幾種情況外,雜散電流會加速鋼筋的銹蝕速度。因為鋼筋的銹蝕過程本身就是一個電化學(xué)過程,在雜散電流的影響下,鋼筋的電位發(fā)生變化,鋼筋銹蝕速度加快。電線桿、絕緣不好的與直流或交流電有接觸的構(gòu)件上可看到這種現(xiàn)象。 2.鋼筋的其他問題 除了銹蝕問題外,鋼筋還有氫脆、低溫冷脆、應(yīng)力腐蝕和疲勞等問題。氫脆是指氫原子進(jìn)入鋼筋的內(nèi)部,使鋼筋局部產(chǎn)生較高的內(nèi)應(yīng)力,產(chǎn)生脆斷。這種破壞現(xiàn)象常見于使用鋁制套管的預(yù)應(yīng)力鋼材的施工階段。在水泥水化過程中,與鋁制品會產(chǎn)生一定量的氫,氫原子進(jìn)入鋼筋的內(nèi)部的可能性增大,加上預(yù)應(yīng)力鋼材張拉應(yīng)力較高,有可能產(chǎn)生氫脆

13、破壞。但是混凝土完全硬化后,進(jìn)入鋼材內(nèi)部的氫原子會被逐漸地釋放出來,使鋼材產(chǎn)生氫脆破壞的可能性降低。低溫冷脆是鋼結(jié)構(gòu)常見的問題。北方室外的鋼結(jié)構(gòu),如橋梁、鋼儲倉等,有出現(xiàn)低溫冷脆破壞的事例。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也會出現(xiàn)低溫冷脆的問題,主要出現(xiàn)在鋼筋搭接不合理和出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位。應(yīng)力腐蝕破壞是鋼材在高應(yīng)力狀態(tài)下的腐蝕斷裂破壞。應(yīng)力會使鋼材中的電位產(chǎn)生變化,加上環(huán)境的作用使腐蝕速度加快,特別是腐蝕達(dá)到一定程度,由于鋼材處于高應(yīng)力狀態(tài)而產(chǎn)生脆斷。鋼材的疲勞破壞也屬于耐久性問題,由于以往研究得相對較多,這里不再介紹。 3.混凝土的凍融破壞 關(guān)于混凝土凍融破壞的機(jī)理有多種理論,有珂林斯(A.R.Colili

14、ns)于1944年提出的水的離析成層理論,鮑爾斯于1945年提出的冰壓力和溶液遷移壓力理論和隨后與海爾姆斯提出的滲透壓力理論,瑞典學(xué)者1975年提出的臨界飽水理論以及我國吳中偉院士提出的孔結(jié)構(gòu)理論。迄今為止,國內(nèi)外尚未得到統(tǒng)一的結(jié)論?？偟膩碚f,在環(huán)境溫度下降和升高的作用下,混凝土孔隙中的溶液凍結(jié)與融化會使混凝土產(chǎn)生凍融破壞。這種破壞是混凝土微觀結(jié)構(gòu)損傷的逐漸積累造成的宏觀破壞。破壞的前期是混凝土強(qiáng)度降低,彈性模量降低,接著是混凝土由表及里的剝落。 我國部分地區(qū)室外混凝土結(jié)構(gòu)存在凍融損傷問題,北方問題更為明顯,特別是與環(huán)境水接觸較多的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件問題相對嚴(yán)重,如電廠的通風(fēng)冷卻塔、水廠的水池、建筑物

15、外露的陽臺、水工結(jié)構(gòu)、港工結(jié)構(gòu)等。當(dāng)混凝土孔隙溶液中含有一定量的氯離子時,混凝土的凍融破壞加劇。一般稱之為鹽凍。海港工程、使用化冰鹽的混凝土高速公路、城市立交橋和停車場等均有這類問題。 4.化學(xué)物質(zhì)的侵蝕 化學(xué)物質(zhì)的侵蝕是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性中最為復(fù)雜的問題。復(fù)雜的原因是在于化學(xué)物質(zhì)的種類多,隨機(jī)性強(qiáng),對混凝土的作用效應(yīng)不易準(zhǔn)確確定。但歸納起來,化學(xué)物質(zhì)的侵蝕可分成酸侵蝕、堿侵蝕和硫酸鹽侵蝕三大類。酸性物質(zhì)對混凝土中的水泥水化物有侵蝕作用,使其中的氫氧化鈣變成可溶性的鈣鹽,使混凝土喪失強(qiáng)度。典型的酸性物質(zhì)侵蝕的損傷特征為:混凝土呈黃色,水泥水化物剝落,粗骨料外露或剝落。工業(yè)污染、酸雨、酸性地下水及

16、酸性土壤等均可對混凝土構(gòu)成酸侵蝕。 固體的堿對混凝土的侵蝕作用較小,而熔融狀的堿或堿的濃溶液對水泥的水化物有侵蝕作用。其侵蝕作用主要有化學(xué)侵蝕和結(jié)晶侵蝕?；瘜W(xué)侵蝕是堿溶液與水泥水化物之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),生成膠結(jié)力不強(qiáng)且易為堿液浸析的產(chǎn)物。結(jié)晶侵蝕是由堿溶液滲入混凝土的孔隙,形成具有膨脹力的結(jié)晶體,使混凝土被脹裂并逐漸剝落。 在混凝土結(jié)構(gòu)中,化學(xué)侵蝕最廣泛的形式是硫酸鹽侵蝕。硫酸鹽一般是指硫酸鈉和硫酸鎂等。硫酸鹽通常存在于地下水和土壤中,硫酸鹽是海水中主要的化學(xué)成分之一。一些工業(yè)廠房中硫酸鹽侵蝕也比較嚴(yán)重。硫酸鹽溶液與水泥水化物中的氫氧化鈣及水化鋁酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成石膏和硫鋁酸鈣,產(chǎn)生體積膨脹

17、,使混凝土被脹裂并逐漸剝落。 5.堿骨料反應(yīng) 堿骨料反應(yīng)是指水泥水化過程中釋放出來的堿金屬與骨料中的堿活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成的混凝土破壞。破壞形式主要有兩種：堿一硅酸反應(yīng)和堿一碳酸鹽反應(yīng)。堿一硅酸反應(yīng)是指堿性溶液與骨料中的硅酸類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),形成凝膠體。這種凝膠體是組分不定的透明的堿一硅混合物,會與混凝土中的氫氧化鈣及其他水泥水化物中的鈣離子反應(yīng)生成一種白色不透明的鈣硅或堿一鈣一硅混合物。這種混合物吸水后體積膨脹,使周圍的水泥石受到較大的應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。由多個這樣的膨脹體產(chǎn)生的應(yīng)力會互相作用,使裂縫連通加寬。通常,膨脹的反應(yīng)生成物圍繞著活性骨料形成一道白色的邊緣,在開裂前,混凝土表面會起皮。

18、 堿一碳酸鹽反應(yīng)是水泥水化物中的堿與骨料中的碳酸鹽發(fā)生反應(yīng)。骨料中的陶土礦和結(jié)晶狀巖石的存在會影響這些反應(yīng)的速度。 6.其他損傷 除了上述問題外,混凝土還會有機(jī)械物理損傷、大氣侵蝕、生物侵蝕、溶蝕等問題。機(jī)械物理損傷包括磨損、空蝕、沖撞等。一般建筑的混凝土地面和樓梯可出現(xiàn)磨損,更為典型的是混凝土路面和機(jī)場跑道,含泥砂量較大的水流也會磨損混凝土。沿混凝土表面高速流動的氣體或水流會產(chǎn)生負(fù)壓區(qū),在負(fù)壓區(qū)的混凝土?xí)a(chǎn)生空蝕破壞,破壞的特征是成片的混凝土受拉破壞。 在工業(yè)建筑中和道橋上經(jīng)常出現(xiàn)沖撞損傷。大氣侵蝕作用除了酸雨、空氣污染的損傷外,長期的雨水沖淋和風(fēng)沙影響也會造成混凝土的損傷。長期浸泡在流動的

19、水中的混凝土,其氫氧化鈣等有效成分會被水溶解并帶走,使混凝土的強(qiáng)度減低,隨后產(chǎn)生破壞。生物損傷常見于海洋環(huán)境和城市排污工程。 7.耐久性問題的特點 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題具有以下三個特點：(1)多數(shù)損傷發(fā)展的速度較慢,往往需要若干年甚至幾十年的時間,這就是稱這些問題為耐久性問題的原因。(2)耐久性問題是多種因素共同影響的結(jié)果。如北方的海洋混凝土工程,有混凝土碳化鋼筋銹蝕問題,也有氯離子侵蝕和凍融問題,還有海水沖擊和海砂磨損等問題,當(dāng)然還有化學(xué)物質(zhì)侵蝕和生物侵蝕的問題。(3)大多數(shù)損傷是由構(gòu)件表面開始的,所以有人稱耐久性問題是混凝土結(jié)構(gòu)的皮膚病。 二、延長混凝土結(jié)構(gòu)使用年限的措施 延長混凝土結(jié)構(gòu)使

20、用年限的措施較多,應(yīng)根據(jù)實際情況采取行之有效的措施。避免水分侵襲、提高混凝土的抗?jié)B透性和合理的使用與維護(hù)是延長混凝土結(jié)構(gòu)使用年限的帶有普遍意義的措施。 1.避免水分的侵襲 大多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題都與水有關(guān)。在干燥環(huán)境中,即使保護(hù)層混凝土完全碳化,鋼筋也不會銹蝕。水是氯離子及其他有害化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部的載體。在構(gòu)件表面濕潤時,溶于水中的有害化學(xué)物質(zhì)隨水進(jìn)入構(gòu)件表層。在干燥的周期,混凝土中的部分水分蒸發(fā),有害物質(zhì)卻留在混凝土中。混凝土含水率較高時,有害化學(xué)物質(zhì)從構(gòu)件表面向內(nèi)部擴(kuò)散的速度快; 混凝土含水率低時,擴(kuò)散速度慢。含有等量氯離子的混凝土構(gòu)件,在干燥的環(huán)境中,鋼筋銹蝕速度慢,在潮濕的

21、環(huán)境中,鋼筋銹蝕速度快。干燥的混凝土凍融破壞和堿骨料反應(yīng)的速度極慢。因此延長混凝土結(jié)構(gòu)使用年限的首要措施是解決環(huán)境水的問題。解決環(huán)境水問題的主要措施是減少水分與構(gòu)件接觸的構(gòu)造措施和排水措施。構(gòu)件表面涂刷防水涂料、設(shè)置裝飾層、防雨水挑檐、防濺隔板以及檐口的滴水等都可起到防止水與構(gòu)件接觸的作用。盡快排水可避免水分侵入混凝土內(nèi)部較深和很快干燥,減少其影響深度和作用時間。2.減小混凝土的滲透性減小混凝土的滲透性主要是使混凝土內(nèi)部貫通的毛細(xì)孔的直徑減小、數(shù)量減少,使有害物質(zhì)擴(kuò)散的速度減慢。提高混凝土的強(qiáng)度等級、降低混凝土拌和物的水灰比、確保振搗密實、使用合適的摻合料和外加劑等都可以減小混凝土的滲透性。在

22、施工時,將混凝土表面壓光可將毛細(xì)孔阻斷,是一種經(jīng)濟(jì)有效的減小混凝土滲透性的措施。3.使用與維護(hù)通常認(rèn)為,設(shè)計質(zhì)量與施工質(zhì)量是決定混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素。實際上,結(jié)構(gòu)的使用方也是決定結(jié)構(gòu)耐久性的主要方面,從某種意義上講,使用方的作用更為重要。使用方在對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性方面起到的作用有三種,其一為不隨便改變結(jié)構(gòu)的用途,其二為避免對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件造成人為的損傷,其三為定期檢查與維修。在我國混凝土結(jié)構(gòu)耐久性狀況調(diào)查時發(fā)現(xiàn),隨便改變結(jié)構(gòu)的用途造成結(jié)構(gòu)壽命縮短的事例相當(dāng)多。如某港口儲倉，原設(shè)計存儲袋裝食糖,后改為散裝化肥;化肥含氯,散裝則使化肥的細(xì)小顆粒四處飛揚(yáng)。用途改變了卻沒有相應(yīng)的防護(hù)措施,使用34年

23、后,混凝土構(gòu)件鋼筋銹蝕,保護(hù)層混凝土脹裂。結(jié)構(gòu)的改造等容易造成構(gòu)件的損傷,如在構(gòu)件上開口鑿洞,有些甚至將鋼筋鑿斷,這些都會影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。定期檢查可以盡早發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)存在的問題,及時的維修可將存在的問題盡快地解決,避免劣化的發(fā)展。定期的檢查與及時的維修是延長結(jié)構(gòu)使用壽命的重要措施。除了上述帶有普遍意義的措施外,在特定條件下采取特殊的措施也是十分必要的。如限制混凝土中的堿含量、使用環(huán)氧涂層鋼筋等。 三、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計及耐久性規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010在耐久性規(guī)定中首先闡明了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計工作的特點一一根據(jù)環(huán)境類別和設(shè)計使用年限進(jìn)行設(shè)計。1.耐久性設(shè)計工作的特點混凝土結(jié)構(gòu)的

24、耐久性設(shè)計所要解決的主要問題是環(huán)境作用與材料抵抗環(huán)境作用能力的問題。耐久性設(shè)計時應(yīng)根據(jù)環(huán)境類別采取相應(yīng)的對策。例如,在有堿活性骨料的地區(qū),限制混凝土中的堿含量是設(shè)計工作中必不可少的措施;在有人為侵蝕性化學(xué)物質(zhì)的工業(yè)建筑中,選擇合適的防腐涂料,避免混凝土直接暴露在侵蝕性物質(zhì)之中是保證結(jié)構(gòu)使用年限的關(guān)鍵問題。衡量材料抵抗環(huán)境作用能力的主要指標(biāo)是時間,其具體的體現(xiàn)是結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限。對設(shè)計使用年限為100年的混凝土的要求肯定與對臨時性結(jié)構(gòu)的混凝土要求不同。根據(jù)環(huán)境類別和設(shè)計使用年限的設(shè)計方法是耐久性設(shè)計有別于承載能力等設(shè)計的關(guān)鍵 。2.耐久性設(shè)計方法目前,關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計方法有兩種方法,

25、其一是宏觀控制的方法,其二為極限狀態(tài)設(shè)計方法。宏觀控制是將具有代表性的環(huán)境不嚴(yán)格定量地進(jìn)行區(qū)分,根據(jù)環(huán)境類別和設(shè)計使用年限,對結(jié)構(gòu)混凝土提出相應(yīng)的限制要求,保證其耐久性能。這種方法的優(yōu)點是易于理解、便于操作,缺點是不能準(zhǔn)確定量?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010采取了這種劃分方法，將混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境分為五類：室內(nèi)正常環(huán)境、室外環(huán)境或類似室外環(huán)境、氯侵蝕環(huán)境、海洋環(huán)境和化學(xué)物質(zhì)侵蝕環(huán)境。這種劃分方法與歐洲規(guī)范的劃分方法基本一致。在對結(jié)構(gòu)混凝土提出要求時,將試驗研究結(jié)果、混凝土耐久性長期觀測結(jié)果與混凝土結(jié)構(gòu)耐久性調(diào)查的情況結(jié)合起來,根據(jù)使用環(huán)境的宏觀情況和設(shè)計使用年限情況,使要求具體化,使之能滿足耐

26、久性要求。一類室內(nèi)正常環(huán)境二a類室內(nèi)潮濕環(huán)境，露天的、與水土接觸的環(huán)境（非寒冷地區(qū)）二b類露天的、與水土接觸的環(huán)境（寒冷地區(qū)）三類使用除冰鹽的環(huán)境，寒冷地區(qū)水位變動區(qū)，濱海室外四類海水環(huán)境五類侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境極限狀態(tài)的設(shè)計方法是將上述分類加上侵蝕性指標(biāo)細(xì)化,如室內(nèi)環(huán)境根據(jù)常年溫度、濕度、通風(fēng)情況陽光照射情況等定量細(xì)化。材料抵抗環(huán)境作用的能力要通過試驗研究、長期觀測和現(xiàn)場調(diào)研統(tǒng)計得到的計算公式的驗算來體現(xiàn)。以混凝土碳化造成的鋼筋銹蝕問題為例來說明這種方法。先計算碳化深度達(dá)到鋼筋表面所需要的時間t1,在計算時要考慮混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)、氫氧化鈣的含量、環(huán)境中的二氧化碳含量、空氣溫度與濕度等因素。然

27、后,計算鋼筋銹蝕達(dá)到允許銹蝕極限狀態(tài)的時間t2,在計算時要考慮混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)、保護(hù)層厚度、空氣溫度與濕度和鋼筋直徑等因素。令t1+t2大于設(shè)計使用年限,則滿足耐久性要求。從目前的情況來看,按極限狀態(tài)方法進(jìn)行設(shè)計的條件還不夠成熟。3.相應(yīng)規(guī)定的說明混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010對設(shè)計使用年限為50年,處于一類、二類和三類環(huán)境中的結(jié)構(gòu)混凝土作出規(guī)定。主要包括混凝土強(qiáng)度等級、水灰比、水泥用量、混凝土中氯離子含量、混凝土中的堿含量、保護(hù)層厚度等。大量的材料性能的研究表明：水灰比、水泥用量、水泥品種決定了混凝土的滲透性能?？紤]到結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的習(xí)慣,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010對混凝土強(qiáng)度等級作出

28、規(guī)定。這是因為混凝土強(qiáng)度等級可綜合反映水灰比、水泥等級和水泥用量的情況。一般情況下, 水泥用量太少不利于混凝土的耐久性。但近年來研究表明,水泥用量太大未必是好事。水泥用量大,水泥水化熱量大,混凝土收縮量大,易產(chǎn)生裂縫。有害物質(zhì)容易通過裂縫侵入混凝土內(nèi)部。對于混凝土中氯離子含量的限定,與目前國內(nèi)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定基本一致。所不同的是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010規(guī)定的是硬化混凝土中的氯離子含量,包括拌合物中摻加的氯離子和從外部侵入的氯離子。特別應(yīng)當(dāng)指出的是,預(yù)應(yīng)力混凝土拌合物中不得摻加氯化物?？紤]到水泥、砂和水中多少會有些氯離子,規(guī)范的限值未定為零。對于四類和五類環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu),混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

29、規(guī)范GB50010未作出具體的規(guī)定,設(shè)計工作可參考港工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。對于設(shè)計使用100年,處于一類環(huán)境的混凝土結(jié)構(gòu),混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010作出了專門的規(guī)定。這些規(guī)定包括混凝土強(qiáng)度等級、氯離子含量、骨料、混凝土堿含量、保護(hù)層厚度、表面防護(hù)措施等。特別是提到定期維護(hù)的要求。根據(jù)國內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的調(diào)查,我國有使用了7080年的正常室內(nèi)環(huán)境的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件,這些構(gòu)件基本沒有問題,即使碳化深度超過保護(hù)層厚度,鋼筋也不銹蝕或銹蝕量較小。這些構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級一般不到C15。因此,適當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度等級、對氯離子含量、堿含量予以限制、規(guī)定了定期維修的措施,

30、一類環(huán)境設(shè)計使用年限100年是可以得到保證的。 但是,室外構(gòu)件使用年限100年是不容易保證的。調(diào)查情況表明,即使是民用建筑的室外構(gòu)件,一般使用壽命也只有3040年。這些構(gòu)件主要為陽臺、雨罩和挑檐等。避免直接受到雨水沖淋、避免構(gòu)件積水或積雪,增加面層等防護(hù)措施,能夠延長構(gòu)件的使用壽命。更為重要的是定期的檢查與維護(hù)。至于結(jié)構(gòu)混凝土抗?jié)B和抗凍性能的設(shè)計,可參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。二、耐久性(小結(jié))1、耐久性問題的嚴(yán)重性2、環(huán)境類別一類室內(nèi)正常環(huán)境二a類室內(nèi)潮濕環(huán)境，露天的、與水土接觸的環(huán)境（非寒冷地區(qū)）二b類露天的、與水土接觸的環(huán)境（寒冷地區(qū)）三類使用除冰鹽的環(huán)境，寒冷地區(qū)水位變動區(qū)，濱海室外四類海水環(huán)

31、境五類侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境3、混凝土的耐久性要求 提出了水灰比、水泥用量、強(qiáng)度等級、氯離子含量、堿含量等限制。4、結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題不積水、潮氣能散發(fā)惡劣環(huán)境慎用薄肋型結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度表面保護(hù)環(huán)氧涂層鋼筋（3類環(huán)境宜用）三、結(jié)構(gòu)分析(第5章)1、如何看待“結(jié)構(gòu)分析”一章2、內(nèi)力分析方法線彈性分析方法考慮塑性內(nèi)力重分布彎矩調(diào)幅法（連續(xù)梁、剛架）塑性極限分析方法塑性鉸線法、條帶法（板）非線性分析方法有限元法（板、殼及實體結(jié)構(gòu)）試驗分析方法（復(fù)雜體型結(jié)構(gòu)、新型結(jié)構(gòu)）3、混凝土的多軸強(qiáng)度與本構(gòu)關(guān)系（附錄C）增補(bǔ)結(jié)構(gòu)分析的原因（Why）在混凝土結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計過程中,結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下的力學(xué)效應(yīng)分析和其構(gòu)件的

32、構(gòu)造設(shè)計或性能驗算,是不可或缺、且相互影響的兩大部分。對于保證結(jié)構(gòu)的安全使用而言,前者的重要性決不亞于后者。 我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GBJ10-89和解放后相繼頒發(fā)的同類規(guī)范或規(guī)程中,絕大部分的篇幅和條款都是針對構(gòu)件的截面承載力、變形和裂縫的計算方法的具體規(guī)定以及提供的相關(guān)材料性能指標(biāo)和構(gòu)造措施等,有關(guān)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容極少。只在個別條款中提到一些原則性的指示,例如連續(xù)梁(板)考慮塑性內(nèi)力重分布分析方法的應(yīng)用和限制。俄國(包括前蘇聯(lián))歷來的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范也是如此。 反觀歐美等國家的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中,結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容都占有重要的地位和相當(dāng)大的篇幅,且常獨(dú)立成章。除了列出對結(jié)構(gòu)分析的一般性原則指

33、示外,還按不同類型的結(jié)構(gòu)體系,如框架、雙向板、深梁、墻、殼體等給出具體的計算方法,甚至給定確切的計算參數(shù)(如彎矩系數(shù))值。顯然,這類規(guī)范對于統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的分析方法、提高設(shè)計質(zhì)量、保證結(jié)構(gòu)安全,并對推行或鼓勵采用先進(jìn)的分析方法等起著有益的作用。 如今,我國的國民經(jīng)濟(jì)高速地發(fā)展著,基本建設(shè)事業(yè)方興未艾,混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍和規(guī)模不斷擴(kuò)大,結(jié)構(gòu)設(shè)計中常常出現(xiàn)一些新的情況。例如:許多結(jié)構(gòu),尤其是高層建筑和大型公共建筑的結(jié)構(gòu)體形不規(guī)則,受力狀況復(fù)雜,結(jié)構(gòu)分析的難度較大;結(jié)構(gòu)的類型、布置和構(gòu)造出現(xiàn)新的方案;電子計算機(jī)的運(yùn)算能力空前增強(qiáng)、促使計算方法的革新,且電算日益普及,更多地取代手算;有些重大結(jié)構(gòu)工程要求進(jìn)

34、行非線性全過程分析;某些結(jié)構(gòu)分析方法的應(yīng)用范圍尚有爭議等。因此,在結(jié)構(gòu)設(shè)計時合理地選擇分析方法:確定力學(xué)模型和所需參數(shù)值;檢驗計算結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確度等,成為提高設(shè)計質(zhì)量、確保結(jié)構(gòu)安全的重要環(huán)節(jié)。所以,結(jié)構(gòu)分析部分應(yīng)在設(shè)計規(guī)范中占有相應(yīng)的位置。此外,我國在多年規(guī)模宏大的結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中積累的豐富經(jīng)驗,也可在規(guī)范中加以反映。 結(jié)構(gòu)分析的基本要求（How）結(jié)構(gòu)設(shè)計要保證建筑物的安全使用,對結(jié)構(gòu)分析的基本要求就是:依據(jù)設(shè)定的結(jié)構(gòu)方案和布置、確定合理的計算模型和分析方法、采用可能的不利荷載(作用)狀況、通過分析運(yùn)算,提交準(zhǔn)確可靠的結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)。 因此,結(jié)構(gòu)分析中所采用的各種簡化或近似假設(shè)、數(shù)學(xué)運(yùn)算方法等

35、都應(yīng)有理論的或試驗的驗證,或者有工程經(jīng)驗確認(rèn)其可靠性;所確定的力學(xué)計算模型應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的實際受力狀況,并有相應(yīng)的構(gòu)造措施作保證;取用的各種參數(shù)值,如構(gòu)件尺寸、荷載(作用)和材料的性能指標(biāo)等應(yīng)與結(jié)構(gòu)的實際工作條件一致;還應(yīng)概念清楚、易于應(yīng)用、便于校核和糾錯。 每一種結(jié)構(gòu)分析方法都必定用到三類基本方程,即力學(xué)平衡條件、變形協(xié)調(diào)(幾何)條件和本構(gòu)(物理)關(guān)系。由于各類分析方法的基本原理和數(shù)學(xué)運(yùn)算過程的差別很大,對此三類方程可有不同的處理方式。其中,結(jié)構(gòu)的整體、或其中任一部分的力學(xué)平衡條件都必須滿足;結(jié)構(gòu)的變形、包括邊界條件、支座和節(jié)點的約束條件、截面變形條件等、若難以嚴(yán)格地滿足,可在宏觀上近似地滿足;

36、材料或各種計算單元的本構(gòu)關(guān)系,則應(yīng)選取合理的模型、盡可能地符合或接近鋼筋混凝土的實際性能。 結(jié)構(gòu)分析時應(yīng)用電子計算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算的情況日益普及。這是確保計算的準(zhǔn)確性、節(jié)約工時、加速設(shè)計進(jìn)程、解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)的疑難分析問題的十分有效的手段,是結(jié)構(gòu)分析技術(shù)發(fā)展的必然趨勢,今后必將更多、更廣泛地取代工程師的手算。設(shè)計人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)的電算分析時,只需按照程序規(guī)定的要求,輸入原始數(shù)據(jù)和操作運(yùn)行,隨即可獲得結(jié)構(gòu)分析的全部結(jié)果。但是,他們對于繁復(fù)的大量運(yùn)算過程和中間數(shù)值并不清楚,如果電算程序本身存在問題、甚至錯誤,或者輸入的任一數(shù)據(jù)因格式、符號、單位或數(shù)值有誤,都將失之毫厘、差之千里,引起謬誤的計算結(jié)果,且很難及時發(fā)

37、現(xiàn)。 為了保證結(jié)構(gòu)分析的正確,設(shè)計中采用的商用電算程序或自編的程序都必須經(jīng)過嚴(yán)格的考核和驗證,所依據(jù)的分析方法和確定的技術(shù)條件都應(yīng)符合設(shè)計規(guī)范的要求。設(shè)計人員在選定電算程序、進(jìn)行運(yùn)算之前,應(yīng)認(rèn)真閱讀程序說明書,全面、準(zhǔn)確地理解程序中采用的分析方法、基本假設(shè)、近似性和適用條件等,檢查是否適合設(shè)計對象;在運(yùn)算時,應(yīng)嚴(yán)格按照程序的要求輸入數(shù)據(jù)和獲取計算結(jié)果;完成運(yùn)算后,應(yīng)采取有效方法對每一份電算結(jié)果進(jìn)行必要的判斷和校核,確認(rèn)其合理、可靠后方可用于工程設(shè)計。 結(jié)構(gòu)分析的方法分類（What）混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計,除了應(yīng)遵循本規(guī)范外,還有一些相關(guān)的設(shè)計規(guī)范或規(guī)程,對于特定的結(jié)構(gòu)類型或受力條件、給出了結(jié)構(gòu)分析的

38、詳細(xì)要求和規(guī)定,可予參照執(zhí)行。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由兩種性質(zhì)迥異的材料組合而成。其中,鋼材(筋)的性質(zhì)接近理想彈塑性,而混凝土的拉、壓強(qiáng)度相差懸殊、應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性變化,超過強(qiáng)度峰值點后還有應(yīng)力下降段。因此,任何一個設(shè)計合理的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在荷載作用下,必經(jīng)歷一復(fù)雜的受力破壞過程:開始時出現(xiàn)短暫的彈性階段;隨后進(jìn)入混凝土受拉開裂和出現(xiàn)少量塑性變形的使用階段:至鋼筋屈服后,結(jié)構(gòu)局部形成塑性餃,發(fā)生塑性內(nèi)力重分布階段;最終達(dá)到結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài);其后,還有變形繼續(xù)增大、但承載力逐漸下降的階段。可見,混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形是一個不斷變化的非線性過程,其變化幅度主要取決于結(jié)構(gòu)體系的類型和布置、

39、各部分的配筋數(shù)量和構(gòu)造、以及材料的力學(xué)性能等因素而有很大差別。 結(jié)構(gòu)分析方法可基于混凝土結(jié)構(gòu)的不同受力階段。有的方法可用于一切受力階段、多數(shù)方法則只適用于個別階段。工程中現(xiàn)用的結(jié)構(gòu)分析方法、按其力學(xué)原理和其針對的受力階段可分為五類,各類方法的特點、適用條件和應(yīng)用范圍扼要說明如下: 1.線彈性分析方法 這類方法假設(shè)混凝土結(jié)構(gòu)的材料和構(gòu)件均為勻質(zhì)的線彈性體,故二、三維結(jié)構(gòu)分析中所需的剛度矩陣或柔度矩陣、彈性模量E和泊松比、或桿系結(jié)構(gòu)分析中所需的桿件截面剛度(EI)均取為常值,不隨荷載或材料應(yīng)力值而變化。因而,在確定的荷載(作用)狀況下,結(jié)構(gòu)分析有唯一解,其內(nèi)(應(yīng))力和變形均隨荷載值按比例增減。 線

40、彈性分析法是最基本和最成熟的結(jié)構(gòu)分析方法,也是其他類分析方法的基礎(chǔ)和特例。線彈性分析法可應(yīng)用于一切形式的二、三維結(jié)構(gòu)和桿系結(jié)構(gòu)體系。一些體形和受力復(fù)雜的特殊結(jié)構(gòu),當(dāng)沒有簡捷可靠的專門分析方法時也常采用。至今,國內(nèi)外已建成的混凝土結(jié)構(gòu)中,大部分都按此類方法進(jìn)行分析并設(shè)計。 線彈性分析法當(dāng)然是以結(jié)構(gòu)的彈性階段的受力特點為依據(jù)建立的,但也可應(yīng)用于對混凝土結(jié)構(gòu)其他各受力階段的分析。超靜定結(jié)構(gòu)的試驗表明:在受拉鋼筋屈服、所在截面及其附近區(qū)段形成塑性餃之前,由于混凝土受拉開裂和受壓塑性變形等原因使構(gòu)件(截面)剛度減小,各部分相對剛度發(fā)生變化而引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布的幅度不大,實際內(nèi)力分布與線彈性法計算值的差

41、別約在工程的允許范圍以內(nèi)。因而在驗算混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)時,仍可采用線彈性分析的結(jié)果。 按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計超靜定結(jié)構(gòu)時,采用線彈性分析所得的構(gòu)件(截面)內(nèi)力,以及按此內(nèi)力用規(guī)范的截面極限狀態(tài)法計算配筋,邏輯上似有矛盾。但是,從理論上分析、試驗也有驗證,雖然混凝土結(jié)構(gòu)在使用階段和塑性內(nèi)力重分布階段的內(nèi)力都與線彈性法的計算值有出入,而在實現(xiàn)內(nèi)力充分重分布、形成破壞機(jī)構(gòu)時,其最終的內(nèi)力分布取決于各截面的極限彎矩值,仍與線彈性分析一致。故線彈性分析法也適用于結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的驗算,同樣可保證結(jié)構(gòu)的安全,且實用上簡易可行。結(jié)構(gòu)工程的無數(shù)實例,足以證實其可靠性。 當(dāng)然,其條件是構(gòu)件(截面有

42、足夠的塑性轉(zhuǎn)動能力,能保證結(jié)構(gòu)的內(nèi)力充分重分布,還需符合正常使用極限狀態(tài)的要求?；炷两Y(jié)構(gòu)在使用階段因為混凝土開裂、剛度減小而變形增大,內(nèi)力重分布又影響其他部分的混凝土開裂,必要時應(yīng)作驗算。 2.考慮塑性內(nèi)力重分布的分析方法 超靜定結(jié)構(gòu)在達(dá)到承載能力極限狀態(tài)之前,總要發(fā)生程度不等的塑性內(nèi)力重分布,最終的內(nèi)力分布主要取決于各構(gòu)件(截面)的配筋和極限彎矩值。主動地利用混凝土結(jié)構(gòu)的這一特點、確定其設(shè)計內(nèi)力值,具有簡化計算、節(jié)約鋼材、調(diào)整布筋、方便施工等優(yōu)點。 考慮塑性內(nèi)力重分布的結(jié)構(gòu)分析方法有多種,比較簡便、且應(yīng)用最多的是彎矩調(diào)幅法:首先用線彈性法分析各種荷載狀況下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力,獲得各控制截面的最不利

43、彎矩后,對構(gòu)件的支座截面彎矩進(jìn)行調(diào)幅處理、并確定相應(yīng)的跨中彎矩。這一分析方法已在我國應(yīng)用多年,取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,且有專門的設(shè)計規(guī)程可敷設(shè)計時采用。彎矩調(diào)幅法最適宜應(yīng)用于連續(xù)梁、連續(xù)單向板和框架等結(jié)構(gòu)。其他類結(jié)構(gòu),例如框架一剪力墻、雙向板等也可用同樣的原理進(jìn)行內(nèi)力調(diào)幅處理。 此類方法是針對結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)所建立。為保證結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)時實現(xiàn)設(shè)計內(nèi)力值,各構(gòu)件(截面)必須具有足夠的塑性轉(zhuǎn)動能力,構(gòu)件的選材和配筋率等應(yīng)滿足一定要求。此外,結(jié)構(gòu)在使用階段的內(nèi)力分布顯然不同于設(shè)計值,一些控制截面附近將提早出現(xiàn)裂縫。一般情況下,對彎矩調(diào)幅值加以限制,就可滿足結(jié)構(gòu)的正常使用性能,必要時才進(jìn)行專門的

44、驗算,所需結(jié)構(gòu)內(nèi)力可按線彈性法分析。有些結(jié)構(gòu)不允許出現(xiàn)裂縫,或直接承受動荷載作用,或處于嚴(yán)重的侵蝕環(huán)境等情況下,為保證其安全性,不宜采用此類分析方法。 3.塑性極限分析方法 此類方法假設(shè)結(jié)構(gòu)的材料或構(gòu)件為剛塑性或彈塑性體,應(yīng)用塑性理論中的上限解、下限解和解答唯一性等基本定理,驗算結(jié)構(gòu)的極限承載力,或求解結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)時的內(nèi)力,但不能用于結(jié)構(gòu)使用階段的分析。此類方法在歐美稱為塑性分析法、在俄國則稱為極限平衡法。 塑性極限分析法最常應(yīng)用于雙向板的設(shè)計。我國多使用塑性鉸線法(上限解),歐美還使用條帶法(下限解)。此法還可應(yīng)用于連續(xù)梁和框架等結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計。我國按塑性極限分析設(shè)計雙向板已有數(shù)十

45、年的工程經(jīng)驗,證明結(jié)構(gòu)安全可靠,且計算和構(gòu)造均簡便易行,但也需注意滿足結(jié)構(gòu)在使用階段的性能要求。 板柱體系的實用分析法布置規(guī)則（連續(xù)多跨，跨度接近） ，豎向活、恒載比值不大時，板內(nèi)力變化范圍較小，可采用彎矩系數(shù)法直接計算兩個方向柱上板帶和跨中板帶各控制截面（支座和跨中）的彎矩設(shè)計值。系數(shù)主要依據(jù)板的彈性內(nèi)力分布，并考慮內(nèi)力重分布，參考已有試驗結(jié)果和工程經(jīng)驗而確定。布置不太規(guī)則時，豎載下可用等代框架法進(jìn)行近似分析：兩個方向都等代為梁-柱框架進(jìn)行計算，再將等代梁控制截面（支座和跨中）彎矩向柱上板帶和跨中板帶分配，彎矩分配系數(shù)亦是參照彈性分析結(jié)果和工程經(jīng)驗確定的。4.非線性分析方法 以鋼筋混凝土的材

46、料、構(gòu)件(截面)、或各種計算單元的實際力學(xué)性能為依據(jù),導(dǎo)出相應(yīng)的非線性本構(gòu)關(guān)系,并建立變形協(xié)調(diào)條件和力學(xué)平衡方程后,可準(zhǔn)確地分析結(jié)構(gòu)從開始受力、直至承載力極限狀態(tài),甚至其后的承載力下降段的各種作用效應(yīng)的變化全過程。必要時還可考慮結(jié)構(gòu)的幾何非線性的作用效應(yīng)和隨時間、環(huán)境條件變化的各種作用效應(yīng)。 顯然,非線性分析能應(yīng)用于一切類型和形式的結(jié)構(gòu)體系,又適用于結(jié)構(gòu)受力全過程的各個階段。有些體形復(fù)雜和受力特殊的結(jié)構(gòu)體系,其他類分析方法難以準(zhǔn)確求解,只有非線性分析可給出滿意的結(jié)果?；炷两Y(jié)構(gòu)的非線性分析采用了日趨成熟而多樣的有限元方法,充分地利用高速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù),成為一種強(qiáng)有力的計算手段,可快速、準(zhǔn)確地

47、給出結(jié)構(gòu)的全方位的作用效應(yīng),在實際的工程設(shè)計中起了重要作用,已經(jīng)成為先進(jìn)分析方法的發(fā)展方向,且不同程度地納入國外的一些主要設(shè)計規(guī)范。 但是,非線性分析法比較復(fù)雜,計算工作量很大,所需的鋼筋混凝土各種非線性本構(gòu)關(guān)系尚不夠完善,至今使用范圍仍有限,目前主要應(yīng)用于重要的大型結(jié)構(gòu)工程,如水壩、核電站結(jié)構(gòu)等以及在特殊作用如地震、核爆炸、溫度等情況下的結(jié)構(gòu)分析。 5.試驗分析方法 各種結(jié)構(gòu)、特別是體形和受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu),可用鋼筋混凝土、彈性材料、或其他材料制作成結(jié)構(gòu)的整體或其一部分的模型,進(jìn)行荷載或其他作用的試驗,測定其內(nèi)(應(yīng))力分布、變形和裂縫的發(fā)展,確定其破壞形態(tài)和極限承載能力等。以此為依據(jù),可判斷結(jié)構(gòu)

48、的安全性和使用階段的性能、驗證或修正計算方法、測定計算所需的參數(shù)值、修改初步設(shè)計、改進(jìn)構(gòu)造措施等,完成結(jié)構(gòu)分析所需解決的問題。試驗方法對驗算結(jié)構(gòu)的正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)均可適用。 上述的五類結(jié)構(gòu)分析方法中,又各有多種具體的計算方法,有解析解或數(shù)值解、精確解或近似解。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性和使用要求、結(jié)構(gòu)體系的特點、荷載(作用)狀況、要求的計算精度等加以選擇,有時還取決于手頭的分析手段,如計算程序、手冊、圖表等。單軸受壓-曲線單軸受拉-曲線雙軸強(qiáng)度三軸抗壓強(qiáng)度多軸應(yīng)力狀態(tài)下的破壞準(zhǔn)則（用oct 、oct表示）混凝土本構(gòu)關(guān)系（非線性正交異性模型或其他本構(gòu)模型）混凝土的多軸強(qiáng)

49、度與本構(gòu)關(guān)系四、正截面受彎承載力計算理論體系相對較為完備，不變。本次修訂一是為了適應(yīng)混凝土強(qiáng)度等級提高帶來的變化：混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線上升段逐漸趨近于直線，相應(yīng)于峰值應(yīng)力的應(yīng)變有所增加，下降段變陡。二是為了提高安全度，以及與國際規(guī)范接軌。參照CEB-FIP MC90規(guī)范處理如下：1、受壓區(qū)混凝土-關(guān)系2、受壓區(qū)矩形應(yīng)力圖形取消了 fcmC50C60C70C8011.00.980.960.9410.80.780.760.744、任意位置的鋼筋應(yīng)力si（近似公式）3、相對界限受壓區(qū)高度b5、雙筋矩形截面承載力公式五、正截面受壓承載力計算（一）軸心受壓鋼箍柱螺旋筋柱0.9用于保持與偏心受壓構(gòu)件正

50、截面承載力計算具有相近的可靠度，用于考慮對高強(qiáng)度混凝土約束作用的降低。其余完全相同。（二）偏心受壓（矩形截面）1、承載力公式同樣取消 fcm，改用1 fcea附加偏心矩，取20mm或h/30兩者中的較大值。2、二階效應(yīng)問題 二階效應(yīng)是指桿件軸力在產(chǎn)生了側(cè)向位移和桿件撓曲變形的結(jié)構(gòu)中引起的附加內(nèi)力。偏心受壓構(gòu)件均應(yīng)考慮。 p 效應(yīng)將增大柱端截面的彎矩 p 效應(yīng)將增大柱中間截面的彎矩 二階效應(yīng)計算本屬于結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容，但計算側(cè)移與撓度時所用的桿件實際剛度不是彈性剛度，所以手算極為復(fù)雜。因此，條件不成熟時，在原規(guī)范中只能在偏壓構(gòu)件受壓承載力設(shè)計中，采用近似的-l0 法，以偏心距增大系數(shù)來增大彎矩值，

51、用以反應(yīng)二階效應(yīng)的影響，此時l0為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)柱的長度即計算長度。隨著電算的發(fā)展，新規(guī)范中過渡到可采用2種方法（7.3.9）：考慮二階效應(yīng)的彈性分析法-l0 法（1）考慮二階效應(yīng)的彈性分析方法（7.3.12）結(jié)構(gòu)內(nèi)力仍按彈性體系分析區(qū)別是考慮結(jié)構(gòu)變形的幾何非線性辦法是對桿件的剛度進(jìn)行折減（原則：使層間位移及其分布相當(dāng)，各桿件內(nèi)力相近），取毛截面彈性剛度EcI修正系數(shù)用有限元電算是不困難的根據(jù)彈性分析法得出的內(nèi)力求偏心距，加上ea，直接用于配筋設(shè)計，不再考慮值。剛度修正系數(shù)梁0.4 剪力墻0.45（不開裂時，0.7）柱0.6 核心筒壁0.45（不開裂時，0.7）（2）-l0 法（7.3.10）老方

52、法公式同原規(guī)范 l0的取值排架及常見框架同原規(guī)范當(dāng)水平荷載產(chǎn)生的彎矩占總彎矩75%以上時 原因：對于框架，水平荷載才產(chǎn)生側(cè)移，理論上應(yīng)該M=sMh+Mv，但原規(guī)范習(xí)慣上是乘以總彎矩的： M=（Mh+Mv）取中較小值 當(dāng)Mh相對很大或min過大時，（Mh+Mv）有可能小于sMh+Mv，為安全計，與相應(yīng)的l0取值要按上列兩公式計算，比原規(guī)范增大一些。3、其他問題基本上同原規(guī)范 原因：對于框架，水平荷載才產(chǎn)生側(cè)移，理論上應(yīng)該M=sMh+Mv，但原規(guī)范習(xí)慣上是乘以總彎矩的： M=（Mh+Mv）。本規(guī)范沿用，但是（三）任意截面的正截面承載力一般性計算方法（7.3.14保留了倪克勤公式，此法補(bǔ)充于附錄F備

53、選）劃分預(yù)應(yīng)力筋A(yù)pk、普通鋼筋A(yù)sj及受壓混凝土單元Aci；根據(jù)平截面假定，求出pk 、 sj 、ci ；根據(jù)材料-關(guān)系，求出pk 、sj 、ci ；根據(jù)靜力平衡，求出N、Mx、My ；逐次假定中和軸位置xn，逐次迭代，電算完成六、斜截面受剪承載力計算（7.5）理論尚不完備，國際上各不相同，此次未做大的改變，主要是將適用范圍擴(kuò)大到更高混凝土強(qiáng)度等級、更大的截面高度，適當(dāng)提高可靠度1、防止斜壓破壞及斜拉破壞的條件截面尺寸的控制同原規(guī)范，但公式中加了一個c箍筋最小配筋率2、不配腹筋的板類受彎構(gòu)件的斜截面受剪承載力fc改為ft，近似取ft=0.1 fc考慮截面高度的影響，h=1 0.8縱筋的影響仍

54、未納入3、受彎構(gòu)件一般構(gòu)件：集中力為主：4、偏壓、偏拉構(gòu)件 基本同原規(guī)范5、圓形截面構(gòu)件按矩形截面公式計算 取b=1.76rh0=1.6r6、雙向受剪柱（增補(bǔ)，見7.5.16-18） 研究表明：雙向受剪時，受剪承載力大致服從圓形相關(guān)規(guī)律：式中：配筋設(shè)計時，可近似取直接計算七、扭曲截面承載力計算1、截面尺寸控制條件2、箍筋最小配筋率3、矩形、工形截面純扭承載力計算（基本同原規(guī)范）5、剪扭構(gòu)件及彎扭構(gòu)件4、箱形截面純扭承載力計算基本同原規(guī)范。當(dāng)然受扭承載力降低系數(shù)t稍有變動。受扭縱筋的最小配筋率tlmin，原規(guī)范有誤；新規(guī)范取八、受沖切承載力計算1、不配置箍筋或彎筋的板存在的問題過分安全、考慮的問

55、題不夠全面系數(shù)由0.60.7考慮了雙向預(yù)應(yīng)力的有利影響pc,m考慮了板厚的尺寸效應(yīng)h，h800 h =1.0 h2000時， h =0.9考慮長柱和大柱時不利影響，取下列兩式中的較小值：還考慮了局部荷載附近開洞對um的影響2、配置箍筋或彎筋的板（基本同原規(guī)范）3、基礎(chǔ)沖切承載力（基本同原規(guī)范）4、板柱節(jié)點當(dāng)傳遞不平衡彎矩時，承載力下降。規(guī)范的措施是不變承載力，增大沖剪力：Fl取等效集中反力設(shè)計值Fl,eq ， Fl,eq由新規(guī)范附錄G列出。參照ACI九、局部受壓承載力計算1、截面尺寸控制條件為提高安全度，受壓承載力乘以0.9，所以1.51.35對高強(qiáng)混凝土，考慮強(qiáng)度影響系數(shù)c2、配置間接鋼筋時

56、的局部受壓承載力公式十、疲勞驗算1、受彎構(gòu)件正截面疲勞應(yīng)力驗算（1）受壓區(qū)混凝土邊緣應(yīng)力（2）受拉鋼筋應(yīng)力2、受彎構(gòu)件斜截面疲勞驗算（1）中和軸處混凝土剪應(yīng)力f0.6ftf ，箍筋按構(gòu)造配置（2）f0.6ftf 時原規(guī)范是以剪應(yīng)力圖形分配給混凝土、箍筋及彎起鋼筋分別承擔(dān)的。新規(guī)范是由變形協(xié)調(diào)，由應(yīng)變圓求出箍筋與彎筋的應(yīng)力的，而以應(yīng)力幅驗算疲勞：由應(yīng)變圓也可以推出彎起鋼筋的應(yīng)力幅 ，從理論和試驗均證明 ，即疲勞時，總是彎筋先發(fā)生疲勞破壞。為穩(wěn)妥計，在疲勞驗算時，新規(guī)范不計入彎筋的作用，疲勞剪力全部由箍筋承擔(dān)。十一、裂縫寬度與撓度驗算（1）一級嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件原規(guī)范：在荷載的短期效應(yīng)組合下

57、，應(yīng)符合：新規(guī)范：在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合下，應(yīng)符合：（2）二級一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件原規(guī)范：在荷載的短期效應(yīng)組合下，應(yīng)符合： 在荷載的長期效應(yīng)組合下，應(yīng)符合：新規(guī)范：在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合下，應(yīng)符合： 在荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合下，宜符合：（3）三級允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用影響計算的最大裂縫寬度，應(yīng)符合：（一）裂縫控制等級（3.3.3）1、正截面混凝土法向應(yīng)力（二）抗裂驗算與原規(guī)范相同以受彎構(gòu)件為例：2、斜截面主拉應(yīng)力與主壓應(yīng)力驗算（1）主拉應(yīng)力一級二級（2）主壓應(yīng)力tp、 cp計算公式及限值同原規(guī)范。但當(dāng)為超靜定后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件時，Vk中應(yīng)計入預(yù)應(yīng)力引起的次內(nèi)力V2 。

58、鋼筋表面特征系數(shù)只與粘結(jié)力項有關(guān)，與c無關(guān)。 光面鋼筋0.7，帶肋鋼筋1.0；鋼絲0.40.8，鋼絞 線0.5 0.6移入括號內(nèi)，所以括號內(nèi)的系數(shù)改了。sk計算同原規(guī)范公式同原規(guī)范（三）裂縫寬度驗算新規(guī)范的最大裂縫寬度公式與原規(guī)范公式實質(zhì)沒有根本性改變，亦即基本保留了原規(guī)范的計算理論和方法試驗、統(tǒng)計平均裂縫間距，由伸長差得平均裂縫寬度，乘以擴(kuò)大系數(shù)得最大裂縫寬度。局部改進(jìn)歸納如下：保護(hù)層厚度的影響與鋼筋表面特征關(guān)系不大，系數(shù)移入括號內(nèi)在粘結(jié)力項中考慮。系數(shù)1.9和0.08的最終確定考慮到了保護(hù)層厚度有增大的趨勢，收集和分析了厚保護(hù)層試驗資料。適用厚度可達(dá)到65mm。鋼筋換算直徑中考慮了不同鋼筋

59、表面特征對粘結(jié)特性的影響?？紤]了環(huán)氧涂層帶肋鋼筋的取值（8折）。對鋼筋混凝土構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件分別給出了構(gòu)件受力特征系數(shù)（原規(guī)范用同一值）。根據(jù)某些低配筋率構(gòu)件工程實踐，縫間鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)下限由0.4降為0.2。注意：c大則w大，不耐久（控裂理由：裂縫過寬，引起銹蝕，降低耐久性；損壞外觀，引起不安） 。按常識c大應(yīng)該更耐久。矛盾！必須了解：裂縫形狀。為了防銹，控制表面裂縫不如控制鋼筋處裂縫，但試驗觀察困難，實踐不便操作。從短期試驗看，裂縫寬度對鋼筋腐蝕確有顯著影響，但隨時間推移而漸減，從整個使用壽命來看，影響無足輕重。工程調(diào)查和暴露試驗表明，混凝土的密實性和必要的保護(hù)層厚度，要比控制表

60、面裂縫寬度對防銹更重要。從耐久性角度看，裂縫寬度限值有放松的趨勢，如新西蘭已放寬到0.5mm。從外觀角度看，裂縫寬度限值與構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的部位、光線、表面處理情況以及觀察距離等多種因素有關(guān)。一般認(rèn)為控制在0.3mm以內(nèi)是適當(dāng)?shù)摹?、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的剛度公式與原規(guī)范相同。2、預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件（四）受彎構(gòu)件撓度驗算不出現(xiàn)裂縫出現(xiàn)裂縫上述公式與原規(guī)范形式不同，但其實質(zhì)與來源是一樣的。式中截面抵抗矩塑性影響系數(shù)：主要變化：截面抵抗矩塑性影響系數(shù)取值有所調(diào)整，一方面，其基本值的改變緣于受拉區(qū)應(yīng)力圖形的變化（原規(guī)范取矩形，現(xiàn)參照水工、港工規(guī)范改為梯形、極限拉應(yīng)變?nèi)榉逯祽?yīng)力相應(yīng)拉應(yīng)變2倍推得，更符合