混凝土設計規(guī)范2010版講座一

《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010-2010）簡介（天津大學建筑工程學院）一、概況----編制組成立及修訂過程根據(jù)建設部建標［2006］77號文的要求，由中國建筑科學院會同有關單位對國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB50010-2002進行全面修訂。參加修訂的單位有：清華大學、天津大學、重慶大學、同濟大學、東南大學、大連理工大學、哈爾濱工業(yè)大學、浙江大學、鄭州大學、河海大學、湖南大學、西安建筑科技大學（12所大學），中國建筑設計院、北京市建筑設計研究院、華東建筑設計研究院、中國建筑西南設計研究院、中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院、南京市建筑設計院有限公司（6所設計院）及國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、國家建筑鋼材質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、中建國際建筑公司、北京榆構(gòu)有限公司等共22個單位，修訂組成員共30人。2007年2月8日修訂組成立暨第一次工作會議2008年召開了第二次、第三次工作會議，提出并講座了征求意見初稿2009年7月20日提出規(guī)范征求意見稿，在全國范圍廣泛征求意見，共收到56個單位近200余名技術人員意見1500條2009年11反饋意見匯總、處理，對征求意見稿修改、補充形成送審初稿。在征求意見的同時，修訂組組織有關單位完成了新版規(guī)范軟件的編制工作并進行試設計、試設計工作于09年12月完成。2009年11月30～12月2日送審稿審查會，在北京召開并通過。2010年6月規(guī)范報批2010年8月住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布公告，混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范GB50010-2010，2011年7月1日實施。二.修訂原則原則為“補充、完善、提高、不作大的改動。”三.主要修訂內(nèi)容1.補充了“結(jié)構(gòu)方案”和“結(jié)構(gòu)防連續(xù)倒塌”的設計原則2.增加了“既有結(jié)構(gòu)改造設計的原則”規(guī)定3.增加了“應力設計”內(nèi)容----完善承載力極限狀態(tài)設計內(nèi)容4.按荷載效應準永久組合進行鋼筋混凝土構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)驗算5.增加了樓蓋舒適度的設計要求6.完善了耐久性設計規(guī)定7.淘汰235MPa低強鋼筋，增加500MPa高強鋼筋，明確將400MPa級鋼筋作為主力鋼筋。倡導應用500MPa鋼筋，逐步淘汰335MPa級鋼筋；提出鋼筋延性（最大力下總伸長率）的要求，以提高結(jié)構(gòu)的變形能力的抗震性能8.提出了“并筋”的配筋方法9．提出了“非荷載效應(溫差、收縮等)”分析的原則10．提出了結(jié)構(gòu)側(cè)移產(chǎn)生的二階(P-Δ)效應分析方法11.完善了“鋼筋和混凝土的本構(gòu)關系”和“混凝土多軸強度準則”12.調(diào)整正截面承載力計算內(nèi)容的表達方式13.完善了受壓構(gòu)件自身撓曲產(chǎn)生的二階(P-δ)效應計算規(guī)定14.調(diào)整了斜截面受剪承載力計算方法，適當增加了安全儲備15.完善了雙向受剪承載力計算方法，補充了抗震設計計算規(guī)定16.補充了拉-扭和拉-彎-剪-扭復合受力構(gòu)件設計計算的相關規(guī)定17.修改了受沖切承載力計算公式,補充了抗震設計計算規(guī)定18.修改、明確了按應力配筋的有關要求19.補充調(diào)整了裂縫寬度計算規(guī)定（鋼筋應力計算方法、受力特征系數(shù)的調(diào)整）20.適當調(diào)整了鋼筋的保護層厚度21.修改了錨固長度的有關規(guī)定，增加了“機械錨固”內(nèi)容22.調(diào)整了縱向受力鋼筋的最小配筋率要求23.在梁柱節(jié)點中引入“機械錨頭”的新內(nèi)容24.補充了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設計原則及有關構(gòu)造要求25.補充、完善了“預應力混凝土構(gòu)件計算的構(gòu)造要求”增加了無粘結(jié)預應力混凝土構(gòu)件的有關規(guī)定26.調(diào)整預應力損失27.調(diào)整了構(gòu)件抗震等級及有關內(nèi)力調(diào)整的規(guī)定28.調(diào)整了軸壓比限值，增加了四級抗震等級的軸壓比要求29.調(diào)整了節(jié)點核心區(qū)受剪承載力驗算，擴大到三級抗震等級要求30.補充了連梁設計規(guī)定31.修改了剪力墻邊緣構(gòu)件的有關設計要求32.補充了預應力混凝土構(gòu)件抗震設計的有關要求

四、試設計結(jié)果根據(jù)征求意見稿進行試設計由中國建筑設計研究院、北京市建筑設計院、華東建筑設計研究院、中國建筑西南設計院等七所設計院、10個工程6種結(jié)構(gòu)形式進行試設計。6種結(jié)構(gòu)形式為：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架－剪力墻結(jié)構(gòu)、框－筒結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、板柱結(jié)構(gòu)試設計項目為各單位已經(jīng)完成的既有結(jié)構(gòu)工程荷載效應按最新版本嚴格按提供程序計算，不考慮設計習慣及技術措施，采用高強鋼筋（HRB400、HRB500）進行材料用量比較?？偨Y(jié)1.與原規(guī)范比較，混凝土用量無明顯變化，在鋼筋等級不變情況下，鋼筋用量稍有波動，但基本持平2.受彎構(gòu)件，裂縫寬度控制大幅度減少（10～40%），受力縱筋用量明顯減小，可達10%左右。受彎構(gòu)件的箍筋因受剪承載力計算公式調(diào)整，用鋼量增加。3.柱中加密區(qū)箍筋采用配箍特征值控制情況下，采用高強箍筋省鋼20%以上4.用300MPa級取代235MPa級鋼筋，用400、500MPa取代335MPa級鋼筋，可明顯減少鋼筋用量，平均可減少約15%左右5.對于荷載及內(nèi)力甚大，由承載力確定配筋的構(gòu)件應用高強鋼筋，可省鋼約10～20%6.高強鋼筋錨固長度、搭接長度增大，采用機械錨固和機械連接，并未明顯增加用鋼量7.對于荷載及內(nèi)力不大，由最小配筋率確定截面配筋的情況采用HRB500MPa級鋼筋總效果不明顯，因此中高強400MPa級鋼筋可能為未來的主力鋼筋8.板柱結(jié)構(gòu)在限制高度24m的情況下，鋼筋等級不變情況下，用鋼量增加10～15%，采用高強鋼筋后，總用鋼量可以持平或減少9.新規(guī)范適用性好，在提高安全儲備、抗災能力和耐久性情況下，通過技術進步的采用高強材料等措施，有效地落實了節(jié)材、減耗、環(huán)保的目標五、審查意見《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（送審稿）審查會于09年12月25～26日在北京召開，會議成立了19位專家組成的審查委員會對《規(guī)范》送審稿各章內(nèi)容進行了逐條討論和審查。審查意見如下：一、《規(guī)范》修訂過程符合工程建設國家標準的編制程序要求，送審資料齊全，符合審查要求。二、《規(guī)范》（送審稿）符合現(xiàn)行的法律、法規(guī)和技術政策的要求，并與相關技術標準基本協(xié)調(diào)。三、《規(guī)范》（送審稿）較全面反映了我國近年來混凝土結(jié)構(gòu)研究與應用技術的進步與發(fā)展，主要在以下方面對原規(guī)范做了重要的修訂和改進：1.不再列入235MPa級鋼筋，納入500MPa級鋼筋，并以400MPa級鋼筋作為主力鋼筋，縮小了335MPa級鋼筋的應用范圍，提高了材料的利用效率，將促進能源資源節(jié)約、減少排放。2.增加了結(jié)構(gòu)方案設計、既有結(jié)構(gòu)設計及防連續(xù)倒塌設計原則等內(nèi)容，加強了構(gòu)造措施，提高了結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)固性和抵御災害的能力。3.改善了耐久性設計內(nèi)容，適當增加了混凝土保護層厚度，提高了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。4.修改了梁斜截面受剪承載力計算公式，完善了復雜受力結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設計方法。5.補充了無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)的有關設計內(nèi)容，修改了預應力損失、構(gòu)造等方面的內(nèi)容。第3.1.7、3.3.2、4.1.3、4.1.4、4.2.2、4.2.3、8.5.1、10.1.1、11.1.3、11.2.3、11.3.1、11.3.6、11.4.12、11.7.14條為強制性條文（共14條）。6抗震設計方面，調(diào)整了構(gòu)件的抗震等級和有關內(nèi)力調(diào)整要求，補充了混凝土構(gòu)件雙向受剪的設計方法，板柱節(jié)點設計方法及預應力混凝土結(jié)構(gòu)抗震設計規(guī)定。會議認為：《規(guī)范》（送審稿）反映了混凝土結(jié)構(gòu)設計的最新成果、適用性強，無重大遺留問題?！兑?guī)范》技術指標科學合理、符合國家技術政策，能夠滿足工程建設需要，總體上達到了國際先進水平。

會議一致同意通過《規(guī)范》（送審稿）。要求修訂組根據(jù)審查會議的意見，對送審稿進行進一步修改和完善，盡快形成報批稿上報主管部門審批、發(fā)布。

2010年6月報批并已批準。符號HotRolledRibbedSteelBars(HRB)Fine(F細晶粒)Plain(平滑的)RemainedHeatTreatment(RRB)RibbedSteelBarsEarthquake(地震)Sway(S側(cè)移)六、各章主要的具體修訂內(nèi)容（一）總則1.0.1條1.0.2條，條文中結(jié)構(gòu)的設計還包括擴建、改造、受損的修建等，既有結(jié)構(gòu)的設計（二）術語、符號（三）基本設計規(guī)定3.1～3.5見規(guī)范條文3.6見p.12～14內(nèi)容3.7見規(guī)范條文3.6防連續(xù)倒塌設計原則屬新規(guī)范增加內(nèi)容增加內(nèi)容為：防連續(xù)倒塌設計原則，增強結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，提高混凝土結(jié)構(gòu)抗偶然作用的能力。問題提出：1968年英國RonanPoint公寓，28層裝配式鋼筋混凝土大板結(jié)構(gòu)。第18層一個單元煤氣爆炸。墻板脫落并跌落到下層、樓板破壞亦倒塌到一層，從而發(fā)生該公寓角部連續(xù)倒塌到地面。2006年11月17日凌晨2時50分，大連市甘井子區(qū)居民樓，一居民單元裝修房屋私自改動液化氣管線，發(fā)生煤氣泄漏爆炸事故，二、三層樓板嚴重倒塌，外墻炸開一道長8m寬0.5m的孔洞。新華網(wǎng)北京2011年4月11日電（記者盧國強）11日上午，北京市朝陽區(qū)和平街12區(qū)3號樓5單元發(fā)生爆炸事故，造成樓體部分坍塌。截至10時30分，事故已導致1人死亡、1人受傷，北京市公安、消防部門正對現(xiàn)場進行全力搜救。目標：“當發(fā)生爆炸、撞擊、人為錯誤等偶然事件時，結(jié)構(gòu)仍可保持必要的整體穩(wěn)定性，不會出現(xiàn)與起因不相稱的后果。”“在特定類型的偶然作用發(fā)生時或發(fā)生后，結(jié)構(gòu)體系可能局部破壞（塌垮），但應具有依靠結(jié)構(gòu)繼續(xù)承載而避免發(fā)生與作用不相匹配的大范圍破壞或連續(xù)倒塌的能力?！迸既蛔饔冒ǎ簤毫奢d（如爆炸、龍卷風）撞擊力（如機器碰撞、擺動物體的撞擊等）變形有關的作用（地基基礎下陷、沉降）等非正常事件引起的地質(zhì)災害、轟炸等不可抗拒的作用不包括在防連續(xù)倒塌設計范圍對于建筑結(jié)構(gòu)，內(nèi)部爆炸是最常見的偶然作用。偶然作用（爆炸）的特點：量值很大，作用時間很短。3.6.1條：一般結(jié)構(gòu)用的防倒塌設計要求防倒塌設計的難度和代價很大，一般結(jié)構(gòu)只進行防連續(xù)倒塌的概念設計：如加強樓梯、避難室、底層邊墻、角柱等重要部位；在關鍵要害區(qū)域設置緩沖裝置（防撞墻、裙房等）或泄能通道（開敞布置或輕質(zhì)墻體、輕質(zhì)屋蓋等）；布置分割縫以控制倒塌范圍）；增加關鍵部位的冗余約束及備用傳遞途徑以定性設計的方法增強結(jié)構(gòu)的防連續(xù)倒塌的能力。3.6.2條倒塌可能引起嚴重后果的、安全等級為一級的可能遭受襲擊的重要結(jié)構(gòu)，以及為抵御災害作用面必須增強抗災能力的結(jié)構(gòu)宜進行定量設計。

本條給出了設計方法：1、局部加強法2、拉結(jié)構(gòu)件法3、拆除構(gòu)件法見3.6.2條文偶然作用柱失效

柱所支承的梁為拉彎構(gòu)件

通過梁機制、懸鏈線機制（懸索機制）

避免連續(xù)倒塌圖：水平構(gòu)件拉結(jié)材料強度取標準值，并應考慮動力作用下材料強化和脆性。

驗算方法可采用彈性分析、彈塑性分析、極限分析等對結(jié)構(gòu)的受力－－倒塌全過程進行分析。3.7既有結(jié)構(gòu)設計的原則3.7.1既有結(jié)構(gòu)延長使用年限、改變用途、改建、擴建或需要進行加固、修復等，應對其進行評定、驗算或重新設計。四材料各國規(guī)范鋼筋強度等級限制（1）美國ACI318-08（5）日本，進行了一項長達5年的“新鋼筋混凝土項目”系統(tǒng)。研究認為：鋼筋強度≤700MPa、混凝土強度≤60MPa時采取一定措施后，可用于抗震結(jié)構(gòu)。（6）歐洲標準EC8（2003年）結(jié)構(gòu)分為三個等級：低延性（DCL）、中延性（DCM）、高延性（DCH）鋼筋分為：A、B、C三個等級滿足抗震延性要求為B、C級fy=400～600MPaB級鋼筋δgt或εsu≮7.5%C級鋼筋δgt或εsu≮9%我國情況：2007年10月建研院提出對規(guī)范進行局部修訂，以提前推動高強鋼筋（HRB500、HRB400）的工程應用。鑒于修訂內(nèi)容較多，改局部修訂為另行編制“導則”

《熱軋帶肋高強鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中應用技術導則》編號為RISN-TG007-2009，2009年10月發(fā)布。（中國建筑工業(yè)出版社出版）

導則的編制是在國家“863”課題—2004年，500MPa級鋼筋應用技術研究成果的基礎上進行的。500MPa級鋼筋應用技術研究的“關鍵技術”有：一、二階效應（Secondordereffect）結(jié)構(gòu)中的“二階效應”是：作用在結(jié)構(gòu)上的重力或構(gòu)件中的軸壓力在變形后的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中引起的附加內(nèi)力（如彎矩）和附加變形（如結(jié)構(gòu)側(cè)移，構(gòu)件撓曲）。六承載能力極限狀態(tài)計算二、二階效應分為兩類：①結(jié)構(gòu)側(cè)移二階效應（P-△效應）

由重力在產(chǎn)生了側(cè)移的結(jié)構(gòu)中形成的整體二階效應，也稱“重力二階效應”。

②桿件撓曲二階效應(P-δ效應)

由軸壓力在桿件自身撓曲后引起的局部二階效應。通常P-δ效應起控制作用僅在少數(shù)偏壓構(gòu)件中形成，反彎點不在柱高范圍內(nèi)的較細長偏心壓桿則有可能屬于這類情況。桿件撓曲二階效應(A)(B)右圖，增大后的彎矩有可能大于M2三、框架結(jié)構(gòu)二階效應的基本規(guī)律有P-δ效應下的彎矩分布有P-△效應下的彎矩分布

★除底層柱以外