混凝土结构设计规范 GB50010-2010
混凝土结构设计规范 GB50010-2010
前言
中华人民共和国国家标准
1 总则
2 术语和符号
2.1 术语
2.2 符号
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500MPa的普通热轧带肋钢筋;
HRBF400——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且有较高抗震性能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、fpyk——普通钢筋、预应力筋屈服强度标准值;
fy、f'y——普通钢筋抗拉、抗压强度设计值;
fpy、f'w——预应力筋抗拉、抗压强度设计值;
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,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;
Nu0——构件的截面轴心受压或轴心受拉承载力设计值;
Np0——预应力构件混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——构件的正截面受弯承载力设计值;
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;
σs、σp——正截面承载力计算中纵向钢筋、预应力筋的应力;
σpe——预应力筋的有效预应力;
σl、σ'l——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;
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;
lab、la——纵向受拉钢筋的基本锚固长度、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;
As、A's——受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积;
Ap、A'p——受拉区、受压区纵向预应力筋的截面面积;
Al——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——混凝土构件的截面抵抗矩塑性影响系数;
λ——计算截面的剪跨比,即M/(Vh0);
ρ——纵向受力钢筋的配筋率;
ρv——间接钢筋或箍筋的体积配筋率;
φ——表示钢筋直径的符号,φ20表示直径为20mm的钢筋。
3 基本设计规定
3.1 一般规定
3.2 结构方案
3.3 承载能力极限状态计算
R=R(fc,fs,ak,…)/γRd (3.3.2-2)
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——结构构件的抗力设计值;
R(·)——结构构件的抗力函数;
γRd——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;抗震设计应用承载力抗震调整系数γRE代替γRd;
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,应增减一个附加值。
注:公式(3.3.2-1)中的γ0S为内力设计值,在本规范各章中用N、M、V、T等表达。
3.4 正常使用极限状态验算


3.5 耐久性设计


3.6 防连续倒塌设计原则
3.7 既有结构设计原则
4 材 料
4.1 混凝土

表4.1.3-2 混凝土轴心抗拉强度标准值(N/mm)


表4.1.4-2 混凝土轴心抗拉强度设计值(N/mm)








表4.1.6-2 混凝土受拉疲劳强度修正系数

4.1.7 混凝土疲劳变形模量


线膨胀系数αc:1×10-5/℃;
导热系数λ:10.6kJ/(m·h·℃);
比热容c:0.96kJ/(kg·℃)。
2 轴心抗拉强度标准值ftk
C80以上的高强混凝土,目前虽偶有工程应用但数量很少,且对其性能的研究尚不够,故暂未列入。
4.1.4 混凝土的强度设计值由强度标准值除混凝土材料分项系数γc确定。混凝土的材料分项系数取为1.40。
1 轴心抗压强度设计值fc
轴心抗压强度设计值等于fck/1.40,结果见表4.1.4-1。
2 轴心抗拉强度设计值ft
轴心抗拉强度设计值等于ftk/1.40,结果见表4.1.4-2。
修订规范还删除了02版规范表注中受压构件尺寸效应的规定。该规定源于前苏联规范,最近俄罗斯规范已经取消。对离心混凝土的强度设计值,应按专门的标准取用,也不再列入。
4.1.5 混凝土的弹性模量、剪切变形模量及泊松比同原规范。混凝土的弹性模量Ec以其强度等级值(fcu,k为代表)按下列公式计算:

4.2 钢筋









5 结构分析
5.1 基本原则
5.2 分析模型


5.3 弹性分析
5.4 塑性内力重分布分析
5.5 弹塑性分析
5.6 塑性极限分析
5.7 间接作用分析
6 承载能力极限状态计算
6.1 一般规定
6.1.1 本章适用于钢筋混凝土构件、预应力混凝土构件的承载能力极限状态计算;素混凝土结构构件设计应符合本规范附录D的规定。深受弯构件、牛腿、叠合式构件的承载力计算应符合本规范第9章的有关规定。
6.1.2 对于二维或三维非杆系结构构件,当按弹性或弹塑性分析方法得到构件的应力设计值分布后,可根据主拉应力设计值的合力在配筋方向的投影确定配筋量,按主拉应力的分布区域确定钢筋布置,并应符合相应的构造要求;当混凝土处于受压状态时,可考虑受压钢筋和混凝土共同作用,受压钢筋配置应符合构造要求。
6.1.3 采用应力表达式进行混凝土结构构件的承载能力极限状态验算时,应符合下列规定:
1 应根据设计状况和构件性能设计目标确定混凝土和钢筋的强度取值。
2 钢筋应力不应大于钢筋的强度取值。
3 混凝土应力不应大于混凝土的强度取值;多轴应力状态混凝土强度取值和验算可按本规范附录C. 4的有关规定进行。
02版规范已有的深受弯构件、牛腿、叠合构件等的承载力计算,仍然独立于本章之外给出,深受弯构件见附录G,牛腿见第9.3节,叠合构件见第9.5节及附录H。
有关构件的抗震承载力计算(验算),见本规范第11章的相关规定。
6.1.2 对混凝土结构中的二维、三维非杆系构件,可采用弹性或弹塑性方法求得其主应力分布,其承载力极限状态设计应符合本规范第3.3.2条、第3.3.3条的规定,宜通过计算配置受拉区的钢筋和验算受压区的混凝土强度。按应力进行截面设计的原则和方法与02版规范第5.2.8条的规定相同。
受拉钢筋的配筋量可根据主拉应力的合力进行计算,但一般不考虑混凝土的抗拉设计强度;受拉钢筋的配筋分布可按主拉应力分布图形及方向确定。具体可参考行业标准《水工混凝土结构设计规范》DL/T 5057的有关规定。受压钢筋可根据计算确定,此时可由混凝土和受压钢筋共同承担受压应力的合力。受拉钢筋或受压钢筋的配置均应符合相关构造要求。
6.1.3 复杂或有特殊要求的混凝土结构以及二维、三维非杆系混凝土结构构件,通常需要考虑弹塑性分析方法进行承载力校核、验算。根据不同的设计状况(如持久、短暂、地震、偶然等)和不同的性能设计目标,承载力极限状态往往会采用不同的组合,但通常会采用基本组合、地震组合或偶然组合,因此结构和构件的抗力计算也要相应采用不同的材料强度取值。例如,对于荷载偶然组合的效应,材料强度可取用标准值或极限值;对于地震作用组合的效应,材料强度可以根据抗震性能设计目标取用设计值或标准值等。承载力极限状态验算就是要考察构件的内力或应力是否超过材料的强度取值。
对于多轴应力状态,混凝土主应力验算可按本规范附录C.4的有关规定进行。对于二维尤其是三维受压的混凝土结构构件,校核受压应力设计值可采用混凝土多轴强度准则,可以强度代表值的相对形式,利用多轴受压时的强度提高。
6.2 正截面承载力计算
6.2.1 正截面承载力应按下列基本假定进行计算:
1 截面应变保持平面。
2 不考虑混凝土的抗拉强度。
3 混凝土受压的应力与应变关系按下列规定取用:



矩形应力图的受压区高度x可取截面应变保持平面的假定所确定的中和轴高度乘以系数β1。当混凝土强度等级不超过C50时,β1取为0.80,当混凝土强度等级为C80时,β1取为0.74,其间按线性内插法确定。
矩形应力图的应力值可由混凝土轴心抗压强度设计值fc乘以系数α1确定。当混凝土强度等级不超过C50时,α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时,α1取为0.94,其间按线性内插法确定。
1 钢筋混凝土构件
有屈服点普通钢筋

xb——界限受压区高度;
h0——截面有效高度:纵向受拉钢筋合力点至截面受压边缘的距离;
ES——钢筋弹性模量,按本规范表4.2.5采用;
σp0——受拉区纵向预应力筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力筋应力,按本规范公式(10.1. 6—3)或公式(10.1.6—6)计算;
εcu——非均匀受压时的混凝土极限压应变,按本规范公式(6.2.1—5)计算;
β1——系数,按本规范第6.2.6条的规定计算。
注:当截面受拉区内配置有不同种类或不同预应力值的钢筋时,受弯构件的相对界限受压区高度应分别计算,并取其较小值。
6.2.8 纵向钢筋应力应按下列规定确定:
1 纵向钢筋应力宜按下列公式计算:

6.2.10 矩形截面或翼缘位于受拉边的倒T形截面受弯构件,其正截面受弯承载力应符合下列规定(图6.2.10):



按上述公式计算T形、I形截面受弯构件时,混凝土受压区高度仍应符合本规范公式(6.2.10—3)和公式(6.2.10—4)的要求。
6.2.12 T形、I形及倒L形截面受弯构件位于受压区的翼缘计算宽度 可按本规范表5.2.4所列情况中的最小值取用。
6.2.14 当计算中计入纵向普通受压钢筋时,应满足本规范公式(6.2.10—4)的条件;当不满足此条件时,正截面受弯承载力应符合下列规定:



Acor——构件的核心截面面积,取间接钢筋内表面范围内的混凝土截面面积;
Asso——螺旋式或焊接环式间接钢筋的换算截面面积;
dcor——构件的核心截面直径,取间接钢筋内表面之间的距离;
Assl——螺旋式或焊接环式单根间接钢筋的截面面积;
s——间接钢筋沿构件轴线方向的间距;
α——间接钢筋对混凝土约束的折减系数:当混凝土强度等级不超过C50时,取1.0,当混凝土强度等级为C80时,取0.85,其间按线性内插法确定。
注:1 按公式(6.2.16—1)算得的构件受压承载力设计值不应大于按本规范公式(6.2.15)算得的构件受压承载力设计值的1.5倍;
2 当遇到下列任意一种情况时,不应计入间接钢筋的影响,而应按本规范第6.2.15条的规定进行计算:
1)当l0/d>12时;
2)当按公式(6.2.16—1)算得的受压承载力小于按本规范公式(6.2.15)算得的受压承载力时;
3)当间接钢筋的换算截面面积Asso小于纵向普通钢筋的全部截面面积的25%时。






1 刚性屋盖单层房屋排架柱、露天吊车柱和栈桥柱,其计算长度l0可按表6. 2. 20—1取用。

2 表中有吊车房屋排架柱的计算长度,当计算中不考虑吊车荷载时,可按无吊车房屋柱的计算长度采用,但上柱的计算长度仍可按有吊车房屋采用;
3 表中有吊车房屋排架柱的上柱在排架方向的计算长度,仅适用于Hu/Hl不小于0.3的情况;当Hu/Hl小于0.3时,计算长度宜采用2.5Hu。



构件的偏心受压承载力设计值Nux,可按下列情况计算:
1)当纵向普通钢筋沿截面两对边配置时,Nux可按本规范第6.2.17条或第6.2.18条的规定进行计算,但应取等号,将N以Nux代替。
2)当纵向普通钢筋沿截面腹部均匀配置时,Nux可按本规范第6.2.19条的规定进行计算,但应取等号,将N以Nux代替。
构件的偏心受压承载力设计值Nuy可采用与Nux相同的方法计算。
(Ⅳ)正截面受拉承载力计算
6.2.22 轴心受拉构件的正截面受拉承载力应符合下列规定:
N≤fyAs+fpyAp (6.2.22)
式中:N——轴向拉力设计值;
As、Ap——纵向普通钢筋、预应力筋的全部截面面积。
1 小偏心受拉构件


6.2.24 沿截面腹部均匀配置纵向普通钢筋的矩形、T形或I形截面钢筋混凝土偏心受拉构件,其正截面受拉承载力应符合本规范公式(6.2.25—1)的规定,式中正截面受弯承载力设计值Mu可按本规范公式(6.2.19—1)和公式(6.2.19—2)进行计算,但应取等号,同时应分别取N为0和以Mu代替Nei。
6.2.25 对称配筋的矩形截面钢筋混凝土双向偏心受拉构件,其正截面受拉承载力应符合下列规定:

1 平截面假定
试验表明,在纵向受拉钢筋的应力达到屈服强度之前及达到屈服强度后的一定塑性转动范围内,截面的平均应变基本符合平截面假定。因此,按照平截面假定建立判别纵向受拉钢筋是否屈服的界限条件和确定屈服之前钢筋的应力σs是合理的。平截面假定作为计算手段,即使钢筋已达屈服,甚至进入强化段时,也还是可行的,计算值与试验值符合较好。
引用平截面假定可以将各种类型截面(包括周边配筋截面)在单向或双向受力情况下的正截面承载力计算贯穿起来,提高了计算方法的逻辑性和条理性,使计算公式具有明确的物理概念。引用平截面假定也为利用电算进行混凝土构件正截面全过程分析(包括非线性分析)提供了必不可少的截面变形条件。
国际上的主要规范,均采用了平截面假定。
2 混凝土的应力-应变曲线
随着混凝土强度的提高,混凝土受压时的应力-应变曲线将逐渐变化,其上升段将逐渐趋向线性变化,且对应于峰值应力的应变稍有提高;下降段趋于变陡,极限应变有所减少。为了综合反映低、中强度混凝土和高强混凝土的特性,与02版规范相同,本规范对正截面设计用的混凝土应力-应变关系采用如下简化表达形式:

3 纵向受拉钢筋的极限拉应变
纵向受拉钢筋的极限拉应变本规范规定为0.01,作为构件达到承载能力极限状态的标志之一。对有物理屈服点的钢筋,该值相当于钢筋应变进入了屈服台阶;对无屈服点的钢筋,设计所用的强度是以条件屈服点为依据的。极限拉应变的规定是限制钢筋的强化强度,同时,也表示设计采用的钢筋的极限拉应变不得小于0.01,以保证结构构件具有必要的延性。对预应力混凝土结构构件,其极限拉应变应从混凝土消压时的预应力筋应力σp0处开始算起。
对非均匀受压构件,混凝土的极限压应变达到εcu或者受拉钢筋的极限拉应变达到0.01,即这两个极限应变中只要具备其中一个,就标志着构件达到了承载能力极限状态。
6.2.2 本条的规定同02版规范。
6.2.3 轴向压力在挠曲杆件中产生的二阶效应(P—δ效应)是偏压杆件中由轴向压力在产生了挠曲变形的杆件内引起的曲率和弯矩增量。例如在结构中常见的反弯点位于柱高中部的偏压构件中,这种二阶效应虽能增大构件除两端区域外各截面的曲率和弯矩,但增大后的弯矩通常不可能超过柱两端控制截面的弯矩。因此,在这种情况下,P—δ效应不会对杆件截面的偏心受压承载能力产生不利影响。但是,在反弯点不在杆件高度范围内(即沿杆件长度均为同号弯矩)的较细长且轴压比偏大的偏压构件中,经P—δ效应增大后的杆件中部弯矩有可能超过柱端控制截面的弯矩。此时,就必须在截面设计中考虑P—δ效应的附加影响。因后一种情况在工程中较少出现,为了不对各个偏压构件逐一进行验算,本条给出了可以不考虑P—δ效应的条件。该条件是根据分析结果并参考国外规范给出的。
6.2.4 本条给出了在偏压构件中考虑P—δ效应的具体方法,即Cm—ηns法。该方法的基本思路与美国ACI 318-08规范所用方法相同。其中ηns使用中国习惯的极限曲率表达式。该表达式是借用02版规范偏心距增大系数η的形式,并作了下列调整后给出的:
1 考虑本规范所用钢材强度总体有所提高,故将02版规范η公式中反映极限曲率的“1/1400”改为“1/1300”。
2 根据对P—δ效应规律的分析,取消了02版规范η公式中在细长度偏大情况下减小构件挠曲变形的系数ζ2。
本条Cm系数的表达形式与美国ACI 318-08规范所用形式相似,但取值略偏高,这是根据我国所做的系列试验结果,考虑钢筋混凝土偏心压杆P—δ效应规律的较大离散性而给出的。
对剪力墙、核心筒墙肢类构件,由于P—δ效应不明显,计算时可以忽略。对排架结构柱,当采用本规范第B.0.4条的规定计算二阶效应后,不再按本条规定计算P—δ效应;当排架柱未按本规范第B.0.4条计算其侧移二阶效应时,仍应按本规范第B.0.4条考虑其P—δ效应。
6.2.5 由于工程中实际存在着荷载作用位置的不定性、混凝土质量的不均匀性及施工的偏差等因素,都可能产生附加偏心距。
很多国家的规范中都有关于附加偏心距的具体规定,因此参照国外规范的经验,规定了附加偏心距ea的绝对值与相对值的要求,并取其较大值用于计算。
6.2.6 在承载力计算中,可采用合适的压应力图形,只要在承载力计算上能与可靠的试验结果基本符合。为简化计算,本规范采用了等效矩形压应力图形,此时,矩形应力图的应力取fc乘以系数α1,矩形应力图的高度可取等于按平截面假定所确定的中和轴高度xn乘以系数β1。对中低强度混凝土,当n=2,ε0=0.002,εcu=0.0033时,α1=0.969,β1=0.824;为简化计算,取α1=1.0,β1=0.8。对高强度混凝土,用随混凝土强度提高而逐渐降低的系数α1、β1值来反映高强度混凝土的特点,这种处理方法能适应混凝土强度进一步提高的要求,也是多数国家规范采用的处理方法。上述的简化计算与试验结果对比大体接近。应当指出,将上述简化计算的规定用于三角形截面、圆形截面的受压区,会带来一定的误差。
6.2.7 构件达到界限破坏是指正截面上受拉钢筋屈服与受压区混凝土破坏同时发生时的破坏状态。对应于这一破坏状态,受压边混凝土应变达到εcu;对配置有屈服点钢筋的钢筋混凝土构件,纵向受拉钢筋的应变取fy/ES。界限受压区高度xb与界限中和轴高xnb的比值为β1,根据平截面假定,可得截面相对界限受压区高度ζb的公式(6.2.7—1)。
对配置无屈服点钢筋的钢筋混凝土构件或预应力混凝土构件,根据条件屈服点的定义,应考虑0.2%的残余应变,普通钢筋应变取(fy/ES+0.002)、预应力筋应变取[(fpy-σp0)/ES+0.002]。根据平截面假定,可得公式(6.2.7—2)和公式(6.2.7—3)。
无屈服点的普通钢筋通常是指细规格的带肋钢筋,无屈服点的特性主要取决于钢筋的轧制和调直等工艺。在钢筋标准中,有屈服点钢筋的屈服强度以σs表示,无屈服点钢筋的屈服强度以σp0.2表示。
6.2.8 钢筋应力σs的计算公式,是以混凝土达到极限压应变εcu作为构件达到承载能力极限状态标志而给出的。
按平截面假定可写出截面任意位置处的普通钢筋应力σsi的计算公式(6.2.8—1)和预应力筋应力σpi的计算公式(6.2.8—2)。
为了简化计算,根据我国大量的试验资料及计算分析表明,小偏心受压情况下实测受拉边或受压较小边的钢筋应力σs与ζ接近直线关系。考虑到ζ=ζb及ζ=β1作为界限条件,取σs与ζ之间为线性关系,就可得到公式(6.2.8—3)、公式(6.2.8—4)。
按上述线性关系式,在求解正截面承载力时,一般情况下为二次方程。
6.2.9 在02版规范中,将圆形、圆环形截面混凝土构件的正截面承载力列在正文,本次修订将圆形截面、圆环形截面与任意截面构件的正截面承载力计算一同列入附录。
6.2.10~6.2.14 保留02版规范的实用计算方法。
构件中如无纵向受压钢筋或不考虑纵向受压钢筋时,不需要符合公式(6.2.10—4)的要求。
6.2.15 保留了02版规范的规定。为保持与偏心受压构件正截面承载力计算具有相近的可靠度,在正文公式(6.2.15)右端乘以系数0.9。
02版规范第7.3.11条规定的受压构件计算长度l0主要适用于有侧移受偏心压力作用的构件,不完全适用于上下端有支点的轴心受压构件。对于上下端有支点的轴心受压构件,其计算长度l0可偏安全地取构件上下端支点之间距离的1.1倍。

6.2.17 矩形截面偏心受压构件:
1 对非对称配筋的小偏心受压构件,当偏心距很小时,为了防止As产生受压破坏,尚应按公式(6.2.17—5)进行验算,此处引入了初始偏心距ei=e0-ea,这是考虑了不利方向的附加偏心距。计算表明,只有当N>fcbh时,钢筋As的配筋率才有可能大于最小配筋率的规定。
2 对称配筋小偏心受压的钢筋混凝土构件近似计算方法:
当应用偏心受压构件的基本公式(6.2.17—1)、公式(6.2.17—2)及公式(6.2.8—1)求解对称配筋小偏心受压构件承载力时,将出现ζ的三次方程。第6.2.17条第4款的简化公式是取

3 本次对偏心受压构件二阶效应的计算方法进行了修订,即除排架结构柱以外,不再采用η-l0法。新修订的方法主要希望通过计算机进行结构分析时一并考虑由结构侧移引起的二阶效应。为了进行截面设计时内力取值的一致性,当需要利用简化计算方法计算由结构侧移引起的二阶效应和需要考虑杆件自身挠曲引起的二阶效应时,也应先按照附录B的简化计算方法和按照第6.2.3条和第6.2.4条的规定进行考虑二阶效应的内力计算。
即在进行截面设计时,其内力已经考虑了二阶效应。
6.2.18 给出了I形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算公式,对T形、倒T形截面则可按条文注的规定进行计算;同时,对非对称配筋的小偏心受压构件,给出了验算公式及其适用的近似条件。
6.2.19 沿截面腹部均匀配置纵向钢筋(沿截面腹部配置等直径、等间距的纵向受力钢筋)的矩形、T形或I形截面偏心受压构件,其正截面承载力可根据第6.2.1条中一般计算方法的基本假定列出平衡方程进行计算。但由于计算公式较繁,不便于设计应用,故作了必要简化,给出了公式(6.2.19—1)~公式(6.2.19—4)。
根据第6.2.1条的基本假定,均匀配筋的钢筋应变到达屈服的纤维距中和轴的距离为βζη0/β1,此处,β=fyw/(Esεcu)。分析表明,常用的钢筋β值变化幅度不大,而且对均匀配筋的内力影响很小。因此,将按平截面假定写出的均匀配筋内力Nsw、Msw的表达式分别用直线及二次曲线近似拟合,即给出公式(6.2.19—3)、公式(6.2.19—4)这两个简化公式。
计算分析表明,对两对边集中配筋与腹部均匀配筋呈一定比例的条件下,本条的简化计算与按一般方法精确计算的结果相比误差不大,并可使计算工作量得到很大简化。
6.2.20 规范对排架柱计算长度的规定引自1974年的规范《钢筋混凝土结构设计规范》TJ 10—74,其计算长度值是在当时的弹性分析和工程经验基础上确定的。在没有新的研究分析结果之前,本规范继续沿用原规范的规定。
本次规范修订,对有侧移框架结构的P—△效应简化计算,不再采用η—l0法,而采用层增大系数法。因此,进行框架结构P—△效应计算时不再需要计算框架柱的计算长度l0,因此取消了02版规范第7.3.11条第3款中框架柱计算长度公式(7.3.11—1)、公式(7.3.11—2)。本规范第6.2.20条第2款表6.2.20—2中框架柱的计算长度l0主要用于计算轴心受压框架柱稳定系数φ,以及计算偏心受压构件裂缝宽度的偏心距增大系数时采用。
6.2.21 本条对对称双向偏心受压构件正截面承载力的计算作了规定:
1 当按本规范附录E的一般方法计算时,本条规定了分别按x、y轴计算ei的公式;有可靠试验依据时,也可采用更合理的其他公式计算。
2 给出了双向偏心受压的倪克勤(N.V.Nikitin)公式,并指明了两种配筋形式的计算原则。
3 当需要考虑二阶弯矩的影响时,给出的弯矩设计值M0x,M0y已经包含了二阶弯矩的影响,即取消了02版规范第7.3.14条中的弯矩增大系数ηx、ηy,原因详见第6.2.17条条文说明。
6.2.22~6.2.25 保留了02版规范的相应条文。
对沿截面高度或周边均匀配筋的矩形、T形或I形偏心受拉截面,其正截面承载力基本符合

6.3 斜截面承载力计算
当hw/b≤4时
V≤0.25βcfcbh0 (6.3.1—1)
当hw/b≥6时
V≤0.2βcfcbh0 (6.3.1—2)
当4<hw/b<6时,按线性内插法确定。
式中:V——构件斜截面上的最大剪力设计值;
βc——混凝土强度影响系数:当混凝土强度等级不超过C50时,βc取1.0;当混凝土强度等级为C80时,βc取0.8;其间按线性内插法确定;
b——矩形截面的宽度,T形截面或I形截面的腹板宽度;
h0——截面的有效高度;
hw——截面的腹板高度:矩形截面,取有效高度;T形截面,取有效高度减去翼缘高度;I形截面,取腹板净高。



式中:Vcs——构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值;
VP——由预加力所提高的构件受剪承载力设计值;
αcv——斜截面混凝土受剪承载力系数,对于一般受弯构件取0.7;对集中荷载作用下(包括作用有多种荷载,其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力的75%以上的情况)的独立梁,取αcv为 ,λ为计算截面的剪跨比,可取λ等于α/h0,当λ小于1.5时,取1.5,当λ大于3时,取3,α取集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离;
Asv——配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积,即nAsvl,此处,n为在同一个截面内箍筋的肢数,Asvl为单肢箍筋的截面面积;
s——沿构件长度方向的箍筋间距;
fyv——箍筋的抗拉强度设计值,按本规范第4.2.3条的规定采用;
Np0——计算截面上混凝土法向预应力等于零时的预加力,按本规范第10.1.13条计算;当Np0大于0.3fcA0时,取0.3fcA0,此处,A0为构件的换算截面面积。
注:1 对预加力Np0引起的截面弯矩与外弯矩方向相同的情况,以及预应力混凝土连续梁和允许出现裂缝的预应力混凝土简支梁,均应取Vp为0;
2 先张法预应力混凝土构件,在计算预加力Np0时,应按本规范第7.1.9条的规定考虑预应力筋传递长度的影响。
6.3.5 当配置箍筋和弯起钢筋时,矩形、T形和I形截面受弯构件的斜截面受剪承载力应符合下列规定:
V≤Vcs+VP+0.8fyvAsbsinαs+0.8fpyApbsinαp (6.3.5)
式中:V——配置弯起钢筋处的剪力设计值,按本规范第6.3.6条的规定取用;
VP——由预加力所提高的构件受剪承载力设计值,按本规范公式(6.3.4—3)计算,但计算预加力Np0时不考虑弯起预应力筋的作用;
Asb、Apb——分别为同一平面内的弯起普通钢筋、弯起预应力筋的截面面积;
αs、αp——分别为斜截面上弯起普通钢筋、弯起预应力筋的切线与构件纵轴线的夹角。
6.3.6 计算弯起钢筋时,截面剪力设计值可按下列规定取用(图6.3.2a):
1 计算第一排(对支座而言)弯起钢筋时,取支座边缘处的剪力值;
2 计算以后的每一排弯起钢筋时,取前一排(对支座而言)弯起钢筋弯起点处的剪力值。
6.3.7 矩形、T形和I形截面的一般受弯构件,当符合下式要求时,可不进行斜截面的受剪承载力计算,其箍筋的构造要求应符合本规范第9.2.9条的有关规定。
V≤αcvftbh0+0.05Np0 (6.3.7)
式中:αcv——截面混凝土受剪承载力系数,按本规范第6.3.4条的规定采用。

Vcs——构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值,按本规范公式(6.3.4—2)计算,其中h0取斜截面受拉区始端的垂直截面有效高度;
Vsp——构件截面上受拉边倾斜的纵向非预应力和预应力受拉钢筋的合力设计值在垂直方向的投影:对钢筋混凝土受弯构件,其值不应大于fyAssinβ;对预应力混凝土受弯构件,其值不应大于(fpyAp+fyAs)sinβ,且不应小于σpeApsinβ;
zsv——同一截面内箍筋的合力至斜截面受压区合力点的距离;
zsb——同一弯起平面内的弯起普通钢筋的合力至斜截面受压区合力点的距离;
z——斜截面受拉区始端处纵向受拉钢筋合力的水平分力至斜截面受压区合力点的距离,可近似取为0.9h0;
β——斜截面受拉区始端处倾斜的纵向受拉钢筋的倾角;
c——斜截面的水平投影长度,可近似取为h0。
注:在梁截面高度开始变化处,斜截面的受剪承载力应按等截面高度梁和变截面高度梁的有关公式分别计算,并应按不利者配置箍筋和弯起钢筋。
6.3.9 受弯构件斜截面的受弯承载力应符合下列规定(图6.3.9):
M≤(fyAs+fpyAp)z+∑fyAsbzsb+∑fpyApbzpb+∑fyvAsvzsv (6.3.9一1)
此时,斜截面的水平投影长度c可按下列条件确定:
V=∑fyAsbsinαs+∑fpyApbsinαp+∑fyvAsv (6.3.9—2)
式中:V——斜截面受压区末端的剪力设计值;
z——纵向受拉普通钢筋和预应力筋的合力点至受压区合力点的距离,可近似取为0.9h0;
zsb、zpb——分别为同一弯起平面内的弯起普通钢筋、弯起预应力筋的合力点至斜截面受压区合力点的距离;
zsv——同一斜截面上箍筋的合力点至斜截面受压区合力点的距离。
在计算先张法预应力混凝土构件端部锚固区的斜截面受弯承载力时,公式中的fpy应按下列规定确定:锚固区内的纵向预应力筋抗拉强度设计值在锚固起点处应取为零,在锚固终点处应取为fpy,在两点之间可按线性内插法确定。此时,纵向预应力筋的锚固长度la应按本规范第8.3.1条确定。







6.4 扭曲截面承载力计算













6.5 受冲切承载力计算





6.6 局部受压承载力计算



6.7 疲劳验算










7 正常使用极限状态验算
7.1 裂缝控制验算
σpc——扣除全部预应力损失后在抗裂验算边缘混凝土的预压应力,按本规范公式(10.1.6—1)和公式(10.1.6—4)计算;
ftk——混凝土轴心抗拉强度标准值,按本规范表4.1.3—2采用;
wmax——按荷载的标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度,按本规范第7.1.2条计算;
wlim——最大裂缝宽度限值,按本规范第3.4.5条采用。
7.1.2 在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中,按荷载标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度可按下列公式计算:













7.2 受弯构件挠度验算






8 构造规定
8.1 伸 缩 缝

8.2 混凝土保护层

9.7 预埋件及连接件



8.3 钢筋的锚固


8.4 钢筋的连接


8.5 纵向受力钢筋的最小配筋率


9 结构构件的基本规定
9.1 板



9.2 梁






9.3 柱、梁柱节点及牛腿







9.4 墙

9.5 叠合构件
9.6 装配式结构
10 预应力混凝土结构构件
10.1 一般规定
σcon≤0.75fptk (10.1.3—1)
2 中强度预应力钢丝
σcon≤0.70fptk (10.1.3—2)
3 预应力螺纹钢筋
σcon≤0.85fpyk (10.1.3—3)










10.2 预应力损失值计算





10.3 预应力混凝土构造规定





11 混凝土结构构件抗震设计
11.1 一般规定


11.2 材 料
11.3 框架梁






11.4 框架柱及框支柱











11.5 铰接排架柱

11.6 框架梁柱节点



labE=ζaElab (11.6.7)

11.7 剪力墙及连梁












11.8 预应力混凝土结构构件

11.9 板柱节点


附录A 钢筋的公称直径、公称截面面积及理论重量


附录B 近似计算偏压构件侧移二阶效应的增大系数法


附录C 钢筋、混凝土本构关系与混凝土多轴强度准则
C.1 钢筋本构关系



C.2 混凝土本构关系









C.3 钢筋-混凝土粘结滑移本构关系
C.3.1 混凝土与热轧带肋钢筋之间的粘结应力-滑移(τ-s)本构关系曲线(图C.3.1)可按下列规定确定,曲线特征点的参数值可按表C.3.1取用。
C.3.2 除热轧带肋钢筋外,其余种类钢筋的粘结应力-滑移本构关系曲线的参数值可根据试验确定
钢筋与混凝土之间的粘结应力-滑移本构关系适用范围与第C.1节、第C.2节相同。
建议的带肋钢筋与混凝土之间的粘结滑移本构关系是通过大量试验量测,经统计分析后提出的一般形式。影响粘结-滑移本构关系的因素很多,如混凝土的强度、级配,锚固钢筋的直径、强度、变形指标、外形参数,箍筋配置,侧向压力等都会影响粘结-滑移本构关系。因此,在条件许可的情况下,建议通近试验测定表达式中的参数。
C.4 混凝土强度准则
C.4.1 当采用混凝土多轴强度准则进行承载力计算时,材料强度参数取值及抗力计算应符合下列原则:
1 当采用弹塑性方法确定作用效应时,混凝土强度指标宜取平均值;
2 当采用弹性方法或弹塑性方法分析结果进行构件承载力计算时,混凝土强度指标可根据需要,取其强度设计值(fc或ft)或标准值(fck或ftk)。
3 采用弹性分析或弹塑性分析求得混凝土的应力分布和主应力值后,混凝土多轴强度验算应符合下列要求:
fi——混凝土强度代表值,受拉为负,受压为正,且f1≥f2≥f3。
C.4.2 在二轴应力状态下,混凝土的二轴强度由下列4条曲线连成的封闭曲线(图C.4.2)确定;也可以根据表C.4.2—1、表C 4.2—2和表C.4.2—3所列的数值内插取值。
强度包络曲线方程应符合下列公式的规定:
C.4.3 混凝土在三轴应力状态下的强度可按下列规定确定:
1 在三轴受拉(拉-拉-拉)应力状态下,混凝土的三轴抗拉强度f3均可取单轴抗拉强度的0.9倍;
2 三轴拉压(拉-拉-压、拉-压-压)应力状态下混凝土的三轴抗压强度f1可根据应力比σ3/σ1和σ2/σ1按图C.4.3—1确定,或根据表C.4.3—1内插取值,其最高强度不宜超过单轴抗压强度的1.2倍;
C.4.1 当以应力设计方式采用多轴强度准则进行承载能力极限状态计算时,混凝土强度指标应以相对值形式表达,且可根据需要,对承载力计算取相对的设计值;对防连续倒塌计算取相对的标准值。
C.4.2 混凝土的二轴强度包络图为由4条曲线连成的封闭曲线(图C.4.2),图中每条曲线中应力符号均遵循“受拉为负、受压为正”的原则,根据其对应象限确定。根据相关的研究,给出了混凝土二维强度准则的分区表达式,这些表达式原则上也可以由前述混凝土本构关系给出。
为方便应用,二轴强度还可以根据表C.4.2—1~表C.4.2—3所列的数值内插取值。
附录D 素混凝土结构构件设计
D.1 一般规定
D.2 受压构件
D.3 受弯构件
D.4 局部构造钢筋
D.5 局部受压
D.1 一般规定
D.1.1 素混凝土构件主要用于受压构件。素混凝土受弯构件仅允许用于卧置在地基上以及不承受活荷载的情况。
D.1.2 素混凝土结构构件应进行正截面承载力计算;对承受局部荷载的部位尚应进行局部受压承载力计算。
D.1.3 素混凝土墙和柱的计算长度l0可按下列规定采用:
1 两端支承在刚性的横向结构上时,取l0=H;
2 具有弹性移动支座时,取l0=1.25H~1.50H;
3 对自由独立的墙和柱,取l0=2H。
此处,H为墙或柱的高度,以层高计。
D.1.4 素混凝土结构伸缩缝的最大间距,可按表D.1.4的规定采用。
整片的素混凝土墙壁式结构,其伸缩缝宜做成贯通式,将基础断开。
D.2 受压构件
D.2.1 素混凝土受压构件,当按受压承载力计算时,不考虑受拉区混凝土的工作,并假定受压区的法向应力图形为矩形,其应力值取素混凝土的轴心抗压强度设计值,此时,轴向力作用点与受压区混凝土合力点相重合。
素混凝土受压构件的受压承载力应符合下列规定:
D. 2. 3 素混凝土偏心受压构件,除应计算弯距作用平面的受压承载力外,尚应按轴心受压构件验算垂直于弯距作用平面的受压承载力。此时,不考虑弯距作用,但应考虑稳定系数φ的影响力。
D.3 受弯构件
D.3.1 素混凝土受弯构件的受弯承载力应符合下列规定:
1 对称于弯矩作用平面的截面
D.4 局部构造钢筋
D.4.1 素混凝土结构在下列部位应配置局部构造钢筋:
1 结构截面尺寸急剧变化处;
2 墙壁高度变化处(在不小于1m范围内配置);
3 混凝土墙壁中洞口周围。
注:在配置局部构造钢筋后,伸缩缝的间距仍应按本规范表D.1.4中未配构造钢筋的现浇结构采用。
D.5 局部受压
D.5.1 素混凝土构件的局部受压承载力应符合下列规定:
1 局部受压面上仅有局部荷载作用
附录E 任意截面、圆形及环形构件正截面承载力计算
E.0.1 任意截面钢筋混凝土和预应力混凝土构件,其正截面承载力可按下列方法计算:
1 将截面划分为有限多个混凝土单元、纵向钢筋单元和预应力筋单元(图E.0.1a),并近似取单元内应变和应力为均匀分布,其合力点在单元重心处;
2 各单元的应变按本规范第6.2.1条的截面应变保持平面的假定由下列公式确定(图E.0.1b):
4 混凝土单元的压应力和普通钢筋单元、预应力筋单元的应力应按本规范第6.2.1条的基本假定确定;
5 构件正截面承载力应按下列公式计算:
E.0.2 环形和圆形截面受弯构件的正截面受弯承载力,应按本规范第E.0.3条和第E.0.4条的规定计算。但在计算时,应在公式(E.0.3—1)、公式(E.0.3—3)和公式(K.0.4—1)中取等号,并取轴向力设计值N=0;同时,应将公式(E.0.3—2)、公式(E.0.3—4)和公式(E.0.4—2)中Nei以弯矩设计值M代替。
E.0.3 沿周边均匀配置纵向钢筋的环形截面偏心受压构件(图E.0.3),其正截面受压承载力宜符合下列规定:
1 钢筋混凝土构件
E.0.5 沿周边均匀配置纵向钢筋的环形和圆形截面偏心受拉构件,其正截面受拉承载力应符合本规范公式(6.2.25—1)的规定,式中的正截面受弯承载力设计值Mu可按本规范第E.0.2条的规定进行计算,但应取等号,并以Mu代替Nei。
随着计算机的普遍使用,对任意截面、外力和配筋的构件,正截面承载力的一般计算方法,可按本规范第6.2.1条的基本假定,通过数值积分方法进行迭代计算。在计算各单元的应变时,通常应通过混凝土极限压应变为εcu的受压区顶点作一条与中和轴平行的直线;在某些情况下,尚应通过最外排纵向受拉钢筋极限拉应变0.01为顶点作一条与中和轴平行的直线,然后再作一条与中和轴垂直的直线,以此直线作为基准线按平截面假定确定各单元的应变及相应的应力。
在建立本条公式时,为使公式的形式简单,坐标原点取在截面重心处;在具体进行计算或编制计算程序时,可根据计算的需要,选择合适的坐标系。
E.0.3、E.0.4 环形及圆形截面偏心受压构件正截面承载力计算。
均匀配筋的环形、圆形截面的偏心受压构件,其正截面承载力计算可采用第6.2.1条的基本假定列出平衡方程进行计算,但计算过于繁琐,不便于设计应用。公式(E.0.3—1)~公式(E.0.3—6)及公式(E.0.4—1)~公式(E.0.4—4)是将沿截面梯形应力分布的受压及受拉钢筋应力简化为等效矩形应力图,其相对钢筋面积分别为α及αt,在计算时,不需判断大小偏心情况,简化公式与精确解误差不大。对环形截面,当α较小时实际受压区为环内弓形面积,简化公式可能会低估了截面承载力,此时可按圆形截面公式计算。
附录F 板柱节点计算用等效集中反力设计值
F.0.1 在竖向荷载、水平荷载作用下的板柱节点,其受冲切承载力计算中所用的等效集中反力设计值Fl,eq可按下列情况确定:
1 传递单向不平衡弯矩的板柱节点
当不平衡弯矩作用平面与柱矩形截面两个轴线之一相重合时,可按下列两种情况进行计算:
F.0.3 在按本附录公式(F.0.1—5)、公式(F.0.1—6)进行板柱节点考虑传递双向不平衡弯矩的受冲切承载力计算中,如将本附录第F.0.2条的规定视作x轴(或y轴)的类似极惯性矩、几何尺寸及计算系数,则与其相应的y轴(或x轴)的类似极惯性矩、几何尺寸及计算系数,可将前述的x轴(或y轴)的相应参数进行置换确定。
F.0.4 当边柱、角柱部位有悬臂板时,临界截面周长可计算至垂直于自由边的板端处,按此计算的临界截面周长应与按中柱计算的临界截面周长相比较,并取两者中的较小值。在此基础上,应按本规范第F.0.2条和第F.0.3条的原则,确定板柱节点考虑受剪传递不平衡弯矩的受冲切承载力计算所用等效集中反力设计值Fl,eq的有关参数。
1 由柱所承受的轴向压力设计值减去柱顶冲切破坏锥体范围内板所承受的荷载设计值,即Fl;

F.0.4 当边柱、角柱部位有悬臂板时,在受冲切承载力计算中,可能是按图F.0.1所示的临界截面周长,也可能是如中柱的冲切破坏而形成的临界截面周长,应通过计算比较,以取其不利者作为设计计算的依据。
附录G 深受弯构件
G.0.1 简支钢筋混凝土单跨深梁可采用由一般方法计算的内力进行截面设计;钢筋混凝土多跨连续深梁应采用由二维弹性分析求得的内力进行截面设计。
G.0.2 钢筋混凝土深受弯构件的正截面受弯承载力应符合下列规定:
式中:Vk——按荷载效应的标准组合计算的剪力值。
此时可不进行斜截面受剪承载力计算,但应按本规范第G.0.10条、第G.0.12条的规定配置分布钢筋。
G.0.6 钢筋混凝土深梁在承受支座反力的作用部位以及集中荷载作用部位,应按本规范第6.6节的规定进行局部受压承载力计算。
G.0.7 深梁的截面宽度不应小于140mm。当l0/h不小于1时,h/b不宜大于25;当l0/h小于1时,l0/b不宜大于25。深梁的混凝土强度等级不应低于C20。当深梁支承在钢筋混凝土柱上时,宜将柱伸至深梁顶。深梁顶部应与楼板等水平构件可靠连接。
G.0.8 钢筋混凝土深梁的纵向受拉钢筋宜采用较小的直径,且宜按下列规定布置:
1 单跨深梁和连续深梁的下部纵向钢筋宜均匀布置在梁下边缘以上0.2h的范围内(图G.0.8—1及图G.0.8—2)。
2 连续深梁中间支座截面的纵向受拉钢筋宜按图G.0.8—3规定的高度范围和配筋比例均匀布置在相应高度范围内。对于l0/h小于1的连续深梁,在中间支座底面以上0.2l0~0.6l0高度范围内的纵向受拉钢筋配筋率尚不宜小于0.5%。水平分布钢筋可用作支座部位的上部纵向受拉钢筋,不足部分可由附加水平钢筋补足,附加水平钢筋自支座向跨中延伸的长度不宜小于0.4l0(图G.0.8—2)。
G.0.9 深梁的下部纵向受拉钢筋应全部伸入支座,不应在跨中弯起或截断。在简支单跨深梁支座及连续深梁梁端的简支支座处,纵向受拉钢筋应沿水平方向弯折锚固(图G.0.8—1),其锚固长度应按本规范第8.3.1条规定的受拉钢筋锚固长度la乘以系数1.1采用;当不能满足上述锚固长度要求时,应采取在钢筋上加焊锚固钢板或将钢筋末端焊成封闭式等有效的锚固措施。连续深梁的下部纵向受拉钢筋应全部伸过中间支座的中心线,其自支座边缘算起的锚固长度不应小于la。
G.0.10 深梁应配置双排钢筋网,水平和竖向分布钢筋直径均不应小于8mm,间距不应大于200mm。
当沿深梁端部竖向边缘设柱时,水平分布钢筋应锚入柱内。
在深梁上、下边缘处,竖向分布钢筋宜做成封闭式。
在深梁双排钢筋之间应设置拉筋,拉筋沿纵横两个方向的间距均不宜大于600mm,在支座区高度为0.4h,宽度为从支座伸出0.4h的范围内(图G.0.8—1和图G.0.8—2中的虚线部分),尚应适当增加拉筋的数量。
G.0.11 当深梁全跨沿下边缘作用有均布荷载时,应沿梁全跨均匀布置附加竖向吊筋,吊筋间距不宜大于200mm。
当有集中荷载作用于深梁下部3/4高度范围内时,该集中荷载应全部由附加吊筋承受,吊筋应采用竖向吊筋或斜向吊筋。竖向吊筋的水平分布长度s应按下列公式确定(图G.0.11a):
当h1不大于hb/2时
s=bb+hb (G.0.11—1)
当h1大于hb/2时
s=bb+2h1 (G.0.11—2)
式中:bb——传递集中荷载构件的截面宽度;
hb——传递集中荷载构件的截面高度;
h1——从深梁下边缘到传递集中荷载构件底边的高度。
竖向吊筋应沿梁两侧布置,并从梁底伸到梁顶,在梁顶和梁底应做成封闭式。
G.0.13 除深梁以外的深受弯构件,其纵向受力钢筋、箍筋及纵向构造钢筋的构造规定与一般梁相同,但其截面下部1/2高度范围内和中间支座上部1/2高度范围内布置的纵向构造钢筋宜较一般梁适当加强。
G.0.1 对于深梁的内力分析,简支深梁与一般梁相同,但连续深梁的内力值及其沿跨度的分布规律与一般连续梁不同。其跨中正弯矩比一般连续梁偏大,支座负弯矩偏小,且随跨高比和跨数而变化。在工程设计中,连续深梁的内力应由二维弹性分析确定,且不宜考虑内力重分布。具体内力值可采用弹性有限元方法或查阅根据二维弹性分析结果制作的连续深梁的内力表格确定。
G.0.2 深受弯构件的正截面受弯承载力计算采用内力臂表达式,该式在l0/h=5.0时能与一般梁计算公式衔接。试验表明,水平分布筋对受弯承载力的作用约占10%~30%。故在正截面计算公式中忽略了这部分钢筋的作用。这样处理偏安全。
G.0.3 本条给出了适用于l0/h<5.0的全部深受弯构件的受剪截面控制条件。该条件在l0/h=5时与一般受弯构件受剪截面控制条件相衔接。
G.0.4 在深受弯构件受剪承载力计算公式中,竖向钢筋受剪承载力计算项的系数,根据第6.3.4条的修改由1.25调整为1.0。
此外,公式中混凝土项反映了随l0/h的减小,剪切破坏模式由剪压型向斜压型过渡,混凝土项在受剪承载力中所占的比例增大。而竖向分布筋和水平分布筋项则分别反映了从l0/h=5.0时只有竖向分布筋(箍筋)参与受剪,过渡到l0/h较小时只有水平分布筋能发挥有限受剪作用的变化规律。在l0/h=5.0时,该式与一般梁受剪承载力计算公式相衔接。
在主要承受集中荷载的深受弯构件的受剪承载力计算公式中,含有跨高比l0/h和计算剪跨比入两个参数。对于l0/h≤2.0的深梁,统一取λ=0.25;而l0/h≥5.0的一般受弯构件的剪跨比上、下限值则分别为3.0、1.5。为了使深梁、短梁、一般梁的受剪承载力计算公式连续过渡,本条给出了深受弯构在2.0<l0/h<5.0时λ上、下限值的线性过渡规律。
应注意的是,由于深梁中水平及竖向分布钢筋对受剪承载力的作用有限,当深梁受剪承载力不足时,应主要通过调整截面尺寸或提高混凝土强度等级来满足受剪承载力要求。
G.0.5 试验表明,随着跨高比的减小,深梁斜截面抗裂能力有一定提高。为了简化计算,本条给出了防止深梁出现斜裂缝的验算条件,这是按试验结果偏下限给出的,并作了合理的放宽。当满足本条公式的要求时,可不再进行受剪承载力计算。
G.0.6 深梁支座的支承面和深梁顶集中荷载作用面的混凝土都有发生局部受压破坏的可能性,应进行局部受压承载力验算,在必要时还应配置间接钢筋。按本规范第G.0.7条的规定,将支承深梁的柱伸到深梁顶部能够有效地降低支座传力面发生局部受压破坏的可能性。
G.0.7 为了保证深梁平面外的稳定性,本条对深梁的高厚比(h/b)或跨厚比(l0/b)作了限制。此外,简支深梁在顶部、连续深梁在顶部和底部应尽可能与其他水平刚度较大的构件(如楼盖)相连接,以进一步加强其平面外稳定性。
G.0.8 在弹性受力阶段,连续深梁支座截面中的正应力分布规律随深梁的跨高比变化,由此确定深梁的配筋分布。
当l0/h>1.5时,支座截面受压区约在梁底以上0.2h的高度范围内,再向上为拉应力区,最大拉应力位于梁顶;随着l0/h的减小,最大拉应力下移;到l0/h=1.0时,较大拉应力位于从梁底算起0.2h~0.6h的范围内,梁顶拉应力相对偏小。达到承载力极限状态时,支座截面因开裂导致的应力重分布使深梁支座截面上部钢筋拉力增大。
本条以图示给出了支座截面负弯矩受拉钢筋沿截面高度的分区布置规定,比较符合正常使用极限状态支座截面的受力特点。水平钢筋数量的这种分区布置规定,虽未充分反映承载力极限状态下的受力特点,但更有利于正常使用极限状态下支座截面的裂缝控制,同时也不影响深梁在承载力极限状态下的安全性。
本条保留了从梁底算起0.2h~0.6h范围内水平钢筋最低用量的控制条件,以减少支座截面在这一高度范围内过早开裂的可能性。
G.0.9 深梁在垂直裂缝以及斜裂缝出现后将形成拉杆拱的传力机制,此时下部受拉钢筋直到支座附近仍拉力较大,应在支座中妥善锚固。鉴于在“拱肋”压力的协同作用下,钢筋锚固端的竖向弯钩很可能引起深梁支座区沿深梁中面的劈裂,故钢筋锚固端的弯折建议改为平放,并按弯折180°的方式锚固。G.0.10 试验表明,当仅配有两层钢筋网时,如果网与网之间未设拉筋,由于钢筋网在深梁平面外的变形未受到专门约束,当拉杆拱拱肋内斜向压力较大时,有可能发生沿深梁中面劈开的侧向劈裂型斜压破坏。故应在双排钢筋网之间配置拉筋。而且,在本规范图G.0.8—1和图G.0.8—2深梁支座附近由虚线标示的范围内应适当增配拉筋。
G.0.11 深梁下部作用有集中荷载或均布荷载时,吊筋的受拉能力不宜充分利用,其目的是为了控制悬吊作用引起的裂缝宽度。当作用在深梁下部的集中荷载的计算剪跨比λ>0.7时,按第9.2.11条规定设置的吊筋和按第G.0.12条规定设置的竖向分布钢筋仍不能完全防止斜拉型剪切破坏的发生,故应在剪跨内适度增大竖向分布钢筋的数量。
G.0.12 深梁的水平和竖向分布钢筋对受剪承载力所起的作用虽然有限,但能限制斜裂缝的开展。当分布钢筋采用较小直径和较小间距时,这种作用就越发明显。此外,分布钢筋对控制深梁中温度、收缩裂缝的出现也起作用。本条给出的分布钢筋最小配筋率是构造要求的最低数量,设计者应根据具体情况合理选择分布筋的配置数量。
G.0.13 本条给出了对介于深梁和浅梁之间的“短梁”的一般性构造规定。
附录H 无支撑叠合梁板
H.0.1 施工阶段不加支撑的叠合受弯构件(梁、板),内力应分别按下列两个阶段计算。
1 第一阶段 后浇的叠合层混凝土未达到强度设计值之前的阶段。荷载由预制构件承担,预制构件按简支构件计算;荷载包括预制构件自重、预制楼板自重、叠合层自重以及本阶段的施工活荷载。
2 第二阶段 叠合层混凝土达到设计规定的强度值之后的阶段。叠合构件按整体结构计算;荷载考虑下列两种情况并取较大值:
施工阶段 考虑叠合构件自重、预制楼板自重、面层、吊顶等自重以及本阶段的施工活荷载;
使用阶段 考虑叠合构件自重、预制楼板自重、面层、吊顶等自重以及使用阶段的可变荷载。
H.0.2 预制构件和叠合构件的正截面受弯承载力应按本规范第6.2节计算,其中,弯矩设计值应按下列规定取用:
预制构件
M1=M1G+M1Q (H.0.2—1)
叠合构件的正弯矩区段
M=M1G+M2G+M2Q (H.0.2—2)
叠合构件的负弯矩区段
M=M2G十M2Q (H.0.2—3)
式中:M1G——预制构件自重、预制楼板自重和叠合层自重在计算截面产生的弯矩设计值;
M2G——第二阶段面层、吊顶等自重在计算截面产生的弯矩设计值;
M1Q——第一阶段施工活荷载在计算截面产生的弯矩设计值;
M2Q——第二阶段可变荷载在计算截面产生的弯矩设计值,取本阶段施工活荷载和使用阶段可变荷载在计算截面产生的弯矩设计值中的较大值。
在计算中,正弯矩区段的混凝土强度等级,按叠合层取用;负弯矩区段的混凝土强度等级,按计算截面受压区的实际情况取用。
H.0.3 预制构件和叠合构件的斜截面受剪承载力,应按本规范第6.3节的有关规定进行计算。其中,剪力设计值应按下列规定取用:
预制构件
V1=V1G+V1Q (H.0.3—1)
叠合构件
V=V1G+V2G+V2Q (H.0.3—2)
式中:
V1G——预制构件自重、预制楼板自重和叠合层自重在计算截面产生的剪力设计值;
V2G——第二阶段面层、吊顶等自重在计算截面产生的剪力设计值;
V1Q——第一阶段施工活荷载在计算截面产生的剪力设计值;
V2Q——第二阶段可变荷载产生的剪力设计值,取本阶段施工活荷载和使用阶段可变荷载在计算截面产生的剪力设计值中的较大值。
在计算中,叠合构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值Vcs应取叠合层和预制构件中较低的混凝土强度等级进行计算,且不低于预制构件的受剪承载力设计值;对预应力混凝土叠合构件,不考虑预应力对受剪承载力的有利影响,取VP=0。
H.0.4 当叠合梁符合本规范第9.2节梁的各项构造要求时,其叠合面的受剪承载力应符合下列规定:
式中:Ecl——预制构件的混凝土弹性模量;
I0——叠合构件换算截面的惯性矩,此时,叠合层的混凝土截面面积应按弹性模量比换算成预制构件混凝土的截面面积。
H.0.11 荷载准永久组合或标准组合下叠合式受弯构件负弯矩区段内第二阶段的短期刚度Bs2可按本规范公式(7.2.3—1)计算,其中,弹性模量的比值取αE=Es/Ecl。
H.0.12 预应力混凝土叠合构件在使用阶段的预应力反拱值可用结构力学方法按预制构件的刚度进行计算。在计算中,预应力钢筋的应力应扣除全部预应力损失;考虑预应力长期影响,可将计算所得的预应力反拱值乘以增大系数1.75。
H.0.1 本条给出“二阶段受力叠合受弯构件”在叠合层混凝土达到设计强度前的第一阶段和达到设计强度后的第二阶段所应考虑的荷载。在第二阶段,因为当叠合层混凝土达到设计强度后仍可能存在施工活荷载,且其产生的荷载效应可能超过使用阶段可变荷载产生的荷载效应,故应按这两种荷载效应中的较大值进行设计。
H.0.2 本条给出了预制构件和叠合构件的正截面受弯承载力的计算方法。当预制构件高度与叠合构件高度之比h1/h较小(较薄)时,预制构件正截面受弯承载力计算中可能出现ζ>ζb的情况,此时纵向受拉钢筋的强度fy、fpy,应该用应力值σs、σp代替σs、σp应按本规范第6.2.8条计算,也可取ζ=ζb进行计算。
H.0.3 由于二阶段受力叠合梁斜截面受剪承载力试验研究尚不充分,本规范规定叠合梁斜截面受剪承载力仍按普通钢筋混凝土梁受剪承载力公式计算。在预应力混凝土叠合梁中,由于预应力效应只影响预制构件,故在斜截面受剪承载力计算中暂不考虑预应力的有利影响。在受剪承载力计算中混凝土强度偏安全地取预制梁与叠合层中的较低者;同时受剪承载力应不低于预制梁的受剪承载力。
H.0.4 叠合构件叠合面有可能先于斜截面达到其受剪承载能力极限状态。叠合面受剪承载力计算公式是以剪摩擦传力模型为基础,根据叠合构件试验结果和剪摩擦试件试验结果给出的。叠合式受弯构件的箍筋应按斜截面受剪承载力计算和叠合面受剪承载力计算得出的较大值配置。
不配筋叠合面的受剪承载力离散性较大,故本规范用于这类叠合面的受剪承载力计算公式暂不与混凝土强度等级挂钩,这与国外规范的处理手法类似。
H.0.5、H.0.6 叠合式受弯构件经受施工阶段和使用阶段的不同受力状态,故预应力混凝土叠合受弯构件的抗裂要求应分别对预制构件和叠合构件进行抗裂验算。验算要求其受拉边缘的混凝土应力不大于预制构件的混凝土抗拉强度标准值。由于预制构件和叠合层可能选用强度等级不同的混凝土,故在正截面抗裂验算和斜截面抗裂验算中应按折算截面确定叠合后构件的弹性抵抗矩、惯性矩和面积矩。
H.0.7 由于叠合构件在施工阶段先以截面高度小的预制构件承担该阶段全部荷载,使得受拉钢筋中的应力比假定用叠合构件全截面承担同样荷载时大。这一现象通常称为“受拉钢筋应力超前”。
当叠合层混凝土达到强度从而形成叠合构件后,整个截面在使用阶段荷载作用下除去在受拉钢筋中产生应力增量和在受压区混凝土中首次产生压应力外,还会由于抵消预制构件受压区原有的压应力而在该部位形成附加拉力。该附加拉力虽然会在一定程度上减小受力钢筋中的应力超前现象,但仍使叠合构件与同样截面普通受弯构件相比钢筋拉应力及曲率偏大,并有可能使受拉钢筋在弯矩准永久值作用下过早达到屈服。这种情况在设计中应予防止。
为此,根据试验结果给出了公式计算的受拉钢筋应力控制条件。该条件属叠合受弯构件正常使用极限状态的附加验算条件。该验算条件与裂缝宽度控制条件和变形控制条件不能相互取代。
由于钢筋混凝土构件采用荷载效应的准永久组合,计算公式作了局部调整。
H.0.8 以普通钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算公式为基础,结合二阶段受力叠合受弯构件的特点,经局部调整,提出了用于钢筋混凝土叠合受弯构件的裂缝宽度计算公式。其中考虑到若第一阶段预制构件所受荷载相对较小,受拉区弯曲裂缝在第一阶段不一定出齐;在随后由叠合截面承受M2k时,由于叠合截面的ρte相对偏小,有可能使最终的裂缝间距偏大。因此当计算叠合式受弯构件的裂缝间距时,应对裂缝间距乘以扩大系数1.05。这相当于将本规范公式(7.1.2—1)中的αcr由普通钢筋混凝土构件的1.9增大到2.0,由预应力混凝土构件的1.5增大到1.6。此外,还要用ρtelσslk+ρteσs2k取代普通钢筋混凝土梁ψ计算公式中的ρteσsk,以近似考虑叠合构件二阶段受力特点。
由于钢筋混凝土构件与预应力混凝土构件在计算正常使用极限状态后的裂缝宽度与挠度时,采用了不同的荷载效应组合,故分列公式表达裂缝宽度的计算。
H.0.9 叠合受弯构件的挠度计算方法同前,本条给出了刚度B的计算方法。其考虑了二阶段受力的特征且按荷载效应准永久组合或标准组合并考虑荷载长期作用影响。该公式是在假定荷载对挠度的长期影响均发生在受力第二阶段的前提下,根据第一阶段和第二阶段的弯矩曲率关系导出的。
同样,由于钢筋混凝土构件与预应力混凝土构件在计算正常使用极限状态后的裂缝宽度与挠度时,采用了不同的荷载效应组合,故分列公式表达刚度的计算。
H.0.10~H.0.12 钢筋混凝土二阶段受力叠合受弯构件第二阶段短期刚度是在一般钢筋混凝土受弯构件短期刚度计算公式的基础上考虑了二阶段受力对叠合截面的受压区混凝土应力形成的滞后效应后经简化得出的。对要求不出现裂缝的预应力混凝土二阶段受力叠合受弯构件,第二阶段短期刚度公式中的系数0.7是根据试验结果确定的。
对负弯矩区段内第二阶段的短期刚度和使用阶段的预应力反拱值,给出了计算原则。
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
J.0.1 在后张法构件中,应计算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。


附录K 与时间相关的预应力损失
K.0.1 混凝土收缩和徐变引起预应力筋的预应力损失终极值可按下列规定计算:
K.0.1、K.0.2 考虑预加力时的龄期、理论厚度等多种因素影响的混凝土收缩、徐变引起的预应力损失计算方法,是参考“部分预应力混凝土结构设计建议”的计算方法,并经过与本规范公式(10.2.5—1)~公式(10.2.5—4)计算结果分析比较后给出的。所采用的方法考虑了普通钢筋对混凝土收缩、徐变所引起预应力损失的影响,考虑预应力筋松弛对徐变损失计算值的影响,将徐变损失项按0.9折减。考虑预加力时的龄期、理论厚度影响的混凝土收缩应变和徐变系数终极值,系根据欧洲规范EN1992-2:《混凝土结构设计第1部分:总原则和对建筑结构的规定》提供的公式计算得出的。所列计算结果一般适用于周围空气相对湿度RH为40%~70%和70%~99%,温度为-20℃~+40℃,由一般的硅酸盐类水泥或快硬水泥配制而成的强度等级为C30~C50混凝土。在年平均相对湿度低于40%的条件下使用的结构,收缩应变和徐变系数终极值应增加30%。当无可靠资料时,混凝土收缩应变和徐变系数终极值可按表K.0.1—1及表K.0.1—2采用。对泵送混凝土,其收缩和徐变引起的预应力损失值亦可根据实际情况采用其他可靠数据。松弛损失和收缩、徐变中间值系数取自现行行业标准《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB 10002.3。
本附录K所列混凝土收缩和徐变引起的预应力损失计算方法,供需要考虑施加预应力时混凝土龄期、理论厚度影响,以及需要计算松弛及收缩、徐变损失随时间变化中间值的重要工程设计使用。
欧洲规范EN 1992—2中有关混凝土收缩应变和徐变系数计算公式及计算结果如下:
1 收缩应变
本规范用词说明
1 为了便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件允许时首先这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 规范中指定应按其他有关标准、规范执行时,写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
1 《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153
2 《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068
3 《建筑结构荷载规范》GB 50009
4 《建筑抗震设计规范》GB 50011
5 《钢筋混凝土用钢》GB 1499
6 《预应力混凝土用钢丝》GB/T 5223
7 《预应力混凝土用钢绞线》GB/T 5224
8 《混凝土强度检验评定标准》GB/T 50107
9 《混凝土结构工程施工规范》GB 50666
10 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204