混凝土結構設計規(guī)范》9-11章白紹良.ppt

混凝土結構設計規(guī)范(GB50010-2002),第九章第十一章 主講： 白紹良 重慶大學土木工程學院 教授 博士生導師 混凝土結構設計規(guī)范（GB50010-2002）主要起草人 國際混凝土學會（fib）抗震設計委員會中方委員 中國標準化協會混凝土結構標準技術委員會副主任委員 混凝土、抗震、高規(guī)協調組成員 建設部工程建設標準強制性條文咨詢委員會委員,9. 構造規(guī)定 10.結構構件的基本規(guī)定 11.混凝土結構構件抗震設計,與第九章到第十一章有關的主要修訂特點,一、在綜合國力有所提高的背景下，為了提高結構質量，從安全性角度調整了涉及各本結構規(guī)范的一系列偏弱、偏緊的規(guī)定，使結構設計可靠度水準與修訂前相比適度提高。 二、為了提高結構質量和投資效益，使建筑物在更長時間內保有其使用價值，減小維修費用，提高了對結構耐久性的重視，并給出了一系列基本要求。 三、根據我國主導結構形式的變化和發(fā)展，提高了對結構整體設計思路、設計措施以及各類構造措施的重視，并給出了相應建議和規(guī)定。 四、反映了近年來已經逐步成熟的新材料、新技術和新的設計方法。,9.1 伸縮縫,本節(jié)實質性內容是盡可能減少由于混凝土收縮和溫度變化所引起的結構開裂。,越向遠端，結構構件（主要是豎向構件）中的彎矩、剪力越大；越向中間，水平構件（樓、屋蓋）中的拉力或壓力越大。,混凝土收縮與溫度降低有類似效果。,收縮內力主要發(fā)生在施工階段和使用階段初期； 溫度內力主要發(fā)生在使用階段(每年周期性,每天周期性)； 原規(guī)范伸縮縫間距主要著眼于控制溫度內力,也可以起控制正常收縮內力的作用。多年工程經驗證明, 控制效果良好。 近年來混凝土強度等級提高，水泥標號提高或用量增大，早強（后期強度增長明顯減?。⒏甙l(fā)熱量、高收縮。構件混凝土體量增大,周邊約束增強,進一步加大收縮內力。 若采取措施（材料、施工）降低收縮內力到正常水平，原規(guī)范規(guī)定仍可用。故表9.1.1保持原規(guī)范規(guī)定未變，但注意已將“可”改為“宜”。 局部條文變動： 1、增加了框架剪力墻、框架核心筒結構伸縮縫間距 規(guī)定（短肢剪力墻核心筒？）； 2、增加了外露結構伸縮縫間距的規(guī)定； 3、強調了有必要減小伸縮縫間距的情況。,超長結構（伸縮縫間距超過表9.1.1規(guī)定的結構） 根據國內成功工程經驗，必須選擇對應措施，其中可包括： 1、針對溫度、收縮內力的預應力措施(直線預應力筋); 2、根據溫度、收縮內力分布規(guī)律增設附加鋼筋； 3、施工階段利用后澆帶對結構進行分割（間距，后澆時 間，鋼筋最好斷開設搭接接頭，板、梁全斷開）； 4、其它減少收縮及溫度應力措施。 規(guī)范不限制這種突破，但相應措施由設計人裁定，因工程情況多樣，規(guī)范無法統一做出建議或規(guī)定。,9.2 混凝土保護層,保證鋼筋混凝土結構耐久性的幾項主要措施： 1、規(guī)定保護層混凝土必要厚度，在建筑物使用壽命內， 使表層混凝土碳化不致深入到鋼筋表面，以保持鋼筋 的堿性環(huán)境，防止由表層混凝土侵入的水和氧導致鋼 筋全面銹蝕。 2、控制裂縫寬度，防止鋼筋銹蝕從裂縫處開始，并沿鋼 筋蔓延。 3、防止混凝土凍融破壞。 4、防止混凝土的腐蝕破壞。,根據工程經驗適度增大了保護層厚度，分別按環(huán)境類別，構件類別和混凝土強度等級給出最小保護層厚度（且不小于鋼筋直徑）。,設計使用年限為100年的結構，保護層在表9.2.1規(guī)定的基礎上增大40%。保護層大于40mm時加附加鋼筋網。 懸臂梁（二、三類環(huán)境）注意對上部保護層的附加保護。,9.3 鋼筋錨固,受拉錨固長度用公式表達, 外形系數，見表9.3.1,（9.3.1-1）,適應鋼筋等級調整、混凝土強度等級調整及鋼筋表面形狀 變化。 HRB335、HRB400鋼筋直徑大于25mm時乘系數1.1（鋼筋肋高與直徑之比減?。?還氧涂層鋼筋（用于二、三、四類環(huán)境）乘系數1.25； 保護層厚度大于鋼筋直徑三倍且配箍時乘系數0.8； 確有把握時，錨固長度可按（需要）/（實配）比值折減，但抗震錨固長度不允許折減。,推薦三類機械錨固措施,錨固長度（至外端）取 。 配箍要求見規(guī)范。,(規(guī)范),9.4 鋼筋的連接,1、綁扎搭接 2、機械連接（鋼筋機械連接通用技術規(guī)程JGJ107） 焊接（鋼筋焊接及驗收規(guī)程JGJ18） 機械連接常用形式：直螺紋套筒接頭、錐螺紋套筒接 頭、擠壓套筒接頭。 搭接接頭面積百分率的放寬： 用增大搭接長度補償接頭剛度的退化。,式中為搭接長度修正系數，見規(guī)范表9.4.3。 明確了各類接頭“同一連接區(qū)段”的定義，用“同一連接區(qū)段”內有接頭的鋼筋計算接頭面積百分率。,（9.4.3）,(規(guī)范),9.5 縱向受力鋼筋最小配筋率,一、梁板類（受彎、偏拉類）構件受拉縱筋最小配筋率： 理論定義：受彎構件受拉區(qū)混凝土開裂后受拉鋼筋不致立即屈服。,目前預應力混凝土受彎構件即按此思路確定受拉鋼筋最小 配筋率。 鋼筋混凝土受彎構件GBJ10-89規(guī)范 C35時，min=0.15%， C40時，min=0.2%，遠低于上述要求。 本次修訂適度提高。,美國（ACI318）、歐洲（EC2）、新西蘭（NZS3101）大致符合理論定義。 中國GBJ10-89受原蘇聯規(guī)范影響，過低。 中國GB50010-2002適度提高，體現了與混凝土強度等級和鋼筋等級的關系，與英國規(guī)范（BS8100）水平相近。 ，但不低于0.2。,二、建筑物臥置于地基上的厚底板、水工構筑物底板、緊貼巖壁澆筑的厚墩墻 1、因混凝土收縮引起開裂（非荷載開裂）； 2、地基或巖體對混凝土收縮有一定阻力； 3、開裂后縱筋（低配筋率）能控制裂縫寬度(C20 C30， ，裂縫可控制在0.20.3mm)。GB50010-2002規(guī)定不小于0.15%。 （ACI318規(guī)范還建議當底板有荷載時（自重除外），配筋不低于計算需要量的1.3倍）。,三、柱縱筋的最小配筋率 作用： 1、混凝土受壓徐變引起的壓力重分布不致使縱筋過早 受壓屈服； 2、偏心受壓時混凝土徐變不致增加柱側向撓度過多； 3、保證必要的側向剛度； 4、大偏壓柱受拉區(qū)開裂后縱筋不致立即屈服； 5、與箍筋一起對受壓區(qū)混凝土形成必要約束。 美、日、新、澳：縱筋總配筋率不小于0.8%或1.0%； 歐洲(EC2)： (軸壓0.8%左右,大偏壓0.3%) GB50010-2002：由原規(guī)范的全部縱筋不小于0.4%提高到全部縱筋不小于0.6%（400級鋼筋0.5%，C60及以上混凝土0.7%），單邊不小于0.2%。,9.6 預應力混凝土構件的構造規(guī)定,根據預應力先張法和后張法鋼筋選材的變化將構造調整為針對高強鋼絲、三股及七股鋼絞線以及熱處理鋼筋。具體規(guī)定無原則性變化。 引入鋼絲的并筋措施，在確定其錨固長度及傳遞長度時用等效直徑（粘結性能略受影響）。,10.1 板,與原規(guī)范相比主要調整有： 第10.1.1條，根據工程經驗增加了構造最小板厚的條文（表10.1.1）。這只是板厚下限，合理板厚應按所受內力下的強度及變形要求以及其它要求（如防火、人防）綜合確定。 第10.1.2條，注意當板長寬比在2.0到3.0之間時，沿長邊方向的配筋最好按計算確定，如不計算，應在構造配筋基礎上適當加強。 第10.1.3條，注意支座負彎矩鋼筋是否具有足夠延伸長度。不能盲目使用手冊或經驗（注意不等跨連續(xù)梁和各跨不等荷載連續(xù)板以及活荷載/恒載比值大的多跨連續(xù)板）。 第10.1.7條第1款，增加板與周邊梁、墻整體連接時支座構造負彎矩筋的規(guī)定。 注意板角配筋及柱伸入板內周邊的配筋。,第10.1.8條增加了分布筋的數量；注意在集中荷載較大處增大分布筋數量。 對于溫度、收縮應力較大部位的基本思路： 1、 受力鋼筋可以起一定作用（收縮應力作用時樓面活荷 載尚未充分作用）； 2、 注意在配筋空缺處補足溫度、收縮筋； 3、 給出了溫度、收縮筋最低數量建議； 4、 注意溫度、收縮筋在周邊構件中的錨固及相互搭接 （按接近充分受力考慮）。,臥置于地基上的基礎底板，當板厚大于2m時，在板厚中部加平行板面鋼筋網。 目的：保證厚板抗剪強度。 （建議剪力小時可不加，并給出剪力小的界限。）,10.2 梁,10.2.3 連續(xù)梁支座負彎矩受拉鋼筋的延伸長度 作用剪力較小時： 從充分利用截面伸出足夠錨固長度（1.2la）； 從不需要截面伸出必要構造長度（20d）； 作用剪力較大時： 考慮斜裂縫出現后上部縱筋的內力重分布； 錨固長度加長（1.2 la + h0）； 構造長度加長（20 d，h0）；增加h0以考慮工 程中常見的截面較高梁的特點。 當負彎矩區(qū)過長時，因出現斜裂縫的區(qū)域向跨中擴展, 延伸長度進一步加大。錨固長度( 1.2 la + 1.7h0 ），構造長度（20 d，1.3h0）。,10.2.4 懸臂梁負彎矩筋 不宜在懸臂長度內截斷，伸至梁端下彎。 可分批向下彎折，錨固在下邊緣。,10.2.5 調整受扭縱筋最小配筋率,當,時 取 ；,（受彎 ）,受扭縱筋沿周邊均勻對稱布置原則； 受扭縱筋在梁端按充分受拉錨固的原則； 彎、扭縱筋沿相應截面邊緣數量相加的原則。,10.2.6 給出對梁端按簡支計算但實際受部分約束時的支座上 部構造配筋。,10.2.10 調整了受剪箍筋最小配箍率 彎剪扭箍筋最小配箍率 復合箍筋截面內部箍肢不應計入受扭箍筋； 受扭箍筋端部采用與抗震箍筋相同的做法（135，平直段10d）。,10.2.13 梁截面高度范圍內受力時的附加橫向鋼筋 作用： 1、彌補間接加載抗剪能力的降低； 2、防止發(fā)生局部拉脫。 注意，是在原有抗剪箍筋基礎上附加的橫向鋼筋。,10.2.16 增加了對梁側邊構造鋼筋最小配筋量的規(guī)定,時：單側 0.001bhw，雙側 0.002bhw,溫度、收縮應力偏大時應進一步增大； 間距不小于200mm（不小于150mm阻裂更有效）。,近期此類部位出現質量問題較多，主要原因： 1、主次梁上荷載確定不準確，次梁荷載估計偏?。?2、附加橫向鋼筋不足。 注意附加鋼筋合理布置寬度( 對寬扁梁偏大)。,10.3 柱,10.3.1 補充了圓柱縱筋最小根數的規(guī)定,10.3.2 補充圓柱箍筋做法,縱筋配筋率大于3%時，可用一般封閉箍（抗震做法）， 也可用焊接箍（保證焊接質量）,10.4 梁柱節(jié)點,國內各類節(jié)點足尺或近足尺靜力及抗震試驗已有200余個。國外數量更大，工程經驗積累已反映在國家通用圖集中，有條件單列一節(jié)作出較全面規(guī)定。 10.4.1 中間層端節(jié)點 梁筋直錨長度不小于la，規(guī)定伸過柱中線5d（大截面柱）； 梁筋帶90彎折錨固端； 水平投影長度由0.45 la減為0.4 la （有較充分試驗依據，與 日、美規(guī)范相同）； 取消了彎弧內側加橫向短筋時水平投影長度可乘0.85的規(guī) 定（試驗證明橫向短筋起不了改善粘結性能的作用）。 （10.4.6條節(jié)點箍筋按柱筋構造規(guī)定，但間距不大于250mm。）,(規(guī)范),10.4.2 中間層中節(jié)點,3、充分受壓 按受壓錨固，亦可在節(jié)點以外搭接,上部梁筋貫穿支座 下部梁筋根據受力狀態(tài)三種做法： 1、不考慮受力，錨固按簡支 情況取 ； 2、充分受拉；,(規(guī)范),10.4.3 柱縱筋貫穿節(jié)點，不在節(jié)點內設接頭。,10.4.3 頂層中間節(jié)點 增加頂層中節(jié)點柱筋錨固規(guī)定：直線錨固或帶90彎折錨固。后者豎向投影長度不小于0.5 la ，水平投影長度不小于12d。注意向外彎折的條件，注意有關建議。,10.4.4和10.4.5 頂層端節(jié)點 頂層端節(jié)點相當于90折梁，在負彎矩下梁、柱負彎矩鋼筋或者貫通，或者搭接。 規(guī)范給出兩種搭接方案（外上角彎弧不能過?。?上部梁筋用帶90彎折錨固端錨固是錯誤的。 下部梁筋在節(jié)點中的錨固同中間層中間節(jié)點。 內側柱筋錨固要求在無正彎矩作用時可適當放松。 節(jié)點內箍筋按受拉搭接區(qū)要求配置。 必須滿足梁、柱縱筋數量控制要求,（10.4.5）,10.5 墻,混凝土強度等級和最小截面尺寸規(guī)定未變。 截面設計規(guī)定未變（抗剪公式形式未能與第7章統一）。 ln /h2.5的洞口連梁抗剪按高規(guī)規(guī)定。 分布鋼筋配筋率： 一般0.2%（水平、豎向）； 重要部位（框架剪力墻結構中的剪力墻和框架核心筒結構中的核心筒墻體）宜適當提高； 溫度、收縮應力較大部位水平分布筋適當提高。 增加了縱、橫墻連接處水平分布筋的錨固或搭接規(guī)定。,10.6 疊合式受彎構件,大部分內容保持原規(guī)范未變。 預應力疊合梁、板的預制構件抗裂驗算改為邊緣拉應力不大于ftk。相應條文內容隨之修訂。,10.7 深受彎構件,簡支梁l0 /h2 連續(xù)梁l0 /h2.5,l0 /h5.0,（正截面、斜截面抗剪公式中統一用l0 /h=2.0）,正截面連續(xù)過渡,抗剪公式,隨著l0/h的減小，Vc增大，豎向分布筋作用減小，水平分布筋作用增大。,增加了柱伸至深梁頂的要求； 增加了連續(xù)深梁配筋構造； 增加了附加吊筋的規(guī)定； 增加了水平和豎向分布筋的錨固要求。 短梁構造 除按一般梁要求布置縱向構造鋼筋外，跨中 下部1/2高度、支座上部1/2高度縱向鋼筋適 當加強。,10.8 牛腿,適當減少了彎起鋼筋數量。 強調了牛腿上部水平受拉鋼筋的錨固(柱頂牛腿為搭接)。,10.9 預埋件,注意錨筋和吊環(huán)的強制性條文。,10.10 預制構件的連接,根據工程情況變化和積累的工程經驗改寫。,11 混凝土結構構件抗震設計,1999年12月 建設部“工程標準規(guī)范研討會”后，根據部領導及專家意見給出“依據我國國情，適當調整提高抗震設防標準”的指導性意見。 混凝土結構設計規(guī)范第11章和建筑抗震設計規(guī)范第6章規(guī)定的內容可以各有側重，但對相同問題的規(guī)定必須一致。 不同之處：建筑抗震設計規(guī)范第6.1.3條到第6.1.17條 的抗震措施混凝土規(guī)范不寫。 混凝土結構設計規(guī)范關于節(jié)點構造以及其 它某些構造規(guī)定以及各類構件抗震承載力計 算方法等內容抗震規(guī)范不寫。,抗震規(guī)范修訂對混凝土結構設計有重要影響的內容。 1. 設防等級由6、7、8、9度四級實質上改為六級。 水平地震影響系數最大值,2. 特征周期調大，中、長周期結構地震作用增大。 特征周期值（s）,3. 嚴格了層間彈性位移角限值,4. 增加了樓層最低水平地震剪力的強制性規(guī)定（第5.2.5條，對高層底部若干層起控制作用）。,11.1.2條 強制性條文 6度及6度以上地區(qū)建筑結構必須進行抗震設計，其中： 7、8、9度結構以及6度類場地較高結構（高于40m的鋼筋混凝土框架、高于60m的框架剪力墻、框架核心筒、全剪力墻、框支剪力墻、筒中筒）應進行多遇地震下的截面抗震驗算； 其它6度結構應符合有關抗震措施規(guī)定。,11.1.3條 現澆鋼筋混凝土房屋最大適用高度未變。增加了“部分框 支剪力墻結構”、“框架核心筒結構”和“筒中筒結構”的 規(guī)定。 抗震規(guī)范有“板柱抗震墻結構”，混凝土規(guī)范未寫，因 還有待積累經驗。 11.1.4條 抗震等級 除6度區(qū)高度分檔界限適當放松外，7、8、9度高度分檔 界限及抗震等級規(guī)定均有所加嚴。 請注意表11.1.4注中的有關規(guī)定。,11.1.5條 原規(guī)范“剪力墻底部”明確改為“底部加強部位”。具 體規(guī)定有修改。,較大值,較大值,較大值,較大值,11.1.7 鋼筋抗震錨固長度表達方式有調整，無實質性變化。 搭接接頭可用于一、二級抗震等級。 三類接頭方式均宜避開梁、柱端箍筋加密區(qū)，只有A級機 械連接可進入梁、柱端箍筋加密區(qū)，但有接頭鋼筋面積不 應超過全部鋼筋面積的50%。,11.2.1 規(guī)定混凝土強度等級上限 9度不宜超過C60； 8度不宜超過C70。 理由：1、高強混凝土脆性性質； 2、橫向變形小，箍筋約束作用明顯退化。 鋼筋屈服強度實側值/強度標準值1.3(不再分一、二級)。,11.3.2 梁的強剪弱彎措施,11.3.4 抗剪公式,11.3.6 梁的受拉縱筋最小配筋率相應調整為雙控。,11.4.2 強柱弱梁措施,新增反彎點不在層內時柱端彎矩按一、二、三級直接乘增大系數1.4、1.2和1.1。（第11.4.3條） 新增加底層柱底彎矩三級乘1.15。增加對框支柱柱頂彎矩增大的規(guī)定。（第11.4.3條）,11.4.4 柱的強剪弱彎措施,注意：新規(guī)范明確指出 和 是按強柱弱梁原則調整后的 柱上、下端彎矩。,11.4.511.4.6 框支柱有關規(guī)定（新加）。 11.4.7 框架角柱彎矩、剪力再調整（新加）。 11.4.8 重新調整了對 的規(guī)定，即?。?因“短柱”定義仍為2，這一調整使反彎點不在柱高范圍內 的較短柱不再成為“短柱”。 加嚴了2時的受剪截面限制條件。 抗剪公式調整原則與梁抗剪公式類似，但軸力項仍乘以0.8。,11.4.12 抗震框架柱最小配筋率適當調高。 11.4.16 柱的軸壓比限值 限值規(guī)定未調整； 增加了在混凝土強度偏高時降低軸壓比的規(guī)定； 增加了在配箍采用專門措施時（全高井字復合箍、全高復合螺旋箍、全高連續(xù)復合矩形螺旋箍）適當放松軸壓比的規(guī)定。 增加了在設有芯柱配筋時適當放寬軸壓比的規(guī)定。 11.4.17 柱端箍筋加密區(qū)的配箍率改用“配箍特征值”表示 （混凝土強度低于