施行日期:2 0 1 1 年 7 月 1 日
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。
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。
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》GB 50068的原则制定。本规范是对混凝土结构设计的基本要求。
1.0.4 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。
2 术语和符号
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 预应力筋 prestressing tendon and/or bar
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。
2.1.5 钢筋混凝土结构 reinforced concrete structure
配置受力普通钢筋的混凝土结构。
2.1.6 预应力混凝土结构 prestressed concrete structure
配置受力的预应力筋,通过张拉或其他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 precast 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,并在连接部位浇筑混凝土而形成整体受力的混凝土结构。
2.1.10 叠合构件 composite 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,以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
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,并通过放张预应力筋由粘结传递而建立预应力的混凝土结构。
2.1.14 后张法预应力混凝土结构 post-tensioned prestressed concrete structure
浇筑混凝土并达到规定强度后,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直接接触使预应力筋与混凝土之间相互粘结而建立预应力的混凝土结构。
2.1.17 结构缝 structural joint
根据结构设计需求而采取的分割混凝土结构间隔的总称。
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
受力钢筋依靠其表面与混凝土的粘结作用或端部构造的挤压作用而达到设计承受应力所需的长度。
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
截面弯矩与剪力和有效高度乘积的比值。
2.1.23 横向钢筋 transverse reinforcement
垂直于纵向受力钢筋的箍筋或间接钢筋。
2.2 符 号
3 基本设计规定
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、构件布置及传力途径;
2 作用及作用效应分析;
3 结构的极限状态设计;
4 结构及构件的构造、连接措施;
5 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。
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。
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、发生不适于继续承载的变形或因结构局部破坏而引发的连续倒塌;
2 正常使用极限状态:结构或结构构件达到正常使用的某项规定限值或耐久性能的某种规定状态。
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情况确定。
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。对现浇结构,必要时应考虑施工阶段的荷载。
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。
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。
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。
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、构件形式和布置;
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 宜采取减小偶然作用影响的措施。
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、使用功能要求,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对使用功能的不利影响;
3 可根据需要设置施工阶段的临时性结构缝。
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。
3.2.4 混凝土结构设计应符合节省材料、方便施工、降低能耗与保护环境的要求。
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,且倒塌可能引起严重后果的重要结构,宜进行防连续倒塌设计。
3.3.2 对持久设计状况、短暂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:
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;抗震设计应采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。
3.3.3 对二维、三维混凝土结构构件,当按弹性或弹塑性方法分析并以应力形式表达时,可将混凝土应力按区域等代成内力设计值,按本规范第3.3.2条进行计算;也可直接采用多轴强度准则进行设计验算。
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γ0取不小于1.0的数值;公式(3.3.2-2)中混凝土、钢筋的强度设计值fc、fs改用强度标准值fck、fyk(或fpyk)。
当进行结构防连续倒塌验算时,结构构件的承载力函数应按本规范第3.6节的原则确定。
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需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。
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,按下列规定进行正常使用极限状态验算:
1 对需要控制变形的构件,应进行变形验算;
2 对不允许出现裂缝的构件,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 对舒适度有要求的楼盖结构,应进行竖向自振频率验算。
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。
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,并均应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。
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。
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,且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。
2 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;
3 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,应按表中二a类环境的要求进行验算;在一类和二a类环境下需作疲劳验算的预应力混凝土吊车梁,应按裂缝控制等级不低于二级的构件进行验算;
4 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章的有关规定;
5 对于烟囱、筒仓和处于液体压力下的结构,其裂缝控制要求应符合专门标准的有关规定;
6 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;
7 表中的最大裂缝宽度限值为用于验算荷载作用引起的最大裂缝宽度。
1 住宅和公寓不宜低于5Hz;
2 办公楼和旅馆不宜低于4Hz;
3 大跨度公共建筑不宜低于3Hz。
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 提出对混凝土材料的耐久性基本要求;
3 确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度;
4 不同环境条件下的耐久性技术措施;
5 提出结构使用阶段的检测与维护要求。
注:对临时性的混凝土结构,可不考虑混凝土的耐久性要求。
3.5.2 混凝土结构暴露的环境类别应按表3.5.2的要求划分。
环境类别 | 条件 |
一类 | 室内干燥环境 ; 永久的无侵蚀性静水浸没环境。 |
二类 a | 室内潮湿环境; 非严寒和非寒冷地区的露天环境; 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; 寒冷和严寒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。 |
二类 b | 干湿交替环境; 水位频繁变动环境,严寒和寒冷地区的露天环境; 严寒和寒冷地区的冰冻线以上与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境。 |
三类 a | 严寒和寒冷地区冬季水位冰冻区环境;受除冰盐影响环境;海风环境。 |
三类 b | 盐渍土环境;受除冰盐作用环境;海岸环境。 |
四类 | 海水环境。 |
五类 | 受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境。 |
2 严寒和寒冷地区的划分应符合现行国家标准《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 受除冰盐影响环境是指受到除冰盐盐雾影响的环境;受除冰盐作用环境是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;
5 暴露的环境是指混凝土结构表面所处的环境。
环境类别 | 最大水胶比 | 最低强度等级 | 最大Cl–% | 最大碱含量 |
一 | 0.60 | C20 | 0.30 | 无限制 |
二类 a | 0.55 | C25 | 0.20 | 3.0 |
二类 b | 0.50(0.55) | C30(C25) | 0.15 | 3.0 |
三类 a | 0.45(0.50) | C35(C30) | 0.15 | 3.0 |
三类 b | 0.40 | C30 | 0.1 | 3.0 |
2 预应力构件混凝土中的最大氯离子含量为0.06%;其最低混凝土强度等级宜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;
6 当使用非碱活性骨料时,对混凝土中的碱含量可不作限制。
3.5.4 混凝土结构及构件尚应采取下列耐久性技术措施:
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、孔道灌浆、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,或在其上表面增设防护层;
5 处于二、三类环境中的结构构件,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,对于后张预应力混凝土外露金属锚具,其防护要求见本规范第10.3.13条;
6 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。
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0.06%;
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;
4 混凝土保护层厚度应符合本规范第8.2.1条的规定;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。
1 建立定期检测、维修制度;
2 设计中可更换的混凝土构件应按规定更换;
3 构件表面的防护层,应按规定维护或更换;
4 结构出现可见的耐久性缺陷时,应及时进行处理。
3.6 防连续倒塌设计原则
3.6.1 混凝土结构防连续倒塌设计宜符合下列要求:
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,布置备用的传力途径;
4 增强疏散通道、避难空间等重要结构构件及关键传力部位的承载力和变形性能;
5 配置贯通水平、竖向构件的钢筋,并与周边构件可靠地锚固;
6 设置结构缝,控制可能发生连续倒塌的范围。
3.6.2 重要结构的防连续倒塌设计可采用下列方法:
1 局部加强法:提高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的安全储备,也可直接考虑偶然作用进行设计。
2 拉结构件法:在结构局部竖向构件失效的条件下,可根据具体情况分别按梁-拉结模型、悬索-拉结模型和悬臂-拉结模型进行承载力验算,维持结构的整体稳固性。
3 拆除构件法:按一定规则拆除结构的主要受力构件,验算剩余结构体系的极限承载力;也可采用倒塌全过程分析进行设计。
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。在抗力函数的计算中,混凝土强度取强度标准值fck;普通钢筋强度取极限强度标准值fstk,预应力筋强度取极限强度标准值fptk并考虑锚具的影响。宜考虑偶然作用下结构倒塌对结构几何参数的影响。必要时尚应考虑材料性能在动力作用下的强化和脆性,并取相应的强度特征值。
3.7 既有结构设计原则
3.7.1 既有结构延长使用年限、改变用途、改建、扩建或需要进行加固、修复等,均应对其进行评定、验算或重新设计。
3.7.2 对既有结构进行安全性、适用性、耐久性及抗灾害能力评定时,应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的原则要求,并应符合下列规定:
1 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;
2 既有结构改变用途或延长使用年限时,承载能力极限状态验算宜符合本规范的有关规定;
3 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;
4 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;
5 必要时可对使用功能作相应的调整,提出限制使用的要求。
3.7.3 既有结构的设计应符合下列规定:
1 应优化结构方案,保证结构的整体稳固性;
2 荷载可按现行规范的规定确定,也可根据使用功能作适当的调整;
3 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;
4 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;
5 应考虑既有结构的承载历史及施工状态的影响;对二阶段成形的叠合构件,可按本规范第9.5节的规定进行设计。
4 材 料
4.1 混凝土
4.1.1 混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作、养护的边长为150mm的立方体试件,在28d或设计规定龄期以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值。
4.1.2 素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15;钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20;采用强度等级400MPa及以上的钢筋时,混凝土强度等级不应低于C25。
预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40,且不应低于C30。
承受重复荷载的钢筋混凝土构件,混凝土强度等级不应低于C30。
4.1.3 混凝土轴心抗压强度的标准值fck应按表4.1.3-1采用;轴心抗拉强度的标准值ftk应按表4.1.3-2采用。
强 度 |
混 凝 土 强 度 等 级 | |||||||||||||
C15 | C20 | C25 | C30 | C35 | C40 | C45 | C50 | C55 | C60 | C65 | C70 | C75 | C80 | |
fck | 10.0 | 13.4 | 16.7 | 20.1 | 23.4 | 26.8 | 29.6 | 32.4 | 35.5 | 38.5 | 41.5 | 44.5 | 47.4 | 50.2 |
强 度 |
混凝土强度等级 | |||||||||||||
C15 | C20 | C25 | C30 | C35 | C40 | C45 | C50 | C55 | C60 | C65 | C70 | C75 | C80 | |
ftk | 1.27 | 1.54 | 1.78 | 2.01 | 2.20 | 2.39 | 2.51 | 2.64 | 2.74 | 2.85 | 2.93 | 2.99 | 3.05 | 3.11 |
强 度 |
混凝土强度等级 | |||||||||||||
C15 | C20 | C25 | C30 | C35 | C40 | C45 | C50 | C55 | C60 | C65 | C70 | C75 | C80 | |
fc | 7.2 | 9.6 | 11.9 | 14.3 | 16.7 | 19.1 | 21.1 | 23.1 | 25.3 | 27.5 | 29.7 | 31.8 | 33.8 | 35.9 |
强 度 |
混凝土强度等级 | |||||||||||||
C15 | C20 | C25 | C30 | C35 | C40 | C45 | C50 | C55 | C60 | C65 | C70 | C75 | C80 | |
ft | 0.91 | 1.10 | 1.27 | 1.43 | 1.57 | 1.71 | 1.80 | 1.89 | 1.96 | 2.04 | 2.09 | 2.14 | 2.18 | 2.22 |
混凝土的剪切变形模量GC可按相应弹性模量值的40%采用。
混凝土泊松比vc可按0.2采用。
强度 | C15 | C20 | C25 | C30 | C35 | C40 | C45 | C50 | C55 | C60 | C65 | C70 | C75 | C80 |
Ec | 2.20 | 2.55 | 2.80 | 3.00 | 3.15 | 3.25 | 3.25 | 3.35 | 3.45 | 3.55 | 3.60 | 3.65 | 3.70 | 3.80 |
2 当混凝土中掺有大量矿物掺合料时,弹性模量可按规定龄期根据实测数据确定。
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·℃)。
4.2 钢 筋
4.2.1 混凝土结构的钢筋应按下列规定选用:
1 纵向受力普通钢筋可采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500、HRB335、RRB400、HPB300钢筋;梁、柱和斜撑构件的纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋。
2 箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HRB335、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋。
3 预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。
4.2.2 钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。普通钢筋的屈服强度标准值fyk、极限强度标准值fstk应按表4.2.2-1采用;预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋的极限强度标准值fptk及屈服强度标准值fpyk应按表4.2.2-2采用。
牌号 | 符号 | 公称直径 d(mm) |
屈服强度标准值 fyk(N/mm2) |
极限强度标准值 fstk(N/mm2) |
HPB300 | 6~14 | 300 | 420 | |
HRB335 | 6~14 | 335 | 455 | |
HRB400 | 6~50 | 400 | 540 | |
HRBF400 | ||||
RRB400 | ||||
HRB500 | 6~50 | 500 | 630 | |
HRBF500 |
对轴心受压构件,当采用HRB500、HRBF500钢筋时,钢筋的抗压强度设计值 应取400N/ mm² 。横向钢筋的抗拉强度设计值fyv应按表中fy的数值采用;当用作受剪、受扭、受冲切承载力计算时,其数值大于360N/mm²时应取360N/mm²。
种 类 | 抗拉强度设计值 fy | 抗压强度设计值 fy’ |
HPB300 | 270 | 270 |
HRB335 | 300 | 300 |
HRB400、HRBF400、RRB400 | 360 | 360 |
HRB500、HRBF500 | 435 | 435 |
牌号或种类 | Es |
HPB300 | 2.10 |
HRB335、HRB400、HRB500 HRBF400、HRBF500、RRB400 预应力螺纹钢筋 |
2.00 |
消除应力钢丝、中强度预应力钢丝 | 2.05 |
钢绞线 | 1.95 |
5 结构分析
6 承载能力极限状态计算
7 正常使用极限状态验算
8 构造规定
8.1 伸缩缝
8.1.1 钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距可按表8.1.1确定。
结构类别
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施工方法
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室内或土中
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露天
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排架结构
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装配式
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100
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70
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框架结构
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装配式
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75
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60
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现浇式
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55
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35
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剪力墙结构
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装配式
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65
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40
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现浇式
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45
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30
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挡土墙、地下室墙壁
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装配式
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40
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30
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现浇式
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30
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20
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2 框架-剪力墙结构或框架-核心筒结构房屋的伸缩缝间距,可根据结构的具体情况取表中框架结构与剪力墙结构之间的数值;
3 当屋面无保温或隔热措施时,框架结构、剪力墙结构的伸缩缝间距宜按表中露天栏的数值取用;
4 现浇挑檐、雨罩等外露结构的局部伸缩缝间距不宜大于12m。
1 柱高(从基础顶面算起)低于8m的排架结构;
2 屋面无保温、隔热措施的排架结构;
3 位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构或经常处于高温作用下的结构;
4 采用滑模类工艺施工的各类墙体结构;
5 混凝土材料收缩较大,施工期外露时间较长的结构。
1 采取减小混凝土收缩或温度变化的措施;
2 采用专门的预加应力或增配构造钢筋的措施;
3 采用低收缩混凝土材料,采取跳仓浇筑、后浇带、控制缝等施工方法,并加强施工养护。
当伸缩缝间距增大较多时,尚应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响。
8.2 混凝土保护层
8.2.1 构件中普通钢筋及预应力筋的混凝土保护层厚度应满足下列要求。
1 构件中受力钢筋的保护层厚度不应小于钢筋的公称直径d;
2 设计使用年限为50年的混凝土结构,最外层钢筋的保护层厚度应符合表8.2.1的规定;设计使用年限为100年的混凝土结构,最外层钢筋的保护层厚度不应小于表8.2.1中数值的1.4倍。
环境类别 | 板、墙、壳 | 梁、柱、杆 |
一 | 15 | 20 |
二a | 20 | 25 |
二b | 25 | 35 |
三a | 30 | 40 |
三b | 40 | 50 |
2 钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层,基础中钢筋的混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起,且不应小于40mm。
1 构件表面有可靠的防护层;
2 采用工厂化生产的预制构件;
3 在混凝土中掺加阻锈剂或采用阴极保护处理等防锈措施;
4 当对地下室墙体采取可靠的建筑防水做法或防护措施时,与土层接触一侧钢筋的保护层厚度可适当减少,但不应小于25mm。
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
9.1.1 混凝土板按下列原则进行计算:
1 两对边支承的板应按单向板计算;
2 四边支承的板应按下列规定计算:
1)当长边与短边长度之比不大于2.0时,应按双向板计算;
2)当长边与短边长度之比大于2.0,但小于3.0时,宜按双向板计算;
3)当长边与短边长度之比不小于3.0时,宜按沿短边方向受力的单向板计算,并应沿长边方向布置构造钢筋。
9.1.2 现浇混凝土板的尺寸宜符合下列规定:
1 板的跨厚比:钢筋混凝土单向板不大于30,双向板不大于40;无梁支承的有柱帽板不大于35,无梁支承的无柱帽板不大于30。预应力板可适当增加;当板的荷载、跨度较大时宜适当减小。
2 现浇钢筋混凝土板的厚度不应小于表9.1.2规定的数值。
板的类别 | 最小厚度 | |
单向板 | 屋面板 | 60 |
民用建筑楼板 | 60 | |
工业建筑楼板 | 70 | |
行车道下的楼板 | 80 | |
双向板 | 80 | |
密肋板 | 面板 | 50 |
肋高 | 250 | |
悬臂板 | 板的悬臂长度≤500mm | 60 |
板的悬臂长度>500mm | 80 | |
无梁楼板 | 150 | |
现浇空心楼盖 | 200 |
采用箱形内孔时,顶板厚度不应小于肋间净距的1/15且不应小于50mm。当底板配置受力钢筋时,其厚度不应小于50mm。内孔间肋宽与内孔高度比不宜小于1/4,且肋宽不应小于60mm,对预应力板不应小于80mm。
采用管形内孔时,孔顶、孔底板厚均不应小于40mm,肋宽与内孔径之比不宜小于1/5,且肋宽不应小于50mm,对预应力板不应小于60mm。
1 钢筋直径不宜小于8mm,间距不宜大于200mm,且单位宽度内的配筋面积不宜小于跨中相应方向板底钢筋截面面积的1/3。与混凝土梁、混凝土墙整体浇筑单向板的非受力方向,钢筋截面面积尚不宜小于受力方向跨中板底钢筋截面面积的1/3。
2 钢筋从混凝土梁边、柱边、墙边伸入板内的长度不宜小于l0/4,砌体墙支座处钢筋伸入板内的长度不宜小于l0/7,其中计算跨度l0对单向板按受力方向考虑,对双向板按短边方向考虑。
3 在楼板角部,宜沿两个方向正交、斜向平行或放射状布置附加钢筋。
4 钢筋应在梁内、墙内或柱内可靠锚固。
当有实践经验或可靠措施时,预制单向板的分布钢筋可不受本条的限制。
楼板平面的瓶颈部位宜适当增加板厚和配筋。沿板的洞边、凹角部位宜加配防裂构造钢筋,并采取可靠的锚固措施。
1 板的厚度不应小于150mm;
2 按计算所需的箍筋及相应的架立钢筋应配置在与45°冲切破坏锥面相交的范围内,且从集中荷载作用面或柱截面边缘向外的分布长度不应小于1.5h0(图9.1.11a);箍筋直径不应小于6mm,且应做成封闭式,间距不应大于h0/3,且不应大于100m;
9.2 梁
9.2.1 梁的纵向受力钢筋应符合下列规定:
1 伸入梁支座范围内的钢筋不应少于2根。
2 梁高不小于300mm时,钢筋直径不应小于10mm;梁高小于300mm时,钢筋直径不应小于8mm。
3 梁上部钢筋水平方向的净间距不应小于30mm和1.5d;梁下部钢筋水平方向的净间距不应小于25mm和d。当下部钢筋多于2层时,2层以上钢筋水平方向的中距应比下面2层的中距增大一倍;各层钢筋之间的净间距不应小于25mm和d,d为钢筋的最大直径。
4 在梁的配筋密集区域宜采用并筋的配筋形式。
9.2.2 钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向受力钢筋,从支座边缘算起伸入支座内的锚固长度应符合下列规定:
1 当V不大于0.7ftbh0时,不小于5d;当V大于0.7ftbh0时,对带肋钢筋不小于12d,对光圆钢筋不小于15d,d为钢筋的最大直径;
2 如纵向受力钢筋伸入梁支座范围内的锚固长度不符合本条第1款要求时,可采取弯钩或机械锚固措施,并应满足本规范第8.3.3条的规定;
3 支承在砌体结构上的钢筋混凝土独立梁,在纵向受力钢筋的锚固长度范围内应配置不少于2个箍筋,其直径不宜小于d/4,d为纵向受力钢筋的最大直径;间距不宜大于10d,当采取机械锚固措施时箍筋间距尚不宜大于5d,d为纵向受力钢筋的最小直径。
注:混凝土强度等级为C25及以下的简支梁和连续梁的简支端,当距支座边1.5h范围内作用有集中荷载,且V大于0.7ftbh0时,对带肋钢筋宜采取有效的锚固措施,或取锚固长度不小于15d,d为锚固钢筋的直径。
9.2.3 钢筋混凝土梁支座截面负弯矩纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断,当需要截断时,应符合以下规定:
1 当V不大于0.7ftbh0时,应延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面以外不小于20d处截断,且从该钢筋强度充分利用截面伸出的长度不应小于1.2la;
2 当V大于0.7ftbh0时,应延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面以外不小于h0且不小于20d处截断,且从该钢筋强度充分利用截面伸出的长度不应小于1.2la与h0之和;
3 若按本条第1、2款确定的截断点仍位于负弯矩对应的受拉区内,则应延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面以外不小于1.3h0且不小于20d处截断,且从该钢筋强度充分利用截面伸出的长度不应小于1.2la与1.7h0之和。
9.2.4 在钢筋混凝土悬臂梁中,应有不少于2根上部钢筋伸至悬臂梁外端,并向下弯折不小于12d;其余钢筋不应在梁的上部截断,而应按本规范第9.2.8条规定的弯起点位置向下弯折,并按本规范第9.2.7条的规定在梁的下边锚固。
9.2.5 梁内受扭纵向钢筋的最小配筋率ρtl,min应符合下列规定:
在弯剪扭构件中,配置在截面弯曲受拉边的纵向受力钢筋,其截面面积不应小于按本规范第8.5.1条规定的受弯构件受拉钢筋最小配筋率计算的钢筋截面面积与按本条受扭纵向钢筋配筋率计算并分配到弯曲受拉边的钢筋截面面积之和。
1 当梁端按简支计算但实际受到部分约束时,应在支座区上部设置纵向构造钢筋。其截面面积不应小于梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积的1/4,且不应少于2根。该纵向构造钢筋自支座边缘向跨内伸出的长度不应小于l0/5,l0为梁的计算跨度。
2 对架立钢筋,当梁的跨度小于4m时,直径不宜小于8mm;当梁的跨度为4m~6m时,直径不应小于10mm;当梁的跨度大于6m时,直径不宜小于12mm。
当采用弯起钢筋时,弯起角宜取45°或60°;在弯终点外应留有平行于梁轴线方向的锚固长度,且在受拉区不应小于20d,在受压区不应小于10d,d为弯起钢筋的直径;梁底层钢筋中的角部钢筋不应弯起,顶层钢筋中的角部钢筋不应弯下。
1 按承载力计算不需要箍筋的梁,当截面高度大于300mm时,应沿梁全长设置构造箍筋;当截面高度h=150mm~300mm时,可仅在构件端部l0/4范围内设置构造箍筋,l0为跨度。但当在构件中部l0/2范围内有集中荷载作用时,则应沿梁全长设置箍筋。当截面高度小于150mm时,可以不设置箍筋。
2 截面高度大于800mm的梁,箍筋直径不宜小于8mm;对截面高度不大于800mm的梁,不宜小于6mm。梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时,箍筋直径尚不应小于d/4,d为受压钢筋最大直径。
梁高 h | V>0.7ftbh0+0.05Np0 | V≤0.7ftbh0+0.05Np0 |
150<h≤300 | 150 | 200 |
300<h≤500 | 200 | 300 |
500<h≤800 | 250 | 350 |
h>800 | 300 | 400 |
1)箍筋应做成封闭式,且弯钩直线段长度不应小于5d,d为箍筋直径。
2)箍筋的间距不应大于15d,并不应大于400mm。当一层内的纵向受压钢筋多于5根且直径大于18mm时,箍筋间距不应大于10d,d为纵向受压钢筋的最小直径。
3)当梁的宽度大于400mm且一层内的纵向受压钢筋多于3根时,或当梁的宽度不大于400mm但一层内的纵向受压钢筋多于4根时,应设置复合箍筋。
箍筋间距应符合本规范表9.2.9的规定,其中受扭所需的箍筋应做成封闭式,且应沿截面周边布置。当采用复合箍筋时,位于截面内部的箍筋不应计入受扭所需的箍筋面积。受扭所需箍筋的末端应做成135°弯钩,弯钩端头平直段长度不应小于10d,d为箍筋直径。
在超静定结构中,考虑协调扭转而配置的箍筋,其间距不宜大于0.75b,此处b按本规范第6.4.1条的规定取用,但对箱形截面构件,b均应以bh代替。
9.2.11 位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载,应全部由附加横向钢筋承担;附加横向钢筋宜采用箍筋。
箍筋应布置在长度为2h1与3b之和的范围内(图9.2.11)。当采用吊筋时,弯起段应伸至梁的上边缘,且末端水平段长度不应小于本规范第9.2.7条的规定。
附加横向钢筋所需的总截面面积应符合下列规定:
1 表层钢筋宜采用焊接网片,其直径不宜大于8mm,间距不应大于150mm;网片应配置在梁底和梁侧,梁侧的网片钢筋应延伸至梁高的2/3处。
2 两个方向上表层网片钢筋的截面积均不应小于相应混凝土保护层(图9.2.15阴影部分)面积的1%。
9.7 预埋件及连接件
9.7.1 受力预埋件的锚板宜采用Q235、Q345级钢,锚板厚度应根据受力情况计算确定,且不宜小于锚筋直径的60%;受拉和受弯预埋件的锚板厚度尚宜大于b/8,b为锚筋的间距。
受力预埋件的锚筋应采用HRB400或HPB300钢筋,不应采用冷加工钢筋。
直锚筋与锚板应采用T形焊接。当锚筋直径不大于20mm时宜采用压力埋弧焊;当锚筋直径大于20mm时宜采用穿孔塞焊。当采用手工焊时,焊缝高度不宜小于6mm,且对300MPa级钢筋不宜小于0.5d,对其他钢筋不宜小于0.6d,d为锚筋的直径。
9.7.2 由锚板和对称配置的直锚筋所组成的受力预埋件(图9.7.2),其锚筋的总截面面积As应符合下列规定:
1 当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时,应按下列两个公式计算,并取其中的较大值:
预埋件的受力直锚筋直径不宜小于8mm,且不宜大于25mm。直锚筋数量不宜少于4根,且不宜多于4排;受剪预埋件的直锚筋可采用2根。
对受拉和受弯预埋件(图9.7.2),其锚筋的间距b、b1和锚筋至构件边缘的距离c、c1,均不应小于3d和45mm。
对受剪预埋件(图9.7.2),其锚筋的间距b及b1不应大于300mm,且b1不应小于6d和70mm;锚筋至构件边缘的距离c1不应小于6d和70mm,b、c均不应小于3d和45mm。
受拉直锚筋和弯折锚筋的锚固长度不应小于本规范第8.3.1条规定的受拉钢筋锚固长度;当锚筋采用HPB300级钢筋时末端还应有弯钩。当无法满足锚固长度的要求时,应采取其他有效的锚固措施。受剪和受压直锚筋的锚固长度不应小于15d,d为锚筋的直径。
内埋式螺母或内埋式吊杆的设计与构造,应满足起吊方便和吊装安全的要求。专用内埋式螺母或内埋式吊杆及配套的吊具,应根据相应的产品标准和应用技术规定选用。
1 吊环锚入混凝土中的深度不应小于30d并应焊接或绑扎在钢筋骨架上,d为吊环钢筋或圆钢的直径。
2 应验算在荷载标准值作用下的吊环应力,验算时每个吊环可按两个截面计算。对HPB300钢筋,吊环应力不应大于65N/mm² ;对Q235B圆钢,吊环应力不应大于50N/mm² 。
3 当在一个构件上设有4个吊环时,应按3个吊环进行计算。