《混凝土结构设计规范》GB50010.docx

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《混凝土结构设计规范》GB50010

目

录

♦前言

♦第一章概论

♦第二章术语与符号

♦第三章基本设计规定

♦第四章混凝土结构的材料

♦第五章结构分析

♦第六章受弯构件正截面承载力计算

♦第七章受弯构件斜截面承载力计算

♦第八章受压构件承载力计算

♦第九章受拉构件承载力计算

♦第十章受扭构件承载力计算

♦第十一章正常使用极限状态验算

♦第十二章预应力混凝土构件

♦第十三章基本构造规定

♦第十四章结构构件的构造规定

前言

♦新的《混凝土结构设计规范》GB50010-2002经过四年多的修订已经于2002年4月1日起施行；

♦新规范仍采用以分项系数表达的概率极限状态设计方法；

♦为适应加入世贸以后与国际接轨，与国内其他规范协调一致，适当提高了结构的安全度，增加和改动了不少内容。

第一章概论

♦修订经过

♦修订原则

♦修订内容

♦试设计分析

第一节修订经过

♦规范的修订由中国建筑科学研究所主持，参加修订工作的单位17个，成员27名，主编李明顺，副主编徐有邻；

♦修订工作历时四年半，召开全体会议七次，大小专题研讨会五十五次，与相关规范协调会八次，参与结构设计可靠度研讨会四次；

♦1997年6月开始修订，1998年提出规范修订初稿，1999年提出规范征求意见稿，向全国116个单位征求意见和建议共1089条，并有五个单位对八种类型的混凝土结构进行了试设计，2000年9月完成第一次送审稿，2001年4月完成第二次送审稿，12月规范报批稿正式上报，2002年4月开始实施。

第二节修订原则

♦修订原则：

统一、接轨、补充、完善、安全；

♦与国内各专业规范协调统一，如水工、公路、桥梁桥涵、港口工程等规范组成员的共同参与；

♦与国际标准规范接轨，尽量与MC-90等国际规范基本一致；

♦设计方法的补充，如补充了混凝土耐久性的规定、结构分析的原则和方法等内容；

♦设计理论和方法的完善，如提高了混凝土强度等级和主导钢筋的要求、改进了正截面和斜截面承载力的计算模式、完善了预应力设计方法和深受弯构件设计方法等；

♦适当提高了安全度约10-15%，造价约提高5%。

第三节修订内容

♦在结构设计基本规定方面增加了耐久性的规定、提高了混凝土的强度等级和钢筋的要求、调整了设计参数、增加了结构分析的内容；

♦在设计计算方面提高了预应力的张拉控制应力、改进了预应力损失的计算、考虑了超静定后张法预应力构件由于约束变形产生的次内力影响、规定了高效预应力混凝土构件的端部构造措施、改进了正截面、斜截面、受压构件和其他一些承载力的设计方法；

♦在构造方面增加了保护层厚度的要求、重新规定了受力钢筋的锚固和连接要求、提高了钢筋的最小配筋率、加大了钢筋的延伸长度，增加了裂缝控制条款，完善了框架节点和深受弯构件的设计方法；

♦在抗震设计方面提高了安全度、调整了轴压比的限值以及抗震构造措施。

第四节试设计分析

♦试设计由建设部建筑设计院等五个设计单位进行，共分析了五种结构型式的八个工程，得到不少重要的结果；

♦规范的修订对民用建筑配筋量影响明显，总用钢量增加约6%，对工业建筑影响不大；

♦梁、板的用钢量增加较多，总用钢量增加约10%，墙、柱用钢量增加不多；

♦如果考虑为控制温度和收缩而增加的构造配筋，总用钢量可能增加10-15%；

♦采用强度价格比高的HRB400级钢筋可控制材料价格上升不超过5%。

第二章术语与符号

♦术语

♦符号

第一节术语

♦新规范定义了在规范中常用的24个专用术语，其中要重点理解深受弯构件、深梁、基本组合、标准组合和准永久组合的概念；

♦跨高比小于5的受弯构件为深受弯构件；

♦跨高比不大于2的单跨梁和不大于2.5的多跨连续梁为深梁；

♦承载力极限状态计算时，永久荷载和可变荷载的组合为基本组合；

♦正常使用极限状态验算时，对可变荷载采用标准值、组合值为荷载代表值的组合为标准组合；

♦正常使用极限状态验算时，对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合为准永久组合。

第二节符号

♦新规范定义了在规范中常用的121个专用符号，其中要重点理解符号规则；

♦工程结构设计通用符号应由主体符号或主体符号带上、下标构成，主体符号一般代表物理量，上、下标用以进一步阐明主体符号的涵义；

♦主体符号应以单个斜体字母表示，可分别采用大、小写拉丁字母或大、小写希腊字母；

♦大写斜体拉丁字母代表力学物理量，小斜斜体拉丁字母代表几何类物理量；

♦大写希腊字母代表除力学和几何类以外的物理量及数学符号，小写希腊字母代表无量纲量；

♦上、下标可采用正体字母、缩写词、数字或其他标记表示，上标一般采用一个，下标可采用一个或多个，各下标之间可用逗号分开。

第三章基本设计规定

♦一般规定

♦承载力极限状态计算规定（上）

♦承载力极限状态计算规定（下）

♦正常使用极限状态验算规定

♦耐久性的规定

第一节一般规定

♦新规范仍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；

♦新规范体现了“以人为本”的思想，通过提高某些荷载标准值，改风、雪载30年一遇为50年一遇，调整材料分项系数，修改结构抗力计算公式，加强配筋构造措施等办法，提高了安全度，与安全有关的条款被列为强制性条文，如增加了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的强制性条款；

♦新规范除了继续要求按承载力极限状态和正常使用极限状态进行计算和验算外，增加了耐久性的设计。

第二节承载力极限状态计算规定（上）

♦新规范仍把建筑结构的安全等级分为三个级别，但由于增加了由永久荷载效应控制的荷载组合，提高了其中的永久荷载系数，因此取消了旧规范中屋架、托架、恒载为主的轴心受压柱、小偏心受压柱安全等级应提高一级，预制构件施工阶段安全等级可降低一级的规定；

♦承载力极限状态设计表达式仍为：

γ0S≤R；

♦确定结构重要性系数γ0时，规定了设计使用年限为100年及以上的结构构件与安全等级一级相当，设计使用年限为50年的结构构件与安全等级二级相当，设计使用年限为5年及以下的结构构件与安全等级三级相当。

第二节承载力极限状态计算规定（下）

♦荷载效应组合设计值S按基本组合或偶然组合进行；

♦按照新的《建筑结构荷载规范》GB50009的规定，对于基本组合，应取下列最不利值：

1）由可变荷载效应控制的组合：

S=γGSGk+γQ1SQ1+∑ni=2γQiψciSQik

对于一般排架、框架结构可简化为：

S=γGSGk+γQ1SQ1

S=γGSGk+0.9∑ni=1γQiSQik

2）由永久荷载效应控制的组合：

S=γGSGk+∑ni=1γQiψciSQik

γG应取1.35，参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载；

♦偶然组合与旧规范相同。

第三节正常使用极限状态验算规定

♦新规范规定对于正常使用极限状态，结构构件应分别按荷载效应的标准组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作用影响采用下列极限状态设计表达式为：

Ｓ≤Ｃ；

♦标准组合即旧规范中的短期效应组合，准永久组合即旧规范中的长期效应组合；

♦受弯构件的最大挠度计算应按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响，与旧规范相同；

♦结构构件正截面裂缝控制等级仍分为三级，其中二级裂缝控制的构件，旧规范在荷载效应标准组合下拉应力不超过αctγftk的规定改为不超过ftk，而一级和三级裂缝控制的构件与旧规范相同；

♦新规范中裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值改由环境类别和结构类型确定，与旧规范按构件类型、钢筋品种和室内外环境分类的规定不同。

第四节耐久性的规定

♦新规范关于耐久性设计的内容有两种形式：

1）特别增加了耐久性规定这一节，直接规定环境的分级方法以及各类环境对结构混凝土耐久性的基本要求等；

2）对于分散在各章节中的影响混凝土耐久性的有关条款作必要的修改，如加大混凝土保护层的厚度，在“构件”和“构造”章节中表达与耐久性有关的构造措施等；

♦影响耐久性的最重要因素是环境，新规范把环境分为五类，与模式规范MC-90基本相同，环境是耐久性设计的主要依据；

♦影响耐久性的另一个重要因素是混凝土本身的质量，而混凝土的质量与混凝土强度等级、水灰比、水泥用量密切有关，此外混凝土中的氯离子含量和碱的含量也对耐久性有重大影响，新规范为保证结构混凝土的耐久性，对使用年限50年和100年的混凝土结构的混凝土质量提出了规定；

♦应该指出，新规范只是采用宏观控制的办法，还不能定量地确定结构的耐久性。

混凝土结构的环境类别

结构混凝土耐久性的基本要求

第四章混凝土结构的材料

♦混凝土强度

♦混凝土的设计参数

♦钢筋的选择

♦钢筋的设计参数

第一节混凝土强度

♦新规范取消了旧规范中的C7.5级和C10级低强度混凝土，增加了C65、C70、C75和C80级高强度混凝土，标志了我国混凝土技术的进步和施工、设计水平的提高；

♦新规范对结构混凝土的强度等级提出了最低要求，是下限值，不是最佳值；

♦随着混凝土强度等级的提高，强度价格比迅速提高，采用较高强度的混凝土，对柱、墙、基础等受压为主的构件以及预应力构件有显著的经济效益；

♦受弯构件选用C20-C30，受压构件选用C30-C40，预应力构件选用C30-C50，高层建筑底层柱选用C50或以上，不仅承载力得到了提高，抗剪及裂缝控制性能也随之提高。

第二节混凝土的设计参数

♦混凝土的强度等级只是混凝土力学性能的一个基本标志，作为其代表值的立方体抗压强度标准值fcu,k也不具备直接作为设计参数的条件，只能作为确定设计参数的依据；

♦混凝土的设计参数主要有：

轴心抗压强度fc、轴心抗拉强度ft、弹性模量Ec、剪变模量Gc、泊松比ν、线膨胀系数αc以及疲劳强度修正系数γρ；

♦新规范删除了旧规范中的弯曲抗压强度fcm，改用轴心抗压强度fc乘以反映高强混凝土特性的降低系数α1来表示，理由如下：

1）与国际接轨；

2）协调正截面承载力的计算；

3）简化计算；

♦新规范调整了轴心抗压强度标准值、轴心抗拉强度标准值与立方体抗压强度标准值之间的关系式；

♦为提高安全度，混凝土材料分项系数由1.35提高为1.40；

弹性模量、剪变模量、泊松比、线膨胀系数以及疲劳强度修正系数等与旧规范一致，仅补充了C65-C80高强混凝土相应的参数。

与国际接轨

♦目前，世界各国及国际组织的混凝土结构设计规范中都没有“混凝土弯曲抗压强度”的概念，一般均用混凝土轴心抗压强度作为设计参数进行正截面承载力设计。

混凝土弯曲抗压时的一些特征，完全可以用系数进行调整，新规范取消了我国特有的“混凝土弯曲抗压强度”这个设计参数，对于我国设计规范与国际接轨，遵从国际惯例是必要的。

协调正截面承载力计算

♦混凝土弯曲抗压强度不是通过直接量测得到的强度，只是一个概念上的强度。

混凝土正截面承载力设计时，在弯矩Ｍ和轴力Ｎ的共同作用下，由纯弯曲、大偏心受压、小偏心受压到轴心受压是一个连续渐变的过程，旧规范对受弯状态为主计算取弯曲抗压强度，而对受压状态为主的计算取轴心抗压强度，从概念上和计算上不能协调，而取一个参数就容易多了。

简化计算

♦取消弯曲抗压强度以后，有关混凝土抗压方面的设计参数只有一个轴心抗压强度，从概念上到计算上都得到了简化。

反映不同受压状态特征的抗压强度（如弯曲抗压强度、局部抗压强度等）可以通过计算公式的调整加以反映，完全可以用简单的形式确切地反映应有的规律。

新旧规范对比

♦轴心抗压强度

fck=0.88×0.76fcu,k（旧规范）