对混凝土结构新规范的几点认识.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,对混凝土结构新规范的几点认识,材 料 的 进 步,新规范在材料方面的主要变化是将混凝土强度等级由原规范的,C60,提高到,C80,，,并推出,HRB400,级钢筋（新,级钢）作为主力钢筋取代原,级钢筋的主力地位。热轧钢筋的分项系数为,1.1,，混凝土的分项系数为,1.4,，较原规范略有提高。,C80,C60,主力钢筋,HRB400,级,在材料这一节中，较难以理解的是高强度混凝土抗压的脆性折减系数。,脆性折减系数,对,C40,以上混凝土考虑脆性折减系数 ，对,C40,取 ，对,C80,取 ，中间按线性规律变化。,因为在高强混凝土受弯构件中，构件的延性主要是由,配筋率,决定，适筋的高强混凝土受弯构件仍能够以较为延性的方式破坏；而在高强度混凝土柱中，降低混凝土的抗压强度并不能改善柱的变形性能。按新规范条文说明，高强混凝土的强度变异系数比普通混凝土的还要低，因此脆性折减系数不是考虑高强混凝土的强度的变异性。,目前研究得尚不充分的是高强混凝土的徐变、收缩等。不知新规范为什么不从高强混凝土受弯构件、受压构件正截面承载力及延性的可靠度校准的角度，对高强混凝土的抗压强度进行折减，而引用结构概念不甚清楚的脆性折减系数。,这脆性折减系数只是降低了混凝土的强度，也就是说，当你使用,C80,级混凝土时，它的轴心抗压强度标准值和设计值本来分别是,53.6N/mm,2,和,38.4N/mm,2,或更高（高强混凝土的立方体棱柱体强度换算系数大于普通混凝土的换算系数），但是你只能用到,50.2 N/mm,2,和,35.9 N/mm,2,对于受压构件，这使截面面积加大，一般而言，承载能力可靠度得以提高，但延性问题没有解决。,结 构 设 计 理 论 的 完 善,混凝土结构设计包括三大部分，其一是,结构选型,，其二是,结构分析,，其三是,截面设计,。结构选型与混凝土结构设计规范没有直接的关系，在高层、抗震等规范或规程中对于某种具体的结构有相应的规定。对于结构分析，例如，按混凝土结构课程的体系，分为连续梁板、排架结构、框架结构、高层结构等，桥梁专业则分为梁桥、拱桥、刚构桥、斜拉桥等。,一般而言，越是复杂的结构，由于结构类型而引起的结构分析的差异越小。之所以出现这种现象的原因在于复杂结构的结构分析大多采用,线弹性分析,。以往的规范中简单的规定采用结构力学方法计算结构内力，实际上只适用于较为复杂而采用线弹性方法的结构内力计算。另一方面，计算机技术的发展，使得更为复杂的分析手段成为工程师的工具，例如，,非线性分析方法,。,新规范增加“结构分析”一章。,新规范,5.1.4,条规定结构分析,应,满足平衡、变形协调和物理条件，而,5.1.5,条用,宜,的字样建议了,5,种结构分析方法。显然，可以不限于规范推荐的这几种方法。“,考虑塑性内力重分布的方法,”是以弹性分析为基础的塑性分析方法，所谓弯矩调幅法；,“,塑性极限分析方法,”不考虑弹性平衡条件，也不满足严格意义上的变形协调条件，只满足塑性分析中机动条件或运动条件。按新规范条文说明，塑性分析方法主要是指双向板的极限平衡法。“,结构试验分析方法,”不大可能成为一种单独的分析方法，即使对于结构的某一局部，也很少见到结构设计完全由试验确定。它主要是用于验证性目的。,在,5.2,节“,线弹性分析方法,”中，最有意义的是将工程中既是约定俗成的但不时又有争议的计算简图的选取做了较为明确的规定。,在,5.3,节“,其他分析方法,”中，有两个中心内容，一个是,考虑塑性内力重分布的结构分析,，一个,是非线性分析,，这两种分析方法充分体现了混凝土结构的特点。如果说，“线弹性分析方法”既可用于混凝土结构，也可用于钢结构和砌体结构，但塑性分析和非线性分析与材料特性密切相关，其分析方法在几种不同类型结构之间的通用性显然是十分有限的。,这一节还有两点应注意：,（,1,）混凝土结构设计规范是,大,规范，此处“大”有两方面的意义，一是它比规程“大”，例如，连续梁、框架考虑塑性内力重分布的规程，高层结构规程。因此，其它某一类具体的结构设计规程必须服从大规范。,另一方面的“大”，是指新规范编制初期，想要成为建筑、桥梁、铁路、水工、电力、港工等行业的母规范，它是国家标准，而行业的混凝土结构设计规范是部颁标准。现在看起来并不成功，例如，在这一节中，出现了“房屋建筑”字样而不能包括桥面板，尽管桥面板也会出现由抗弯承载能力控制的塑性破坏，例如，,Park,和,Clark,等人的研究。,（,2,）规范以附录的方式，给出了混凝土受压和受拉的应力应变全曲线以及多轴强度和破坏准则。这在学术上一直是有争议的，我们知道，简单受力状态，也就是所谓单轴受力状态，工程中一般是不需要进行非线性分析的。对于复杂受力状态，单轴应力应变曲线的可应用性很差。例如，梁的抗剪分析，众所周知的混凝土软化现象及参数在新规范的附录,C,中找不到。又例如，混凝土和钢筋之间的粘结滑移关系。这使得非线性分析在很大意义上只具有形式上的意义，而不大具有工程价值。,归纳起来，新规范在结构分析方面与老规范的比较，主要是理论体系更加完善，实质性的内容则增加在,塑性分析,和,计算简图,这两方面。,关于桥梁钢筋混凝土设计规范,我国工程习惯依行业不同而变化，其中较为突出的是房屋建筑、公路桥梁和铁路桥梁。铁路部门一直自成体系。近年来，公路部门有一定程度的开放。,2001,年，由原公规院提出公路桥涵钢筋混凝土结构设计规范的征求意见稿。经反复讨论形成送审稿，目前正在修改报批稿。桥梁新规范在很多地方与建工规范相同，与原桥梁,85,规范相比，变化很大。但有些方面还是有非常清楚的桥梁特点。,（,1,）设计计算要考虑施工过程。桥梁规范考虑三种设计状况：持久状况，短暂状况和偶然状况。其中，短暂状况就是考虑施工过程。建工规范没有这方面的专门规定。,（,2,）桥梁规范没有专门的耐久性设计规定，设计基准期规定为,100,年。,（,3,）桥梁规范根据使用荷载下构件受拉边缘的应力状态，将预应力混凝土分为全预应力、,A,类部分预应力和,B,类部分预应力混凝土。,（,4,）桥梁规范关于混凝土徐变的计算比建工规范更细致。,(5,）桥梁规范的抗剪计算公式考虑破坏时斜截面水平投影长度的影响，为承受移动荷载，求解最不利情况的斜截面承载力，得到混凝土抗剪贡献和箍筋抗剪贡献相乘的抗剪计算公式。,（,6,）桥梁钢筋混凝土结构的构造钢筋部设有其自身的特点。例如，在梁中，大量使用弯起钢筋。其他构造钢筋用量也大大多于钢筋混凝土建筑结构。,关于铁路桥梁钢筋混凝土结构设计规范（,TB10002.3,99,），,铁路桥梁钢筋混凝土结构设计规范（由铁道部发布）是国内很少几本采用容许应力法的设计规范之一。以常见的受力状态为例，简要说明如下。,（,1,）受弯构件计算的基本假定：受拉混凝土不承担拉应力，受压区混凝土压应力为三角形分布，最大压应力不超过混凝土的容许应力。混凝土的容许应力大约为其强度等级的,0.39,（建工规范中混凝土抗压强度设计值为混凝土强度等级的,0.45,0.48,），,I,级钢筋的容许应力为,130,160MPa,，,II,级钢筋容许应力为,180,230MPa,。,其中容许应力的计算用到换算截面抵抗矩的概念（计算超静定结构内力时用换算截面惯性矩）。,（,2,）偏心受压构件的计算与受弯构件基本相同。偏心距增大系数计算公式与现行公路桥梁钢筋混凝土结构设计规范的公式相同，以,Euler,荷载为主要变量。偏心受压构件要计算剪应力或最大主拉应力。,（,3,）梁的受剪计算不考虑混凝土和抗剪钢筋的共同作用，计算混凝土的剪应力，截面控制条件、构造配筋条件和计算配筋条件表现为三个不同的混凝土容许应力。,我对铁路规范不熟悉，以前曾研究过它的裂缝宽度计算公式。因为不了解铁路的荷载，对铁路规范采用容许应力法及相关的安全度无从做出评价。从铁路桥梁的荷载特点来看，如果以疲劳破坏为设计的主要控制目标，采用容许应力法也还是有道理的。在混凝土结构设计新规范（,GB50010,2002,）,中，疲劳验算也是采用容许应力控制，受弯构件截面压应力分布也是三角形分布。（按一座铁路桥梁每天,100,列火车，每一列火车对中小跨径桥梁产生,10,次最大应力，一年的疲劳次数就可达到百万次级。,而建筑工程中承受疲劳荷载的结构，例如吊车梁，大约,10,年的疲劳次数达到百万次级。因此，就疲劳而言，建工与铁路有数量级的差别）。无论如何，有一点是很清楚的，由于设计控制目标的不同，铁路桥梁钢筋混凝土结构设计规范的体系完全不同于建工规范和公路规范，工程习惯也有巨大的差别。国家标准,混凝土结构设计规范,（,GB50010-2002,）,试图逐渐消除行业的差别，寻求统一的模式，道路显然是漫长的。,关于水工混凝土结构设计规范（,DL/T 5057,1996,）,水工混凝土结构设计规范（由原电力工业部发布）是与建工规范最接近的规范。（原水工规范是,1978,年发布的，比原建工,74,规范要晚,4,年，建工规范于,1989,年发布，水工规范于,1996,年发布，很多地方参考了,89,建工规范和,89,以后的研究成果）。水工规范与国家标准统一是毫无问题的。,从规范文本来看，水工规范将素混凝土结构的设计规定写入正文，建工规范是将其写入附录。此外，水工规范有一章专门规定温度作用下的设计，建工规范中没有。,对 结 构 可 靠 度 的 认 识,在修订混凝土结构设计规范的过程中，关于结构可靠度曾有较大的争论。两种截然不同的观点：,（,1,）,要大幅度提高结构安全度,（不用可靠度这一名词）,主要理由是：与英美等发达国家的结构设计规范相比，我国规范的安全度明显偏低；在近年的工程建设中，工程质量事故频繁发生；结构成本占建筑成本的比重不断下降，提高安全度的经济条件已经具备；,原规范有些条文在计算、构造等方面的规定存在明显不足；可靠度仅仅只是理论上的概念，用于工程设计，既不方便又不准确。提高结构安全度将增加工程建设的一次性投资，但可降低结构维护费用，结构全寿命支出也会减少；政府颁布并实施规范，应以监督指导为主，提高安全度并使安全度的选择成为业主的行为而不是政府行为；等等。,(2),适当提高结构设计安全度,主要理由是：十余年的工程建设（自,89,规范以来，或者说自,74,规范以来）说明原设计规范的安全度基本满足国家经济建设和人民生活的要求；工程质量事故主要反映在施工验收规范和监理规范等方面，设计规范没有明显的漏洞；荷载取值偏低可调整荷载规范，加大荷载取值、增加荷载组合，这是适当提高安全度的一个方面；原规范本身的不足可以修订，这是适当提高安全度的另一方面；,可靠度理论是结构设计的发展方向，这也是国际化趋势，不能退回到安全系数的概念；提高结构设计安全度乃至结构寿命全周期的安全度的一个重要措施是强化管理，规范的强制性条文也是其中之一，例如，新规范关于结构用途改变的规定就是强制性条文；等等。,陈肇元院士的观点：,1,）规范中的可靠指标与实际失效概率是虚拟的关系；,2,）规范可靠度方法缺乏对设计人员的友好性；,3,）规范的可靠度方法在理论与实践上脱节；,4,）规范可靠度方法在运用统计方法和处理统计数据中存在问题；,5,）三个正常的提法与安全性和可靠度概念之间存在矛盾。（见,建筑结构,第,32,卷第,4,期）,新规范最后是在“,适当提高,”的原则下修订的。具体表现在以下方面：,（,1,）,降低混凝土的材料强度取值；,（,2,）降低钢筋强度取值，例如，,II,级钢筋；,（,3,）取消混凝土弯曲抗压强度指标；,（,4,）修改计算公式中的系数，如抗剪计算；,（,5,）增加构造钢筋，明确构造措施；,（,6,）进一步协调与施工验收规范的关系。,总的可靠度提高,5,10,左右。,应当指出，今后的设计规范将会以“性能为基础”为主要发展方向。“以性能为基础”的设计可概括为：,1,）按房屋建筑的用途和业主的要求确定性能要求，即建立目标性能；,2,）选用合适的设计方法以满足目标性能；,3,）对每项性能进行评定，以判断所设计的房屋建筑是否满足目标性能。,我们在工程实践中常常遇到一个因规范调整而产生的安全度问题，由于房屋建筑用途的改变或使用年代较长需要对其进行结构可靠性鉴定，显然可靠性鉴定必须依据结构设计规范，问题是依据哪个版本的规范，因为规范的可靠度在不断提高，按新规范，,90,年代建造的房屋结构的可靠指标只有,3.23.7,，而,2002,年以后的房屋结构达到,3.54.0,。,那么，以前建设的工程是否都需要加固或都偏于不安全呢？有一种观点认为，从理论上讲，可以认为旧有房屋不安全，因为你是站在现在的立场（新规范的立场），经济的发展、生活水平的提高、认识的深化，使你对安全度有更高的要求（规范代表了国家利益和公民的利益，或者说，政府对安全度有更高的要求）。,按现在的立场和观点，旧有房屋应该是偏于不安全。实际上，这里存在一个目标可靠度问题和失效概率的客观性问题。原规范认为可靠指标等于,3.2,结构就是安全的，而新规范认为等于,3.5,才安全。那么等于,3.2,究竟安全还是不安全，这需要实践来检验，用概率论的观点看，就是这个事件实际发生的概率有多大。不幸的是，我们无法获取足够多的数据形成统计样本空间来评估结构的失效概率，这使得规范规定的失效概率包含了太多的主观概率成分。,已建房屋大多无需加固，因为你和业主都可以认为,等于,3.2,的结构在目标使用年限内是安全的，这就是所谓主观概率。（主观概率的标准理解：概率代表了一种,相信程度,或者可信度，即基于手中对某一事件的证据，人们以多大程度认为该事件将会发生。持这种观点的先驱者们包括,Bernoulli,Bayes,，,Laplace,等。客观概率认为事件发生的频率服从大数定律，即随着统计样本的增加，频率趋近于概率，这个概率是随机事件的客观规律，不以人们的意志为转移。,关 于 混 凝 土 结 构,的 耐 久 性,新规范引人注目的增加了关于混凝土结构耐久性的规定。迄今为止的研究表明，影响混凝土结构耐久性的主要因素包括：,（,1,）,混凝土碳化引起的钢筋腐蚀,；,这是影响耐久性的最主要的因素之一。,混凝土的碳化又称为混凝土的中性化，它使混凝土逐渐丧失对钢筋的保护作用，水的侵入和暴露在空气中的条件使钢筋锈蚀。钢筋腐蚀又包括因混凝土碳化引起的腐蚀，其他侵蚀性介质腐蚀，高强钢筋的应力腐蚀，等等。,（,2,）,碱集合料反应,；,水泥混凝土中集料与碱反应，生成碱硅酸盐凝胶等反应产物，吸水后体积加大，造成混凝土的膨胀破坏。控制混凝土的碱含量是抑制碱集料反应的重要手段，常规的办法是采用低碱水泥和非碱活性集料。如果只能采用碱活性集料，则必须控制混凝土中的碱含量。,（,3,）,氯离子腐蚀,；,氯化物是钢筋电化学腐蚀的一种活性剂，具有较高的吸附性，当混凝土中的氯离子达到一定含量时，即使混凝土未碳化（例如，混凝土的,ph,值达到,11.5,），钢筋也会被腐蚀。之所以称为氯离子腐蚀，就是区别于因混凝土碳化后的钢筋电化学腐蚀。混凝土本身一般不含氯离子，但外加剂，特别是寒冷地区冬季施加在混凝土桥面的除冰盐会使混凝土中包含氯离子（美国这一问题非常突出）。新规范控制混凝土中的氯离子含量，主要是控制外加剂中的氯离子。,（,4,）,混凝土的冻融反复破坏,；,引起混凝土冻融剥蚀的主要原因是混凝土微孔隙中的水，在温度正负交替作用下，形成冰胀压力和渗透压力联合作用的疲劳应力，在这种应力作用下，混凝土产生由表及里的剥蚀破坏。新规范未对混凝土的抗冻性做出具体规定，但原则是很明确的。,（,5,）,冲刷和磨耗,；,新规范未做规定，建筑工程通常很少经受冲刷和磨耗作用,（,6,）,环氧树脂涂层钢筋,；,国外自,80,年代开始在混凝土结构中采用，新规范对第三类环境（海洋及寒冷地区环境）的混凝土结构明确规定要求采用环氧树脂涂层钢筋。环氧涂层钢筋是采用静电喷涂环氧粉末工艺，在钢筋表面形成一定厚度的环氧防腐涂层，这种涂层可将钢筋与周围混凝土隔开，使侵蚀性介质如氯离子等无法接触钢筋表面，从而避免钢筋受到腐蚀。建设部已颁布行业标准,环氧树脂涂层钢筋,（,JG3042-1997,）,并在国内建成环氧涂层钢筋加工厂，应用方面积累了一些经验。但相关的工程应用研究还不多见。,（,7,）,其他原因导致的混凝土的腐蚀,；,新规范也未做具体规定，对于海水环境和受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境，混凝土结构的耐久性要求应符合有关标准的规定。,结构设计的基本原则：在概率意义上，结构抗力不小于作用效应。以上的关于耐久性的考虑主要是针对结构抗力，也就是说，随着时间的推移，混凝土和钢筋的腐蚀使结构抗力逐渐退化，在设计中应考虑影响抗力退化的种种因素。另一方面的考虑则是作用效应的考虑。显然，按,50,年统计的荷载和按,100,年统计的荷载不一样，这是原规范设计基准期的概念（我们曾一再强调，设计基准期不等于结构寿命，不知不觉间，似乎两者又可相等了）。,在堤坝防洪设计中，我们有,100,年一,遇,或,200,年一遇的区别，,100,年一遇和,200,年一遇的洪水水位不一样，其代表值来源于统计分析。但在房屋建筑设计中，我们的统计数据并不充分，因此，只能靠,0,笼统的加以调整。,计 算 公 式 的,主 要 调 整,（,1,）,正截面承载力,在混凝土受弯或受压构件的正截面承载力计算中，,取消,了原规范的弯曲抗压强度指标,f,cm,，,统一改用轴心抗压强度,f,c,，,由于在原规范中,f,cm,1.1,f,c,，,这使得受弯和受压构件的可靠度提高。,从公式的形式看，由于新规范要覆盖到高强混凝土结构，混凝土受压应力应变曲线的形式变得复杂，从而使统一的正截面计算公式也变得复杂。对于,C50,及,C50,以下的混凝土，计算公式和原规范公式相同，只是将原规范公式中的,f,cm,换为,f,c,。,原规范在受压构件的计算中，引入附加偏心距，目的之一是协调偏心受压和轴心受压的关系。因为在小偏心受压计算中采用,f,cm,而在轴心受压中采用,f,c,，,两者之间不协调，附加偏心距使偏心距很小的偏心受压构件的承载力降低，从而与轴心受压大体保持一致。新规范改用轴心抗压强度指标后，本可顺理成章的使轴心受压与小偏心受压联系起来，但对于偏心受压构件，,f,cm,改为,f,c,后，其可靠指标提高了，与之衔接的轴心受压构件的可靠度也应提高。,新规范的解决方案是对轴心受压的承载力进行折减，因此，公式中增加了,0.9,这一系数。,原规范公式,N,(,f,c,A,c,+,f,y,A,s,）,新规范公式,N,0.9,(,f,c,A,c,+,f,y,A,s,）,显然，这对初学者是很难理解的，因为规范无法对,0.9,这个系数给出物理意义的说明。,偏心受压构件计算中，还有一点变化较大，这就是规范关于短柱的定义。新规范规定当柱的长细比（,l,o,/,h,）,大于,5,时要考虑偏心距增大系数，也就是短柱的规定从原来,l,o,/,h,8,改为,l,o,/,h,5,，,这进一步降低了偏心受压柱的承载力。值得注意的是，新规范对于轴心受压柱稳定系数的规定保持不变，轴心受压短柱的长细比的界限为,l,o,/,b,8,，,在概念上这显然是有矛盾的，因为理想的轴心受压并不存在，使得偏心受压柱产生二阶效应的因素同样使轴心受压柱产生二阶效应。,新规范保留了附加偏心距的规定，但附加偏心距与荷载偏心距,e,0,无关。,新规范的送审稿中，考虑柱端弯矩不等曾对偏心距增大系数,做出重大调整，但正式版本中，还是采用原规范的计算方法，只是补充了考虑二阶效应的弹性分析方法。,（,2,）,斜截面承载力,新规范条文说明较为详细的解释了抗剪计算的有关规定。现将新规范的主要修改之处列举如下：,箍筋强度设计值提高到,360N/mm,2,；,混凝土承担的剪力由混凝土的抗拉强度表示；,增加无腹筋受弯构件的抗剪计算公式，主要用于无腹筋板的支座抗剪计算，在计算公式中考虑了尺寸效应（纵筋的销栓作用）；,降低箍筋的抗剪作用，不考虑剪跨比时其系数由原来的,1.5,降低为,1.25,，考虑剪跨比时由,1.25,降低为,1.0,。,由,1.5,降为,1.25,由,1.25,降为,1.0,改为,f,t,0.07,f,c,改为,0.7,f,t,在抗剪的计算及钢材的选用方面，影响较大的是箍筋强度的提高、混凝土承担的剪力由混凝土的抗拉强度表示以及箍筋抗剪承载力的降低。,当由计算决定箍筋用量时，因计算公式中的箍筋抗剪系数调低约,20,，混凝土承担的剪力也一定幅度减少，与原规范比较，如果不提高箍筋强度，意味着箍筋的用量会增加，在有些情况下，可能导致施工的困难。提高箍筋的强度与提高抗剪承载力可靠度是配套的措施相比较，提高的总体水平应在,20,左右。设计人员的习惯要相应调整。将混凝土的抗剪承载力用混凝土的抗拉强度表示后，,C20,级混凝土和,C80,级混凝土比较，对于,C20,，,如果,V,c,0.07,f,c,bh,0,，,对于,C80,，,V,c,=0.035,f,c,bh,0,，,两者相差近,50,。,教科书中将梁的抗剪承载力分为两部分，一部分由混凝土承担，另一部分由钢筋承担，并引用桁架理论对梁的抗剪机理进行描述。国际上，自,80,年代以来，软化桁架理论被认为是混凝土结构基本理论的一个重大突破，国内的资深专家也曾多次发表文章予以推介。按软化桁架理论，梁中混凝土承担的剪力应与混凝土的抗压强度相关，只是混凝土的抗压性能受到与受压方向垂直的方向上的拉应力影响而软化。,但很显然，由于高强混凝土梁的抗剪试验结果不支持软化桁架理论，新规范不再采用桁架理论作为抗剪基本模型，而采用了更接近试验结果的统计结论。近三十年来，从,74,规范、,89,规范到,2002,规范，钢筋混凝土梁的抗剪计算方法经历了“极限平衡法”“桁架模型”“试验统计”这样一个过程。我们注意到，新规范一方面再追求规范体系的理论完备，另一方面，又用务实的观点接受试验事实。,有一点让初学者不大好理解：在正截面承载力计算中，我们忽略混凝土的抗拉强度，而在斜截面抗剪计算中，混凝土发挥的作用却由抗压改为抗拉。国际上，也有的规范中抗剪计算公式采用的混凝土强度指标为开根号的,f,c,，,这使得斜截面抗剪承载力与混凝土抗压强度不成线性关系变化。,在教科书中，我们一直讲剪压破坏是混凝土在正（压）应力和剪应力共同作用下的破坏。,我不太清楚，究竟是学院派的教授在机理上的确没有搞清楚抗剪问题，还是有些学术官员为了“国际接轨”而施加的压力。据我所知，抗剪的试验结果大多是满天星斗，高强混凝土也好不到哪里去。原规范出于不得已，同时考虑到安全度与,74,规范的一致性，采用偏下限解释,0.07,f,c,bh,0,以及箍筋的抗剪作用，新规范的条文说明中似乎不再强调偏下限（改称为偏下值），,0.7,f,t,bh,0,应该仍然保留了偏下限的含义。但既然有偏下限的含义，,0.7,f,t,bh,0,就无准确性可言。,在新规范的条文中，我们看到，混凝土的抗压强度仍然起着非常重要的作用，斜压破坏就是由混凝土的抗压强度所控制，而斜拉破坏由最小配箍用钢量控制，处于两种破坏形态之间的剪压破坏的机理到底怎样描述呢？我们还能称剪压破坏为剪压破坏吗？因为计算模型中剪压破坏已改为由混凝土的抗拉强度所控制。,当然，应该承认，抗剪机理是一个十分复杂的问题，混凝土到底是压坏还是拉坏，学者们也有不同的看法（过镇海李宏、刘西拉的争论，已去世的蒋大骅教授用八面体剪应力解释剪压破坏，,Kotsovos,的压力路径观点，等等）。我谈这些看法无非是觉得既然大家都说不清楚，高强混凝土梁的试验结果也未见得是一边倒，我们完全可以坚持,30,年已有的观点，保持基本形式不变，因为调整计算公式和可靠度的办法有很多。,新规范增加了不配箍筋和弯起钢筋的板类构件的抗剪承载力计算公式，与梁比较，混凝土承担的剪力在板中受尺寸效应的影响。这个规定很有意思，按条文说明，一般板类构件是指承受均布荷载的单向板。但在实际工程中，板厚大于,800mm,的板只可能是基础底板（厚的基础底板大多由抗冲切控制）。楼盖结构中的单向板不会受尺寸效应的影响。配置箍筋的梁的受剪尺寸效应不显著，有试验数据支持这个观点。,因此，在常规设计中，尺寸效应几乎不会起控制作用。应该指出，单向板的抗剪计算公式中混凝土的作用与板的抗冲切计算公式中的作用是相同的，公式的差别只在于破坏截面的计算，单向板计算支座截面抗剪，而无梁楼盖或柱下基础则计算柱周边截面。,新规范的抗剪计算公式更加全面，例如，增加了双向受剪计算公式等，在此不再一一列举。,还有一点颇为费解之处，这就是新规范条文和条文说明的关系。例如，规范正文中，只规定了集中荷载产生的剪力值占支座总剪力,75,以上时，独立梁的抗剪计算要考虑剪跨比的影响，没有对集中荷载做规定。而在条文说明中指出，“当框架结构承受水平荷载时，由其产生的框架独立梁剪力值也归属于集中荷载作用产生的剪力值”。工程师也许不太明白，这是否也应视为与规范条文具有同等效力的设计规定。,至于风荷载在框架梁中产生的剪力为什么应归属于集中荷载产生的剪力，就更不得而知了，因为直接相关的试验研究太少了。与国外规范相比较，我国规范条文及说明中不给出参考文献，习惯上是举办培训班，聘请一些专家宣讲新规范。这样，有一些拍脑袋定出来的条文就通过专家来解释而不留下文字把柄。,（,3,）抗扭承载力,抗扭计算在工程设计中用得不多，但按桁架模型，抗扭计算与抗剪计算有很多相通之处，作为对规范条文和钢筋混凝土结构机理的理解，关注抗扭计算的规定还是有必要的。,新规范的抗扭计算在基本原理方面没有重大的变化。按原规范的思想，其力学模型应为空间变角桁架模型（不能反映混凝土的作用）。结合试验结果，考虑混凝土对抗扭的贡献，抗扭承载力由混凝土承担的扭矩和抗扭钢筋承担的扭矩组成。其中混凝土承担的扭矩用混凝土的抗拉强度表示。,总结几种计算模式，压及偏压、局部受压、受弯等受力条件，混凝土的作用由混凝土的轴心抗压强度表示，而剪、扭、冲切等受力条件，混凝土的作用由混凝土的轴心抗拉强度表示。由此看来，新规范对抗剪的修改也还是有所考虑的。,抗扭计算增加了以下内容：,箱形截面的抗扭计算；,考虑预应力作用对抗扭的有利影响；,压弯剪扭构件的计算；,协调扭转。,在常规工程设计中，最有意义的是新规范引入协调扭转的概念（箱形截面构件、预应力受扭构件、压弯剪扭构件在常规的工业与民用建筑中应用较少）。此处会有不同看法的可能是关于内力重分布的规定。新规范的第,7.6.16,条规定：“对属于协调扭转的钢筋混凝土结构构件，受相邻构件约束的支承梁的扭转宜考虑内力重分布”。,对这条规定的两处深入讨论对理解规范有好处，第一，条文中的内力重分布实际上是指塑性内力重分布；规范在讨论连续梁、框架和双向板时，并不回避“塑性”二字，而约束受扭构件的内力重分布也属于塑性内力重分布；受扭构件开裂、受扭钢筋屈服都应归于“塑性”因素。,第二，规范规定“宜”考虑内力重分布，并用注解说明，“当有充分依据时，也可采用其他方法”；按规范用词说明，在条件允许时，首先要用考虑内力重分布的计算方法；但现在的计算机程序都是采用线弹性分析方法，空间分析已得到了构件的扭矩，不考虑内力重分布就可直接根据程序计算的扭矩进行抗扭设计。这是否属于条件允许或有充分依据呢？,显然，按线弹性分析方法得到的结果进行结构设计是符合规范原则的，无须再考虑其他条件或依据。因此，条文中的“宜”改为“可”就好多了，考虑内力重分布的计算方法本就不宜作为优先采用的方法，如果要说优先，还是优先采用线弹性方法比较合理。,（,4,）抗冲切承载力,抗冲切研究是近年来国际上研究的一个热点问题。美国,ACI,ASCE,的刊物上不时有关于混凝土板、特别是高强混凝土板抗冲切的文章。,冲切破坏是一种较为特殊的破坏。搁置在地基上的基础板和无梁楼盖的板柱节点可能发生冲切破坏。严格意义上冲切破坏也应该属于剪切破坏。与常规的简支梁板比较，冲切破坏不是发生在支座而是发生在荷载作用区域周边。因此，抗冲切承载力计算的主要内容之一就是计算破坏临界截面的周长。与抗剪计算不同，抗冲切计算一直沿用混凝土的轴心抗拉强度。,新规范的主要调整之处是提高了计算公式中的系数。抗冲切承载力由原来,0.6,f,t,u,m,h,0,的提高到,0.7,f,t,u,m,h,0,，,调整后的抗冲切承载力可靠度较原规范有所下降，但原规范的抗冲切可靠度偏高，调整后其可靠度应与抗剪持平或略高于抗剪。,新规范的抗冲切计算考虑了更多的影响因素，如预应力的作用，板柱节点邻近孔洞，柱的类型（边柱、中柱或角柱），尺寸效应等。,（,5,）裂缝宽度验算,裂缝宽度验算在原规范的基础上稍稍作了调整。圆括号中本应为（,1.9,c,+0.07,d,eq,/,te,）,但规范公式为,（,1.9,c,+0.08,d,eq,/,te,），,使计算得到的裂缝宽度较原规范的计算结果要大一点。这使裂缝宽度极限状态的可靠度稍许提高。此外，钢筋应力不均匀系数,的下限值从原规范的,0.4,改为新规范的,0.2,，使之更适合于配筋率较低的情况。,原规范把截面抵抗矩塑性系数写入附录，新规范正式写入正文，增加“影响”二字，名为“截面抵抗矩塑性影响系数”。新规范将截面抵抗矩塑性影响系数基本值,m,较大幅度降低。例如，矩形截面,原规范,m,1.75,，,新规范,m,1.55,。,条文说明中解释，降低的原因是原规范假设受拉区应力分布为矩形，而新规范假设受拉区应力分布为梯形（受压区均为三角形应力分布）。从理论上看，梯形更为合理。,变形验算没有大的修改。,构 造 措 施,构造设计是混凝土结构设计的核心之一。初学者很快学会配筋计算，但很长时间内对构造措施的理解十分肤浅，常常导致工程事故。,新规范在构造措施方面做出了重大修改。总的趋势是全面增加构造钢筋用钢量。择其要点简述如下。,(1),明确了后浇带、预应力等技术措施可增大伸缩缝的间距。,(2),混凝土保护层厚度与环境类别相联系。,(3),钢筋锚固长度由计算确定，例如，,C20,混凝土，,级钢筋，直径,20mm,，,原规范锚固长度为,40d,800mm,，,按新规范，锚固长度为,765mm,，,其他条件不变，钢筋改为,级，原规范为,45d,900mm,，,新规范为,915mm,；,再取混凝土为,C40,，,对于,级钢筋和,级钢筋，原规范锚固长度分别为,600mm,和,700mm,，,新规范分别为,490mm,和,600mm,。,对于粗钢筋（钢筋直径为,28mm,及,28mm,以上），如果混凝土强度等级较高，按新规范计算的锚固长度也不会超过原规范的规定长度。新的规范计算方法显然更加合理，但计算工作量加大。在有新的设计图表可供利用之前，按原规范的规定进行设计一般是可行的。,(4),对同一连接区段内的纵向受拉钢筋绑扎搭接接头面积百分率和搭接长度做出了规定，定义了“同一连接区段内的纵向受拉钢筋搭接接头”，还对钢筋连接的其他方面做出了规定。比原规范要细。设计人员通常不大关心这一部分，钢筋连接设计大多由施工单位完成。,(5),纵向受力钢筋的最小配筋率较原规范提高，受压构件的全部受压钢筋的最小配筋率由原规范的,0.4%,提高到,0.6%,，一侧受压钢筋仍保持为,0.2%,；受拉钢筋取消了,0.15%,一档，按,C20,混凝土计，对于,I,，,II,，和,III,级钢筋，,45,f,t,/,f,y,对分别为,0.24%,，,0.165%,和,0.138%,，按,C40,混凝土计，这三个数字分别为,0.366%,，,0.257,，,0.214,。对,C30,混凝土，,II,级钢筋，,45,f,t,/,f,y,等于,0.215%,。可见，一般情况下，提高后的最小配筋率略高于,0.2%,。但对于高强度混凝土，最小配筋率可能较大幅度提高。,注意新规范的第,9.5.3,条的规定，对预应力混凝土受弯构件：,M,u,M,cr,，,其中,M,u,为构件预应力混凝土受弯构件正截面承载力,设计值,，而,M,cr,为该构件开裂弯矩,标准值,，不知这两者之差是否出于新规范对预应力混凝土受弯构件少筋破坏概率的考虑，规范未对此作出解释。,构 件 基 本,规 定,（,1,）增加了板中的构造钢筋。分布钢筋对照如下：,原规范：受力钢筋面积的,10%,，,0.10,配筋率，,300mm,间距；,新规范：受力钢筋面积的,15%,，,0.15,配筋率，,250mm,间距。,在现浇板中，采用双层配筋（未配筋表面布置温度收缩钢筋），间距,150,200mm,（,比分布钢筋要求还要高），配筋率不宜小于,0.1%,。,（,2,）明确提出钢筋混凝土梁优先采用箍筋抗剪。加大纵向架立钢筋直径。梁侧纵向构造钢筋的配置起点由原规范的,700mm,梁高改为,450mm,梁高，间距由原规范的,300,400mm,改为,200mm,。,（,3,）,原规范规定,600mm,边长及以上的柱设置复合箍筋，新规范改为,400mm,边长。这意味着工程中的大多数柱可能都要设置复合箍筋。,（,4,）剪力墙的水平分布钢筋：最小直径由,6mm,改为,8mm,；,竖向分布钢筋：最大间距由,400mm,改为,300mm,。,（,5,）,提高深梁纵向受拉钢筋、水平分布钢筋及竖向分布钢筋的最小配筋率。,抗 震 设 计,（,1,）一般规定,混凝土结构在进行抗震设计时，要采用不同的抗震等级。抗震等级与结构类型、房屋高度、设防烈度等因素有关。抗震等级概念是钢筋混凝土结构特有的（新的砌体结构设计规范也增加了抗震等级的规定）。它的作用主要是把结构性能和构件性能区别开，某种意义上讲，抗震规范应该主要着眼于解决结构的地震作用计算及相关的规定，而混凝土规范主要着眼于构件设计的有关规定。,对同一类型的结构，不同高度和不同地震设防烈度下，对具体的某一构件的性能的要求可能是相同的，为了用一个统一的尺度衡量构件的抗震性能，混凝土结构设计规范引入了抗震等级这一概念。新规范在抗震等级方面做了如下调整：,对于框架结构，,6,度区放宽，,7,、,8,度区加严；,对于剪力墙和框架剪力墙结构，基本上都放宽，个别情况与原规范相同；,对框支剪力墙的规定加严；,单层厂房排架柱的抗震等级规定与原规范相同；,增加筒体结构的抗震等级规定。,原规范中就已采用承载力抗震调整系数,RE,，,新规范保留了这一系数。这个系数是为了调整抗震设计的可靠度而设置的。也就是说，根据,建筑抗震设计规范,规定的地震作用和相应的地震作用分项系数来计算混凝土结构的可靠度，如果不采用,RE,调整构件承载力，则结构安全度水平将偏高。这个系数较为典型的反映了两本规范的不协调，很显然，弯、剪、压等受压状态的调整系数不同，在结构机理上很难解释。,原规范仅适用于现浇钢筋混凝土结构，新规范取消了这一限制，从新规范条文字面理解，“混凝土结构的抗震设计”中的混凝土结构的含义，就是这本规范所覆盖的混凝土结构，包括了现浇钢筋混凝土、预应力混凝土、装配式钢筋混凝土等混凝土结构。尽管新规范的有关条文中并未完全包括（例如，装配式钢筋混凝土框架节点）相关内容，新规范的指导思想还是很明确的。,在一般要求中，新规范对钢筋的锚固、连接等做出了规定。,（,2,）材料,在这一小节中，不大好理解的是关于钢筋强屈比性能的规定（第,11.2.3,条）。原规范也对钢筋强屈比做了规定。新规范条文说明中，明确指出要求钢筋强屈比的“目的是使结构某个部位出现塑性铰以后有足够的转动能力”，但是我们知道，塑性铰的转动能力并不是由钢筋的强屈比性能决定的。,对于受弯构件，钢筋屈服并经历了屈服平台以后，在后继的塑性转动过程中，如果受拉钢筋的应力持续增长，要保证塑性铰的转动能力，只有受压钢筋应力同步增长，否则，受压区混凝土的压应力不断增长将会导致破坏。因此，高的受拉钢筋强屈比不见得会增加或保证塑性铰的转动能力。,新规范在第,11.2.3,条中，还规定钢筋屈服强度实测值与钢筋强度标准值之比不大于,1.3,。按常规的理解，热轧钢筋的强度标准值与强度实测值的关系是,95,保证率的关系：强度标准值强度平均值,1.645,倍的强度标准差，式中，强度平均值可理解为强度实测值，因此这条规定相当于规定了钢筋强度的变异系数不大于,14,。这对大多数热轧钢筋都是可以满足