高春彥

（內(nèi)蒙古科技大學 建筑與土木工程學院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

2011年7月1日新版的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》正式發(fā)布，這次規(guī)范延續(xù)了02版規(guī)范的基本內(nèi)容，在總結(jié)多年工程經(jīng)驗并參考了國際標準變化的基礎(chǔ)上，對其中的部分內(nèi)容進行了調(diào)整和補充。具體改變?yōu)椋和晟屏私Y(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容；采用了高強高性能材料；改進了設(shè)計計算方法；完善了部分構(gòu)件的構(gòu)造設(shè)計；加強了預(yù)應(yīng)力設(shè)計；加強了與抗震設(shè)計的協(xié)調(diào)[1]。作為《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》的主講教師，在對新編《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》進行了認真細致的學習之后，總結(jié)了以下一些心得。

一、“基本設(shè)計規(guī)定”新增了部分內(nèi)容

在新版規(guī)范的“基本設(shè)計規(guī)定”部分，增加了關(guān)于結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計內(nèi)容，強調(diào)了概念設(shè)計的重要性。其中3.2結(jié)構(gòu)方案，3.6防連續(xù)倒塌設(shè)計原則，3.7既有結(jié)構(gòu)設(shè)計原則為新增內(nèi)容。

對于3.2節(jié)“結(jié)構(gòu)方案”，從概念設(shè)計角度提出了在方案階段應(yīng)考慮加強結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固性的設(shè)計原則、結(jié)構(gòu)縫的設(shè)置以及構(gòu)件之間連接構(gòu)造設(shè)計的原則。在3.3節(jié)“承載能力極限狀態(tài)計算”3.3.2條中新引入了“構(gòu)件抗力模型不定性系數(shù)γRd”的概念，將原先非抗震設(shè)計和抗震設(shè)計兩套總則公式統(tǒng)一起來，在抗震設(shè)計中該系數(shù)自動轉(zhuǎn)化為承載力抗震調(diào)整系數(shù)γRE，但是這兩者間的本質(zhì)并不一致，構(gòu)件抗力模型不定性系數(shù)對于靜力設(shè)計取1.0，對不確定性較大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)具體情況取大于1.0的數(shù)值，而承載力抗震調(diào)整系數(shù)γRE小于等于1.0。

新增3.6節(jié)“防連續(xù)倒塌設(shè)計原則”，與國際接軌?；炷两Y(jié)構(gòu)防連續(xù)倒塌是提高結(jié)構(gòu)綜合抗災(zāi)能力的重要內(nèi)容，在特定類型的偶然作用發(fā)生時或發(fā)生后，當結(jié)構(gòu)體系發(fā)生局部垮塌時，依靠剩余結(jié)構(gòu)體系仍能繼續(xù)承載，避免發(fā)生大范圍破壞或連續(xù)倒塌。目前防連續(xù)倒塌設(shè)計主要針對安全等級為一級的重要建筑，僅給出了結(jié)構(gòu)防連續(xù)倒塌概念設(shè)計的基本原則，以定性設(shè)計的方法增強結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性，控制發(fā)生連續(xù)倒塌和大范圍破壞，具體計算方法缺乏更詳盡的規(guī)定。需要注意一點是，防連續(xù)倒塌設(shè)計時混凝土和鋼筋強度均采用強度標準值而不是設(shè)計值，且鋼筋強度需采用極限強度標準值而不是屈服強度標準值。這是因為，防連續(xù)倒塌的目標是保證結(jié)構(gòu)不因局部失效而發(fā)生連續(xù)垮塌，因此可靠性指標與一般承載力極限狀態(tài)相比有所降低，可以充分考慮材料的極限強度。

新增3.7節(jié)“既有結(jié)構(gòu)設(shè)計原則”，這主要針對現(xiàn)在應(yīng)用越來越廣泛且備受關(guān)注的既有建筑設(shè)計問題。其中需要注意的是，對既有結(jié)構(gòu)改變用途或延長使用年限進行鑒定設(shè)計時，承載能力極限狀態(tài)驗算“宜”符合本規(guī)范的有關(guān)規(guī)定；而對既有結(jié)構(gòu)進行改建、擴建或加固修復(fù)時，承載能力極限狀態(tài)計算“應(yīng)”符合本規(guī)范的規(guī)定。兩者的要求不同。

二、采用高強、高性能材料

據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國每年混凝土結(jié)構(gòu)的鋼材用量接近1億噸，混凝土用量已達到25億m3，混凝土結(jié)構(gòu)所應(yīng)用的鋼材和混凝土強度比西方發(fā)達國家普遍要低1-2個等級，工程建設(shè)中低強度鋼材、低強度水泥以及低強度混凝土的應(yīng)用比例大，消耗了大量資源和能源，不利于可持續(xù)發(fā)展，大規(guī)模的基建難以為既；新版《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50010-2010）堅持“四節(jié)一環(huán)?！保ü?jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護）的可持續(xù)發(fā)展國策，混凝土結(jié)構(gòu)必須走高效節(jié)材的道路。

適當提高了混凝土的最低強度等級，完善了鋼筋和混凝土的本構(gòu)關(guān)系以及多軸混凝土強度準則的有關(guān)內(nèi)容。

鋼筋材料方面，淘汰低強度鋼筋，增加高強、高性能鋼筋是本次規(guī)范修訂的一大特點。由300MPa級光圓鋼筋取代235MPa級光圓鋼筋；限制并準備逐步淘汰335MPa級熱軋帶肋鋼筋；推廣 HRB400、HRB500MPa級或 HRBF400、HRBF500級（其中符號F表示細晶粒）熱軋帶肋鋼筋作為縱向受力的主導鋼筋。需要特別注意一點是，對于HRB500級鋼筋，其抗拉強度設(shè)計值與抗壓強度設(shè)計值是不相等的，抗壓強度要低一些，而其它類型普通鋼筋的抗拉、抗壓強度設(shè)計值均相等。另外，新版規(guī)范增加了鋼筋在最大力下的總伸長率要求，明確了對鋼筋延性的要求；首次允許采用“并筋”形式進行配筋，以解決粗鋼筋及配筋密集引起的設(shè)計、施工困難 問 題[2]。

三、調(diào)整了混凝土保護層厚度和縱向受力鋼筋最小配筋率

根據(jù)對我國混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的調(diào)研及分析，混凝土保護層厚度進行了調(diào)整?；炷帘Ｗo層厚度的定義不再以縱向受力鋼筋的外緣，而以最外層鋼筋（包括箍筋、構(gòu)造筋、分布筋等）至構(gòu)件表面的距離定值，本次修訂后的保護層實際厚度比原規(guī)范厚度有所加大。另外，新版規(guī)范中按構(gòu)件類型（桿、面）和環(huán)境類別確定保護層厚度，一般情況下保護層厚度稍增，惡劣環(huán)境下大幅度增加；且表中不再列入混凝土強度等級的影響，C30以上統(tǒng)一取值，C25及以下均增加5mm。根據(jù)工程實踐，提出了減小保護層厚度的技術(shù)措施。當采用厚保護層時，配置網(wǎng)片（防剝落、控制裂縫寬度等）的構(gòu)造措施。

新版規(guī)范細化了不同鋼筋強度等級的最小配筋率要求，數(shù)值上沒有太大變化，但要注意表8.5.1是針對非抗震設(shè)計的最小配筋率要求，抗震設(shè)計還要符合第11章的有關(guān)規(guī)定。特別注意一點就是，最小配筋率是按構(gòu)件全截面面積計算，而實際配筋率是按構(gòu)件有效面積計算。

四、調(diào)整了“承載能力極限狀態(tài)計算”的部分內(nèi)容

本次修訂基本保持原規(guī)范的規(guī)定，僅改動了下列內(nèi)容：統(tǒng)一了斜截面受剪承載力的計算公式；調(diào)整了偏心受壓構(gòu)件考慮P-δ效應(yīng)的計算方法[3]。

新版規(guī)范統(tǒng)一了斜截面受剪承載力（一般均布荷載與集中力）的計算公式，受剪承載力計算公式的變化是將箍筋抗剪項前的系數(shù)1.25修改為1.0，這樣設(shè)計配箍面積可能將增加25%，修改的目的主要是提高抗剪承載力的安全儲備，因為在有些機場工程和橋梁工程中，在剪力較大處出現(xiàn)了不少斜裂縫。另一方面，斜截面抗剪承載力公式中箍筋抗剪項前的系數(shù)修改為1.0后，實際上是試驗數(shù)據(jù)的下包絡(luò)線向下移動，包絡(luò)范圍更大了。

偏心受壓構(gòu)件考慮二階撓曲效應(yīng)的計算方法主要是取消了原規(guī)范的“偏心距增大系數(shù)法”，而修改為“彎矩增大系數(shù)法”，以偏心距調(diào)節(jié)系數(shù)Cm和彎矩增大系數(shù)ηns的形式直接計算彎矩設(shè)計值 M，而偏心受壓構(gòu)件的承載力方程基本沒有改變。

為了不對各個偏心受壓構(gòu)件逐一進行驗算，新版規(guī)范6.2.3給出了可以不考慮P-δ效應(yīng)的條件，主要考慮到兩種情況：①在反彎點位于柱高中部的偏壓構(gòu)件中，這種二階效應(yīng)雖能增大構(gòu)件除兩端區(qū)域外各截面的曲率和彎矩，但增大后的彎矩通常不可能超過柱兩端控制截面的彎矩。因此，在這種情況下，P-δ效應(yīng)不會對桿件截面的偏心受壓承載能力產(chǎn)生不利影響。②在反彎點不在桿件高度范圍內(nèi)（即沿桿件長度均為同號彎矩）的較細長且軸壓比偏大的偏壓構(gòu)件中，經(jīng)P-δ效應(yīng)增大后的桿件中部彎矩有可能超過柱端控制截面的彎矩。此時，就必須在截面設(shè)計中考慮P-δ效應(yīng)的附加影響。

需要特別注意的是，公式（6.2.3）解釋中提到的“構(gòu)件按單曲率彎曲時，M1/M2取正值，否則取負值”，即對應(yīng)著當沿構(gòu)件長度為同號彎矩時，長細比的限值小于構(gòu)件兩端為異號彎矩的情況。

五、調(diào)整了“正常使用極限狀態(tài)驗算”的部分內(nèi)容

經(jīng)調(diào)研及與國外規(guī)范對比，原規(guī)范對受力裂縫的控制相對偏嚴，新版規(guī)范進行了適當放松（這部分內(nèi)容主要集中在新規(guī)范第七章）。一級保持不變；二級適當放松，僅控制在荷載標準組合下，拉應(yīng)力不超過混凝土的抗拉強度標準值，刪除了原規(guī)范中按荷載準永久組合計算構(gòu)件邊緣混凝土不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力的要求；三級裂縫控制等級時，對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，裂縫寬度與撓度限值未變，但裂縫寬度和撓度驗算均改為采用荷載的準永久組合并考慮長期作用影響來計算，由于荷載效應(yīng)準永久組合一般要小于標準組合，所以對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，裂縫寬度和撓度就將比原先計算來得小一些。

六、結(jié) 語

本文介紹了與講授課程內(nèi)容緊密相關(guān)的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）新增和重大改進的部分內(nèi)容以及修訂原則，并詳細剖析了新舊《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的異同之處。作為一名土木工程專業(yè)的教師，如何在講課過程中最大限度地將新規(guī)范融入到混凝土課程的教學中去，讓學生掌握規(guī)范并學會運用仍有很多工作要做。

]

[1]GB50010-2010.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]趙基達，徐有鄰.《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》修訂概況（一）[J].建筑結(jié)構(gòu)，41（2）：132-136.

[3]朱愛萍，黃小坤，徐有鄰.《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》修訂簡介（七）[J].建筑結(jié)構(gòu)，41（8）：140-142.