14混凝土结构设计规范.doc
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1、本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计法,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。整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求,此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态分为以下两类:承载能力极限状态:结构或结构构件达到最大承载力、出现疲劳破坏或不适于继续承载的变形;正常使用极限状态:结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。结构构件应根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求,分别按下列规定进行计算和验算:承载力及稳定:所有结构构件均应进行承载力(包括失稳)计算;在必要时尚应进行结构的倾覆、滑移及漂浮验算;有抗震设防要求的结构尚
2、应进行结构构件抗震的承载力验算;疲劳:直接承受吊车的构件应进行疲劳验算;但直接承受安装或检修用吊车的构件,根据使用情况和设计经验可不作疲劳验算;变形:对使用上需要控制变形值的结构构件,应进行变形验算;抗裂及裂缝宽度:对使用上要求不出现裂缝的构件,应进行混凝土拉应力验算;对使用上允许出现裂缝的构件,应进行裂缝宽度验算;对叠合式受弯构件,尚应进行纵向钢筋拉应力验算。结构及结构构件的承载力(包括失稳)计算和倾覆、滑移及漂浮验算,均应采用荷载设计值;疲劳、变形、抗裂及裂缝宽度验算,均应采用相应的荷载代表值;直接承受吊车的结构构件,在计算承载力及验算疲劳、抗裂时,应考虑吊车荷载的动力系数。预制构件尚应按
3、制作、运输及安装时相应的荷载值进行施工阶段的验算。预制构件吊装的验算,应将构件自重乘以动力系数,动力系数可取,但可根据构件吊装时的受力情况适当增减。对现浇结构,必要时应进行施工阶段的验算。当结构构件进行抗震设计时,地震作用及其它荷载值均应按现行国家标准建筑抗震设计规范的规定确定。钢筋混凝土及预应力混凝土结构构件受力钢筋的配筋率应符合本规范第章、第章有关最小配筋率的规定。素混凝土结构构件应按本规范附录的规定进行计算。结构应具有整体稳定性,结构的局部破坏不应导致大范围倒塌。在设计使用年限内,结构和结构构件在正常维护条件下应能保持其使用功能,而不需进行大修加固。设计使用年限应按现行国家标准建筑结构可
4、靠度设计统一标准确定。若建设单位提出更高要求,也可按建设单位的要求确定。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。承载能力极限状态计算规定根据建筑结构破坏后果的严重程度,建筑结构划分为三个安全等级。设计时应根据具体情况,按照表的规定选用相应的安全等级。 结构分析基本原则结构按承载能力极限状态计算和按正常使用极限状态验算时,应按国家现行有关标准规定的作用(荷载)对结构的整体进行作用(荷载)效应分析;必要时,尚应对结构中受力状况特殊的部分进行更详细的结构分析。当结构在施工和使用期的不同阶段有多种受力状况时,应分别进行结构分析,并确定其最不利的作用效应组合。结构可能遭遇火灾、爆炸、撞击等
5、偶然作用时,尚应按国家现行有关标准的要求进行相应的结构分析。结构分析所需的各种几何尺寸,以及所采用的计算图形、边界条件、作用的取值与组合、材料性能的计算指标、初始应力和变形状况等,应符合结构的实际工作状况,并应具有相应的构造保证措施。结构分析中所采用的各种简化和近似假定,应有理论或试验的依据,或经工程实践验证。计算结果的准确程度应符合工程设计的要求。结构分析应符合下列要求:应满足力学平衡条件;应在不同程度上符合变形协调条件,包括节点和边界的约束条件;应采用合理的材料或构件单元的本构关系。线弹性分析方法线弹性分析方法可用于混凝土结构的承载能力极限状态及正常使用极限状态的作用效应分析。杆系结构宜按
6、空间体系进行结构整体分析,并宜考虑杆件的弯曲、轴向、剪切和扭转变形对结构内力的影响。当符合下列条件时,可作相应简化:体形规则的空间杆系结构,可沿柱列或墙轴线分解为不同方向的平面结构分别进行分析,但宜考虑平面结构的空间协同工作;杆件的轴向、剪切和扭转变形对结构内力的影响不大时,可不计及;结构或杆件的变形对其内力的二阶效应影响不大时,可不计及。杆系结构的计算图形宜按下列方法确定:杆件的轴线宜取截面几何中心的连线;现浇结构和装配整体式结构的梁柱节点、柱与基础连接处等可作为刚接;梁、板与其支承构件非整体浇筑时,可作为铰接;杆件的计算跨度或计算高度宜按其两端支承长度的中心距或净距确定,并根据支承节点的连
7、接刚度或支承反力的位置加以修正;杆件间连接部分的刚度远大于杆件中间截面的刚度时,可作为刚域插入计算图形。杆系结构中杆件的截面刚度应按下列方法确定:混凝土的弹性模量应按本规范表采用;截面惯性矩可按匀质的混凝土全截面计算;形截面杆件的截面惯性矩宜考虑翼缘的有效宽度进行计算,也可由截面矩形部分面积的惯性矩作修正后确定;端部加腋的杆件,应考虑其刚度变化对结构分析的影响;不同受力状态杆件的截面刚度,宜考虑混凝土开裂、徐变等因素的影响予以折减。杆系结构宜采用解析法、有限元法或差分法等分析方法。对体形规则的结构,可根据其受力特点和作用的种类采用有效的简化分析方法。对与支承构件整体浇筑的梁端,可取支座或节点边
8、缘截面的内力值进行设计。各种双向板按承载能力极限状态计算和按正常使用极限状态验算时,均可采用线弹性方法进行作用效应分析。非杆系的二维或三维结构可采用弹性理论分析、有限元分析或试验方法确定其弹性应力分布,根据主拉应力图形的面积确定所需的配筋量和布置,并按多轴应力状态验算混凝土的强度。混凝土的多轴强度和破坏准则可按附录的规定计算。结构按承载能力极限状态计算时,其荷载和材料性能指标可取为设计值;按正常使用极限状态验算时,其荷载和材料性能指标可取为标准值。其它分析方法房屋建筑中的钢筋混凝土连续梁和连续单向板,宜采用考虑塑性内力重分布的分析方法,其内力值可由弯矩调幅法确定。框架、框架剪力墙结构以及双向板
9、等,经过弹性分析求得内力后,也可对支座或节点弯矩进行调幅,并确定相应的跨中弯矩。按考虑塑性内力重分布的分析方法设计的结构和构件,尚应满足正常使用极限状态的要求或采取有效的构造措施。对于直接承受动力荷载的构件,以及要求不出现裂缝或处于侵蚀环境等情况下的结构,不应采用考虑塑性内力重分布的分析方法。承受均布荷载的周边支承的双向矩形板,可采用塑性铰线法或条带法等塑性极限分析方法进行承载能力极限状态设计,同时应满足正常使用极限状态的要求。承受均布荷载的板柱体系,根据结构布置和荷载的特点,可采用弯矩系数法或等代框架法计算承载能力极限状态的内力设计值。特别重要的或受力状况特殊的大型杆系结构和二维、三维结构,
10、必要时尚应对结构的整体或其部分进行受力全过程的非线性分析。结构的非线性分析宜遵循下列原则:结构形状、尺寸和边界条件,以及所用材料的强度等级和主要配筋量等应预先设定;材料的性能指标宜取平均值;材料的、截面的、构件的或各种计算单元的非线性本构关系宜通过试验测定;也可采用经过验证的数学模型,其参数值应经过标定或有可靠的依据。混凝土的单轴应力应变关系、多轴强度和破坏准则也可按附录采用;宜计入结构的几何非线性对作用效应的不利影响;承载能力极限状态计算时应取作用效应的基本组合,并应根据结构构件的受力特点和破坏形态作相应的修正;正常使用极限状态验算时可取作用效应的标准组合和准永久组合。对体形复杂或受力状况特
11、殊的结构或其部分,可采用试验方法对结构的正常使用极限状态和承载能力极限状态进行分析或复核。当结构所处环境的温度和湿度发生变化,以及混凝土的收缩和徐变等因素在结构中产生的作用效应可能危及结构的安全或正常使用时,应进行专门的结构分析。间接钢筋应配置在图所规定的高度范围内,对方格网式钢筋,不应少于片;对螺旋式钢筋,不应少于圈。对柱接头,尚不应小于,为柱的纵向钢筋直径。对要求不出现裂缝的预应力混凝土受弯构件,其正截面的混凝土、纵向预应力钢筋和非预应力钢筋的最小、最大应力和应力幅应按下列公式计算:钢筋混凝土和预应力混凝土构件,应根据本规范第条的规定,按所处环境类别和结构类别确定相应的裂缝控制等级及最大裂
12、缝宽度限值,并按下列规定进行受拉边缘应力或正截面裂缝宽度验算:受弯构件挠度验算钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件在正常使用极限状态下的挠度,可根据构件的刚度用结构力学方法计算。在等截面构件中,可假定各同号弯矩区段内的刚度相等,并取用该区段内最大弯矩处的刚度。当计算跨度内的支座截面刚度不大于跨中截面刚度的两倍或不小于跨中截面刚度的二分之一时,该跨也可按等刚度构件进行计算,其构件刚度可取跨中最大弯矩截面的刚度。受弯构件的挠度应按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影响的刚度进行计算,所求得的挠度计算值不应超过本规范表规定的限值。矩形、形、倒形和形截面受弯构件的刚度,可按下列公式计算:个,其直径不应小于
13、纵向钢筋直径的倍,其间距不应大于纵向钢筋直径的倍。当纵向钢筋的混凝土保护层厚度不小于钢筋公称直径的倍时,可不配置上述箍筋。当计算中充分利用纵向钢筋的抗压强度时,其锚固长度不应小于本规范第条规定的受拉锚固长度的倍。对承受重复荷载的预制构件,应将纵向非预应力受拉钢筋末端焊接在钢板或角钢上,钢板或角钢应可靠地锚固在混凝土中。钢板或角钢的尺寸应按计算确定,其厚度不宜小于。钢筋的连接钢筋的连接可分为两类:绑扎搭接;机械连接或焊接。机械连接接头和焊接接头的类型及质量应符合国家现行有关标准的规定。受力钢筋的接头宜设置在受力较小处。在同一根钢筋上宜少设接头。轴心受拉及小偏心受拉杆件(如桁架和拱的拉杆)的纵向受
14、力钢筋不得采用绑扎搭接接头。当受拉钢筋的直径及受压钢筋的直径时,不宜采用绑扎搭接接头。同一构件中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开。钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为倍搭接长度,凡搭接接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均属于同一连接区段。同一连接区段内纵向钢筋搭接接头面积百分率为该区段内有搭接接头的纵向受力钢筋截面面积与全部纵向受力钢筋截面面积的比值(图)。位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率:对梁类、板类及墙类构件,不宜大于;对柱类构件,不宜大于。当工程中确有必要增大受拉钢筋搭接接头面积百分率时,对梁类构件,不应大于;对板类、墙类及柱类构件,可根应小于搭接钢筋较大直径的倍。
15、当钢筋受拉时,箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的倍,且不应大于;当钢筋受压时,箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的倍,且不应大于。当受压钢筋直径时,尚应在搭接接头两个端面外范围内各设置两个箍筋。纵向受力钢筋机械连接接头宜相互错开。钢筋机械连接接头连接区段的长度为(为纵向受力钢筋的较大直径),凡接头中点位于该连接区段长度内的机械连接接头均属于同一连接区段。在受力较大处设置机械连接接头时,位于同一连接区段内的纵向受拉钢筋接头面积百分率不宜大于。纵向受压钢筋的接头面积百分率可不受限制。直接承受动力荷载的结构构件中的机械连接接头,除应满足设计要求的抗疲劳性能外,位于同一连接区段内的纵向受力钢筋接头面积百
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