摘要：本文通過對(duì)新編的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的學(xué)習(xí)，總結(jié)了以下一些心得。

　　關(guān)鍵詞： 2010版《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》新規(guī)范

　　1 前言

　　混凝土結(jié)構(gòu)一直是我們最常用的結(jié)構(gòu)，因此每次新規(guī)范的出版對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)人員來說都是一次沖擊，是技術(shù)上的沖擊，也是一次設(shè)計(jì)理念上的沖擊。學(xué)習(xí)規(guī)范有一個(gè)過程，本文記錄了本人剛接觸新規(guī)范，新規(guī)范給我所帶來的一些沖擊、感受和體會(huì)。

　　2 關(guān)于新《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》2010年版

　　通過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，整體感覺這次《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》2010年版體現(xiàn)了先進(jìn)性，許多重要的概念得到了強(qiáng)化和進(jìn)一步的具體實(shí)施，從各方面看來對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)人員的要求更高，設(shè)計(jì)成品需要達(dá)到的性能指標(biāo)也越多了。以下介紹一下我的一些體會(huì)：

　　(1)新《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》2010年版對(duì)取消HPB235，取而代之的是HPB300，相對(duì)HPB235提高大概20%，另外增加了HRB500的鋼筋，并對(duì)抗震構(gòu)件的鋼筋提出了鋼筋延性的要求。鼓勵(lì)使用高強(qiáng)混凝土，高強(qiáng)鋼筋的指導(dǎo)性意圖充分的表現(xiàn)出來。一直以來我們的住宅設(shè)計(jì)都是采用C25+HRB335為主要的組合，看來隨著政策的導(dǎo)向的進(jìn)一步深化，淘汰低強(qiáng)度的鋼筋，提高鋼筋的延性，我們現(xiàn)在C25+HRB335的主要組合有朝一日也會(huì)被另外的組合取代。因?yàn)橐恍┘?xì)節(jié)的條文的改變，例混如凝土強(qiáng)度不大于C25時(shí)，表中保護(hù)層厚度數(shù)值應(yīng)增加5mm，樓板受彎構(gòu)件的受拉鋼筋采用HRB400、HRB500的鋼筋時(shí)，最小配筋率允許采用0.15和45ft/fy的較大值，所以由此可見，C30和HRB400的組合似乎更具有經(jīng)濟(jì)性。而鋼筋型號(hào)HRB335、HRB400和HRB500為主打鋼筋。

　　(2)保護(hù)層的修改，按照規(guī)范的理解，保護(hù)層的厚度主要是滿足建筑耐久性的需要，在水空氣交替作用下，混凝土?xí)�碳化，鋼筋�?huì)氧化。而我們的建筑大部分構(gòu)件均為室內(nèi)環(huán)境，相對(duì)碼頭、橋梁的使用環(huán)境都要好，因此新規(guī)范只是針對(duì)環(huán)境惡劣的構(gòu)件的保護(hù)層提高了要求，一般環(huán)境的還是維持不變。另外還把保護(hù)層厚度的計(jì)算方法改了，之前的計(jì)算方法是混凝土表面到受拉鋼筋外邊緣的距離，新規(guī)范的表述是混凝土表面到受力鋼筋外邊緣的距離，這樣對(duì)于梁來說就相差了一個(gè)箍筋的距離，其實(shí)改變不大。另外值得注意的是對(duì)混凝土強(qiáng)度為C25的構(gòu)件的保護(hù)層提出更高的要求，雖然可能對(duì)配筋計(jì)算結(jié)果影響不大，但是規(guī)范的指引性非常明確，C25以上的混凝土更值得提倡。

　　(3)最小配筋率的修改，眾所周知，最小配筋率的設(shè)定是為了保證不出現(xiàn)“少筋”失效方式的概率。圖(2)摘錄自徐有鄰教授的“鋼筋混凝土構(gòu)件縱向鋼筋最小配筋率的功能與取值———《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010—2002)修訂背景介紹”一文，為2002版混凝土規(guī)范的修改前后的比較。從圖中可以看到，比較各國的最小配筋率的取值水平，我們發(fā)現(xiàn)加拿大最高，美國、新西蘭其次，我們比德國稍低一些，這次2010版規(guī)范依然維持2002版規(guī)范按配筋特征值(45ft/fy)及絕對(duì)值(0.2%)雙控縱向鋼筋的最小配筋率，但由于主力鋼筋由335N/mm2提高到400N/mm2~500N/mm2，修改后我們與德國規(guī)范的水準(zhǔn)應(yīng)該是差不多的，整體來說，2010版規(guī)范的最小配筋率基本不變，只是在原基礎(chǔ)上完善，例如增加了對(duì)于截面厚度很大而內(nèi)里相對(duì)較少的非主要受彎構(gòu)件提出了少筋混凝土配筋的概念，在保證構(gòu)件安全的條件下可以大大減少配筋量，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

　　(4)裂縫計(jì)算的修改，按徐有鄰教授的說法，現(xiàn)行規(guī)范有兩個(gè)問題：第一，現(xiàn)在的規(guī)范中，鋼筋應(yīng)力與裂縫成正比，鋼筋應(yīng)力越大，裂縫寬度越大，裂縫的寬度與鋼筋的強(qiáng)度無關(guān)，這就限制了高強(qiáng)度鋼筋在正常使用極限狀態(tài)下的發(fā)揮，不利于高強(qiáng)鋼筋的推廣，而且裂縫和鋼筋應(yīng)力的關(guān)系突破一定范圍后它就是非線性的。第二個(gè)問題是保護(hù)層厚度和限制裂縫寬度，本質(zhì)上都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題，按現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算，保護(hù)層厚度越大本來是好事，但是保護(hù)層越厚，按裂縫控制的計(jì)算出來需要的鋼筋越多，當(dāng)混凝土保護(hù)層厚度大于50，裂縫按0.2mm控制的話，鋼筋量比承載力極限狀態(tài)下的鋼筋量多了一倍。應(yīng)該說，鋼筋表面處的裂縫和混凝土外表面處的裂縫是兩回事。因此2010版新規(guī)范對(duì)裂縫的計(jì)算進(jìn)行了調(diào)整，目的是為了不讓裂縫控制的計(jì)算約束了高強(qiáng)鋼筋推廣，從這個(gè)方向去考慮，新規(guī)范采用荷載準(zhǔn)永久組合代替之前的標(biāo)注組合，一下把裂縫寬度減少了20%，因?yàn)榱芽p是長期形成的，像住宅2KN/M2的活荷載不是一直都滿荷的，不可能每家每戶都2KN/M2，所以住宅的準(zhǔn)永久組合值是0.5，書庫因?yàn)楹奢d比較穩(wěn)定，所以是0.7。2010版新規(guī)范再通過修改規(guī)范公式中的αcr，再減少10%，一般混凝土總共大概減少了30%。用徐教授的說法，這樣就比較合適了。另外，據(jù)徐教授介紹，加密箍筋對(duì)控制裂縫有貢獻(xiàn)，但由于試驗(yàn)的數(shù)據(jù)還沒進(jìn)一步完善，所以還沒寫進(jìn)新規(guī)范，但向這個(gè)方向的考慮是有的。估計(jì)會(huì)在下一版規(guī)范里體現(xiàn)吧。(αcr為反映裂縫間混凝土伸長對(duì)裂縫寬度影響的系數(shù)，此參數(shù)與鋼筋的強(qiáng)度有關(guān))

　　3關(guān)于新《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》及《高層民用建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》2010年版

　　(1)強(qiáng)化了強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)柱弱梁的概念。具體通過以下措施進(jìn)行：a)框架結(jié)構(gòu)的柱地震組合的設(shè)計(jì)內(nèi)力增大20%，b)四級(jí)抗震柱的抗震組合設(shè)計(jì)內(nèi)力增大10%，c)增加了3級(jí)抗震墻的約束邊緣構(gòu)件的要求，d)提高了框架結(jié)構(gòu)的柱最小配筋率0.1%，e)梁所有箍筋公式中取消1.25的系數(shù)，f)考慮梁壓筋的貢獻(xiàn)，減少梁配筋10%~20%左右，g)考慮板對(duì)梁承載力的貢獻(xiàn)，減少10%左右，h)新的裂縫和撓度計(jì)算減少配筋10%左右,i)剪力墻和框架柱的軸壓比均下降。規(guī)范的導(dǎo)向是非常明顯的，我們的豎向構(gòu)件是無一幸免的增大了配筋，梁的抗彎鋼筋將降低，抗剪鋼筋將增多。如果我們想達(dá)到一個(gè)比較好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，采用高強(qiáng)鋼筋及高強(qiáng)混凝土是必須的，所以規(guī)范的指引性還是很強(qiáng)的。

　　(2)提高了板柱結(jié)構(gòu)的適用性，對(duì)框架結(jié)構(gòu)從適用高度到設(shè)計(jì)細(xì)部參數(shù)等各方面指標(biāo)均從嚴(yán)要求，提高框架結(jié)構(gòu)的安全性。由于板柱結(jié)構(gòu)有很好的空間效果，在商場，倉庫、停車場都有很好的使用價(jià)值，舊規(guī)范對(duì)板柱結(jié)構(gòu)的抗震要求比較高，所以使用的成本比較高，一定程度約束的它的使用，它也一直以來都沒有作為首選的結(jié)構(gòu)選型。2010版新規(guī)范把板柱剪力墻結(jié)構(gòu)的適用高度及抗震等級(jí)放寬幅度加大還增加了板柱節(jié)點(diǎn)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定，以后我們對(duì)商場，倉庫、停車場的設(shè)計(jì)可以多考慮板柱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。而框架結(jié)構(gòu)在適用高度及抗震等級(jí)均從嚴(yán)，說明我們這么多種結(jié)構(gòu)體系來說，框架結(jié)構(gòu)按舊規(guī)范的設(shè)計(jì)成品的安全系數(shù)較低，從汶川地震的經(jīng)驗(yàn)來說，框架結(jié)構(gòu)出的問題也較多，所以不光是適用高度及抗震等級(jí)，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)柱子的最小配筋率在2010版新規(guī)范里也被提高了。對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)，2010版新規(guī)范主要提高了三級(jí)抗震時(shí)的剪力墻和短肢剪力墻要求，其他條文的修改影響較小。

　　(3)增加了結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)及抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)的原則規(guī)定，并補(bǔ)充完善了房屋舒適度設(shè)計(jì)規(guī)定。近幾年，結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)在我國“超限高層建筑結(jié)構(gòu)”抗震設(shè)計(jì)中廣泛采用，已形成一種發(fā)展趨勢(shì)，正確使用性能設(shè)計(jì)方法有利于判斷高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，有針對(duì)的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位和薄弱部位，為發(fā)展安全、使用、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)方案提供了創(chuàng)造性的空間。因此我們2010版新規(guī)范，提出對(duì)房屋高度、規(guī)則性、結(jié)構(gòu)類型、場地條件或抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等有特殊要求的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)提出采用性能設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且提出對(duì)性能設(shè)計(jì)的具體要求。 通過彈性和彈塑性計(jì)算分析(靜力分析及時(shí)程分析)判斷計(jì)算結(jié)果的合理性，找出結(jié)構(gòu)有可能出現(xiàn)的薄弱部位以及需要加強(qiáng)的關(guān)鍵部位，提出有針對(duì)性的抗震加強(qiáng)措施，以論證結(jié)構(gòu)能滿足所選用的抗震性能目標(biāo)的要求。

　　2010新規(guī)范提出了結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)的概念，要求高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有在偶然作用發(fā)生時(shí)適宜的抗連續(xù)倒塌能力。允許主要承重構(gòu)件局部破壞，但其剩余部分具有在一段時(shí)間內(nèi)不發(fā)生連續(xù)倒塌的可靠度。這樣的要求對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)人員來說相當(dāng)于多完成了一個(gè)建筑功能，從設(shè)計(jì)的靈活性來說是大打折扣了，首先周邊及邊跨框架的柱距不宜過大，因?yàn)橐�抵抗�?11的那種沖擊的話，邊跨梁跨度越小，安全性越好，另外我們必須驗(yàn)算逐個(gè)拆除結(jié)構(gòu)周邊柱、底層內(nèi)部柱以及轉(zhuǎn)換桁架腹桿等重要構(gòu)件，采用彈性靜力分析方法分析剩余結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，當(dāng)拆除結(jié)構(gòu)不能滿足結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌要求時(shí)，在該構(gòu)件表面附加側(cè)向偶然荷載，驗(yàn)算其承載力是否要求。

　　以前的規(guī)范在樓蓋舒適性方面沒有提出什么要求，現(xiàn)在2010版新規(guī)范對(duì)樓蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的剛度、質(zhì)量及阻尼，其豎向振動(dòng)舒適度應(yīng)符合的要求做出了規(guī)定。可以感覺得到，我們的設(shè)計(jì)是先進(jìn)了，我們?cè)O(shè)計(jì)人員的工作量也大了，每塊樓板除了需要驗(yàn)算承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)外，還要根據(jù)每塊樓板的剛度，自振周期，質(zhì)量，阻尼，作用力的大小去驗(yàn)算我們樓板的舒適性，應(yīng)該說，我們的建筑物的用戶是幸福的。

　　5 結(jié)語

　　通過一段時(shí)間對(duì)2010版新規(guī)范的學(xué)習(xí)，有一個(gè)很強(qiáng)烈的感覺，我們的很多設(shè)計(jì)的資源需要更新，從設(shè)計(jì)總說明到平法說明，從大的體系計(jì)算軟件到小的構(gòu)件計(jì)算軟件都需要更新。通用圖紙的更新和設(shè)計(jì)計(jì)算軟件的更新量很大，需要群策群力，適應(yīng)這次規(guī)范的修改。總的來說，這次規(guī)范的修改給人一種煥然一新的感覺，從最基本的混凝土強(qiáng)度到一些細(xì)節(jié)的改變，新增的一些分析方法更加人性化，更關(guān)注了建筑物的舒適性，這些都體現(xiàn)了我們行業(yè)的先進(jìn)性，而且這種進(jìn)步是無止境的，還在不停步的發(fā)展。我們作為設(shè)計(jì)的第一線，希望能跟上這種腳步，也把這種先進(jìn)性轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)理念實(shí)施到新建的建筑物中，執(zhí)行我們作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的職責(zé)，回饋一個(gè)好的設(shè)計(jì)作品給社會(huì)。

　　參考文獻(xiàn)：[1] 白紹良1　徐有鄰2　傅劍平1，鋼筋混凝土構(gòu)件縱向鋼筋最小配筋率的功能與取值—

　　——《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010—2002)修訂背景介紹