2010版新混凝土规范学习心得和一些理解

廖锋凡

摘要：本文通过对新编的《混凝土结构设计规范》的学习，总结了以下一些心得。

关键词： 2010版《混凝土结构设计规范》新规范

1 前言

混凝土结构一直是我们最常用的结构，因此每次新规范的出版对于我们设计人员来说都是一次冲击，是技术上的冲击，也是一次设计理念上的冲击。学习规范有一个过程，本文记录了本人刚接触新规范，新规范给我所带来的一些冲击、感受和体会。

2 关于新《混凝土结构设计规范》2010年版

通过一段时间的学习，整体感觉这次《混凝土结构设计规范》2010年版体现了先进性，许多重要的概念得到了强化和进一步的具体实施，从各方面看来对我们设计人员的要求更高，设计成品需要达到的性能指标也越多了。以下介绍一下我的一些体会：

（1）新《混凝土结构设计规范》2010年版对取消HPB235，取而代之的是HPB300，相对HPB235提高大概20%，另外增加了HRB500的钢筋，并对抗震构件的钢筋提出了钢筋延性的要求。鼓励使用高强混凝土，高强钢筋的指导性意图充分的表现出来。一直以来我们的住宅设计都是采用C25+HRB335为主要的组合，看来随着政策的导向的进一步深化，淘汰低强度的钢筋，提高钢筋的延性，我们现在C25+HRB335的主要组合有朝一日也会被另外的组合取代。因为一些细节的条文的改变，例混如凝土强度不大于C25时，表中保护层厚度数值应增加5mm，楼板受弯构件的受拉钢筋采用HRB400、HRB500的钢筋时，最小配筋率允许采用0.15和45ft/fy的较大值，所以由此可见，C30和HRB400的组合似乎更具有经济性。而钢筋型号HRB335、HRB400和HRB500为主打钢筋。

（2）保护层的修改，按照规范的理解，保护层的厚度主要是满足建筑耐久性的需要，在水空气交替作用下，混凝土会碳化，钢筋会氧化。而我们的建筑大部分构件均为室内环境，相对码头、桥梁的使用环境都要好，因此新规范只是针对环境恶劣的构件的保护层提高了要求，一般环境的还是维持不变。另外还把保护层厚度的计算方法改了，之前的计算方法是混凝土表面到受拉钢筋外边缘的距离，新规范的表述是混凝土表面到受力钢筋外边缘的距离，这样对于梁来说就相差了一个箍筋的距离，其实改变不大。另外值得注意的是对混凝土强度为C25的构件的保护层提出更高的要求，虽然可能对配筋计算结果影响不大，但是规范的指引性非常明确，C25以上的混凝土更值得提倡。

（3）最小配筋率的修改，众所周知，最小配筋率的设定是为了保证不出现“少筋”失效方式的概率。图（2）摘录自徐有邻教授的“钢筋混凝土构件纵向钢筋最小配筋率的功能与取值———《混凝土结构设计规范》(ＧＢ50010—2002)修订背景介绍”一文，为2002版混凝土规范的修改前后的比较。从图中可以看到，比较各国的最小配筋率的取值水平，我们发现加拿大最高，美国、新西兰其次，我们比德国稍低一些，这次2010版规范依然维持2002版规范按配筋特征值（45ft/fy）及绝对值（0.2%）双控纵向钢筋的最小配筋率，但由于主力钢筋由335N/mm2提高到400N/mm2~500N/mm2，修改后我们与德国规范的水准应该是差不多的，整体来说，2010版规范的最小配筋率基本不变，只是在原基础上完善，例如增加了对于截面厚度很大而内里相对较少的非主要受弯构件提出了少筋混凝土配筋的概念，在保证构件安全的条件下可以大大减少配筋量，具有明显的经济效益。

（4）裂缝计算的修改，按徐有邻教授的说法，现行规范有两个问题：第一，现在的规范中，钢筋应力与裂缝成正比，钢筋应力越大，裂缝宽度越大，裂缝的宽度与钢筋的强度无关，这就限制了高强度钢筋在正常使用极限状态下的发挥，不利于高强钢筋的推广，而且裂缝和钢筋应力的关系突破一定范围后它就是非线性的。第二个问题是保护层厚度和限制裂缝宽度，本质上都是钢筋混凝土结构的耐久性问题，按现行规范计算，保护层厚度越大本来是好事，但是保护层越厚，按裂缝控制的计算出来需要的钢筋越多，当混凝土保护层厚度大于50，裂缝按0.2mm控制的话，钢筋量比承载力极限状态下的钢筋量多了一倍。应该说，钢筋表面处的裂缝和混凝土外表面处的裂缝是两回事。因此2010版新规范对裂缝的计算进行了调整，目的是为了不让裂缝控制的计算约束了高强钢筋推广，从这个方向去考虑，新规范采用荷载准永久组合代替之前的标注组合，一下把裂缝宽度减少了20%，因为裂缝是长期形成的，像住宅2KN/M2的活荷载不是一直都满荷的，不可能每家每户都2KN/M2，所以住宅的准永久组合值是0.5，书库因为荷载比较稳定，所以是0.7。2010版新规范再通过修改规范公式中的αcr，再减少10%，一般混凝土总共大概减少了30%。用徐教授的说法，这样就比较合适了。另外，据徐教授介绍，加密箍筋对控制裂缝有贡献，但由于试验的数据还没进一步完善，所以还没写进新规范，但向这个方向的考虑是有的。估计会在下一版规范里体现吧。(αcr为反映裂缝间混凝土伸长对裂缝宽度影响的系数，此参数与钢筋的强度有关)

3关于新《建筑抗震设计规范》及《高层民用建筑混凝土结构设计规程》2010年版

（1）强化了强剪弱弯，强柱弱梁的概念。具体通过以下措施进行：a）框架结构的柱地震组合的设计内力增大20%，b）四级抗震柱的抗震组合设计内力增大10%，c）增加了3级抗震墙的约束边缘构件的要求，d）提高了框架结构的柱最小配筋率0.1%，e）梁所有箍筋公式中取消1.25的系数，f）考虑梁压筋的贡献，减少梁配筋10%~20%左右，g）考虑板对梁承载力的贡献，减少10%左右，h）新的裂缝和挠度计算减少配筋10%左右,i)剪力墙和框架柱的轴压比均下降。规范的导向是非常明显的，我们的竖向构件是无一幸免的增大了配筋，梁的抗弯钢筋将降低，抗剪钢筋将增多。如果我们想达到一个比较好的经济指标，采用高强钢筋及高强混凝土是必须的，所以规范的指引性还是很强的。

（2）提高了板柱结构的适用性，对框架结构从适用高度到设计细部参数等各方面指标均从严要求，提高框架结构的安全性。由于板柱结构有很好的空间效果，在商场，仓库、停车场都有很好的使用价值，旧规范对板柱结构的抗震要求比较高，所以使用的成本比较高，一定程度约束的它的使用，它也一直以来都没有作为首选的结构选型。2010版新规范把板柱剪力墙结构的适用高度及抗震等级放宽幅度加大还增加了板柱节点抗震设计的相关规定，以后我们对商场，仓库、停车场的设计可以多考虑板柱结构的结构形式。而框架结构在适用高度及抗震等级均从严，说明我们这么多种结构体系来说，框架结构按旧规范的设计成品的安全系数较低，从汶川地震的经验来说，框架结构出的问题也较多，所以不光是适用高度及抗震等级，对于框架结构柱子的最小配筋率在2010版新规范里也被提高了。对于剪力墙结构，2010版新规范主要提高了三级抗震时的剪力墙和短肢剪力墙要求，其他条文的修改影响较小。

（3）增加了结构抗震性能设计及抗连续倒塌设计的原则规定，并补充完善了房屋舒适度设计规定。近几年，结构抗震性能设计在我国“超限高层建筑结构”抗震设计中广泛采用，已形成一种发展趋势，正确使用性能设计方法有利于判断高层建筑结构的抗震性能，有针对的加强结构的关键部位和薄弱部位，为发展安全、使用、经济的结构方案提供了创造性的空间。因此我们2010版新规范，提出对房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等有特殊要求的高层建筑混凝土结构提出采用性能设计的方法进行设计，而且提出对性能设计的具体要求。 通过弹性和弹塑性计算分析（静力分析及时程分析）判断计算结果的合理性，找出结构有可能出现的薄弱部位以及需要加强的关键部位，提出有针对性的抗震加强措施，以论证结构能满足所选用的抗震性能目标的要求。

2010新规范提出了结构抗连续倒塌设计的概念，要求高层建筑结构应具有在偶然作用发生时适宜的抗连续倒塌能力。允许主要承重构件局部破坏，但其剩余部分具有在一段时间内不发生连续倒塌的可靠度。这样的要求对于我们设计人员来说相当于多完成了一个建筑功能，从设计的灵活性来说是大打折扣了，首先周边及边跨框架的柱距不宜过大，因为要抵抗像911的那种冲击的话，边跨梁跨度越小，安全性越好，另外我们必须验算逐个拆除结构周边柱、底层内部柱以及转换桁架腹杆等重要构件，采用弹性静力分析方法分析剩余结构的内力和变形，当拆除结构不能满足结构抗连续倒塌要求时，在该构件表面附加侧向偶然荷载，验算其承载力是否要求。

以前的规范在楼盖舒适性方面没有提出什么要求，现在2010版新规范对楼盖结构应具有的刚度、质量及阻尼，其竖向振动舒适度应符合的要求做出了规定。可以感觉得到，我们的设计是先进了，我们设计人员的工作量也大了，每块楼板除了需要验算承载力极限状态和正常使用极限状态外，还要根据每块楼板的刚度，自振周期，质量，阻尼，作用力的大小去验算我们楼板的舒适性，应该说，我们的建筑物的用户是幸福的。

5 结语

通过一段时间对2010版新规范的学习，有一个很强烈的感觉，我们的很多设计的资源需要更新，从设计总说明到平法说明，从大的体系计算软件到小的构件计算软件都需要更新。通用图纸的更新和设计计算软件的更新量很大，需要群策群力，适应这次规范的修改。总的来说，这次规范的修改给人一种焕然一新的感觉，从最基本的混凝土强度到一些细节的改变，新增的一些分析方法更加人性化，更关注了建筑物的舒适性，这些都体现了我们行业的先进性，而且这种进步是无止境的，还在不停步的发展。我们作为设计的第一线，希望能跟上这种脚步，也把这种先进性转换成设计理念实施到新建的建筑物中，执行我们作为结构设计师的职责，回馈一个好的设计作品给社会。

参考文献：[1] 白绍良1徐有邻2傅剑平1，钢筋混凝土构件纵向钢筋最小配筋率的功能与取值—

——《混凝土结构设计规范》(ＧＢ50010—2002)修订背景介绍

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。