关于《混凝土结构通用规范》应用执行中的12个问答!

《混凝土结构通用规范》主编、中国建筑科学研究院有限公司建研科技股份有限公司总工程师黄小坤研究员,根据用户在执行应用《混凝土结构通用规范》过程中提出的问题进行答疑。针对设计师最关心的构件最小截面尺寸、最小配筋率问题、舒适度分析以及钢筋锚固等12个问题作出解释。

Q1:《规范》第4.4.4条:框架柱最小截面边长300mm,是否必须严格执行?可否按照面积等效处理?对楼梯柱,是不是需要执行?出屋面小柱是不是需要执行?框架梁的梁宽不应小于200mm,是否也适应剪力墙结构或框架-剪力墙结构中跨高比大于等于5的连梁?(跨高比大于等于5的连梁宜按框架梁进行设计)? 

答:关于框架柱的最小截面尺寸,主要指矩形截面的短边,最细最小的那个边不应小于300mm,不能等效的。即使按面积等效或其它什么等效,这个最小的边长也不能小于300mm。
最小截面边长的规定要严格执行,但不意味着执行了最小截面边长不小于300mm就安全,这只是很多条件里面的一个。
判断楼梯柱、出屋面小柱或其它柱要不要执行这一条的一个条件是它属不属于抗侧力构件,或者说它破坏以后的影响程度,也就是与设计目标和预期有关系。如果它破坏后影响很大,那么肯定要执行这一条。如果它破坏后无所谓,对什么都没有影响,那么可以认为是次要的小柱子,不一定要执行这一条。
楼梯间里面的平台短柱,如果与结构其它抗侧力构件共同工作,承担水平荷载,那么受力比较复杂,而且破坏后对逃生通道影响非常大,要严格执行。
连梁一般来讲是指的剪力墙平面内的两个墙支之间的,在平面内的一个梁。那么连梁一个特点就是跨高比较小,也就是跨度较小,截面高度较大。那么它的受力形态和框架梁不一样。那么反过来看,跨高比大于5的梁不能算。
按高规7.1.3条规定不小于5的连梁宜按框架梁去设计,指的是连梁根据受力及性能,按照框架来设计。
框架梁和连梁设计方法不一样。比如纵筋的设计,连梁纵筋设计基本上项底是一样对称配筋的,箍筋的设计也是和框架梁不一样,基本上是均匀配筋,不太区分加密不加密区。连粱更多的是在水平荷载作用下的受力形态,框架梁如果跨度大,在很多的时候还是楼面荷载传过来竖向荷载作用下的受力形态,所以它们的受力形态、破坏形态不一样。因此高规第7.1.3 条实际上更多的是讲它的设计方法,而不是界定连梁就是框架梁的意思。‍
Q2:混凝土通规第3章讲的都是材料,还有后面章节中涉及施工相关,使用,维护的相关事项,特别是混凝土内容是否需要都写进结构设计说明?哪些内容要写进总说明?

答:设计说明文件的深度应该写什么,应该包括哪些图,总说明上应该写到什么程度,住建部都有规定。另外,具体工程如有特殊要求,例如一些非常重要的材料要着重标注,就要在说明中提出要求,比如某个项目严禁用海砂,就要写明,光引用标准不行。
通常情况下引标准也可以,一般混凝土结构设计,通用规范属于工程规范的一种,说明文件的规范列表中列上《混凝土结构通用规范》是否就能达到设计说明文件的深度,需要各设计师自己判断。
Q3:《混凝土结构通用规范》第4.4.6条:“除悬臂板、柱支承板之外的板类受弯构件,当纵向受拉钢筋采用强度等级500MPa的钢筋时,其最小配筋率应允许采用0.15%和0.45ft/fy中的较大值”,本条仅对受拉钢筋采用50OMPa钢筋时的放松要求,对于60OMPa钢筋如何执行未做要求,如何执行﹖若采用CRB600H钢筋,最小配筋率是否允许采用0.15%和0.45ft/fy的较大值?”

答:条文写的是500MPa,实际是500MPa以上,包括600MPa的钢筋,都允许采用0.15%和0.45ft/fy中的较大值。
规范第2.0.3条、2.0.4条、 3.2.1条, 3.2.2条,分别对钢筋的性能、强度取值、材料分项系数、延伸率都有规定。使用的钢筋一定要满足规范的要求,比如第3.2.2条,钢筋的延伸率要大于5%,材料的分项系数不能小于1.25等等,这是最基本的。不是说随便一个冷加工钢筋,只要强度高就可以用到混凝土结构里。
如果板按照弹塑性设计,考虑塑性内力重分布,希望出塑性铰,那么对钢筋的性能,包括CRB600H钢筋,则可能有更高要求,在大变形下钢筋拉不断,延伸率可能就要大于5%。而一般的设计,在地震状态下,楼板不破坏,按照规范规定就可以。楼板的设计与设计方法、目标、受力形态有关系,总之除悬臂板、柱支承板之外的板类受弯构件,当纵向受拉钢筋采用强度等级不小于500MPa的钢筋时,其最小配筋率应允许采用0.15%和0.45ft/fy中的较大值,是可以的。
Q4:《砼规》GB50010第4.2.3条要求,箍筋用于受剪、受扭、受冲切,当强度大于360N/mm2时取360;《砼通规》未提到此条。请问黄总是否取消此限制?是否给推广CRB600H等高强钢筋铺垫?

答:《混凝土通用规范》第2.0.4条,关于钢筋强度取值做了规定。钢筋强度标准值有不小于95%的保证率要求,而设计值是标准值除以材料分项系数确定,但没有对受力性能的具体规定,而分项系数的取值,实际上与钢筋的性能、工程可靠度等有关。这些是间接规定,只是没有直接说明是否受剪、受扭、受冲切的钢筋强度要求。
《混凝土结构设计规范》GB50010第4.2.3条是强制性条文,新的通用规范执行以后,原来条文的强制性取消了,从表面上看是可以不执行,但实际上对受剪、受扭、受冲切的钢筋强度要求是世界上主要标准规定的,对强度都有限制。比如受剪,柱子的箍筋,在承受水平地震作用时,如果设计强度取得高,但在破坏状态下达不到设计强度,却配置了更少的钢筋,如果设计强度取得低,就意味着要配置更多的钢筋。在某种受力状态下,在规定的破坏模式下,需要衡量钢筋强度是否达到设计值。目前有一些研究表明,在一定的条件、一定的破坏状态下, 受剪箍筋的强度可以超过360MPa,但现阶段不能列入通用规范条文,还需要继续研究。
尽管现在通用规范没有列“箍筋用于受剪、受扭、受冲切,当强度大于360N / mm2时取360MPa”这条,但还是要暂且按混凝土结构设计规范的规定区分受力形态、受力状态、受力的需求来决定钢筋设计强度的取值。比如箍筋如果不是来做承载力计算的,不是受剪计算的,仅仅是约束混凝土作用,那么其钢筋强度可以提高,不应该受360MPa的限制。
Q5:混凝土通用规范中对梁配筋率大于2%箍筋增加2mm未提,是否设计中梁纵筋配筋率>2%,箍筋最小直径不需要加大2mm?同时对四类场地的较高建筑,配筋率是否也不用按照现行混凝土规范要求增加0.1%?

答:《混凝 土结构通用规范》第4.4.8条、4.4.9条分别对梁、柱的配筋做了规定,较《混凝土结构设计规范》第11.3.6条、11.4.12条少了 “当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时,箍筋最小直径应增大2mm”、“ 对IV类场地上较高的高层建筑,最小配筋百分率应增加0.1″。
从通用规范本身的角度,原来混凝土规范中的这两个补充规定可以不执行。在通用规范编制过程中,很多的专家,包括编制组专家、审查专家一致决定,这两个要求必要性不大,而且在本次编制过程中,对三、四级要求也有所提升,因此就取消了这两个补充要求。但并不意味着用了这两条就不行,根据工程的需要,比如很高的高层建筑,原来规定较高建筑指的是60米,实际上60米并不高,如果是100+米、200+米、 300+米, 加0.1%也不算多,要根据实际情况考虑。
Q6:通用规范第4.2.3条规定楼盖进行竖向振动舒适度要求。是否所有建筑都需要进行楼盖竖向振动舒适度分析?《混凝土高规》150m以上的建筑计算水平荷载作用振动舒适度要求,是否《混凝土通规》这条要求所有高层建筑都需要进行水平风荷载作用的振动舒适度分析?

答:《混凝土结构通用规范》第4.2.3条,房屋建筑的混凝土楼盖应该满足竖向振动舒适度要求,混凝土结构高层建筑应满足10年重现期水平风荷载的作用的振动舒适度要求。规范的要求一定要满足,至于要不要计算,要根据具体的情况判断,比如楼板很厚,跨度很小,根本不存在竖向震动舒适度的问题,可以确定符合规范要求,就不需要计算。
现行《混凝土结构设计规范》、《高层建筑混凝 土结构技术规程》、《 建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》对楼盖的竖向振动舒适度都有要求,但是不强制。混凝土高规第3.7 .6条也有高层建筑楼盖应满足10年重现期水平风荷载的作用的振动舒适度的要求。通用规范的规定也基本来自这条,满足要求,原则.上就是要计算。但本条显然是比混凝土高规更严格,高规有150m以上的要求,一般混凝土结构,只要满足承载力里的变形要求,如果结构比较矮、高宽比较大,风振舒适度基本能满足,不是问题。但通用规范中这条规定就是什么情况下都要满足风振舒适度的要求,至于什么时候计算、要不要计算,要根据工程实际情况判断,如果不用计算也能判断出满足舒适度要求,也可以。另外,本条规定的混凝土高层建筑还是要计算,判断是否满足楼盖舒适度的要求。
Q7:通用规范第4.4.5条中锚固长度要求,如果按照《混规》要求及图集的要求,梁梁刚接锚固长度很难满足要求,设计中是否主次梁只能铰接﹖另外次梁的锚固长度0.35Lab是必须执行吗?次梁刚接锚固长度0.6Lab必须执行吗?次梁刚接时,水平锚固长度不小于0.6Lab,而框架梁端部水平直锚长度只需满足0.4Lab即可,要求反而还低些,这是否可能是编写错误呢?次梁刚接满足0.6Lab太高了,框架梁经常都需要做很宽。或者还有一种理解,0.6Lab是否是包括水平段+弯锚段的长度呢?作为审查人员,现在要完全满足《通规》对锚固的要求吗?

答:这个问题涉及到通用规范的两个条文: 一是第4.4.5条,钢筋要有可靠的锚固措施以及普通钢筋锚固长度的一些基本要求,比如钢筋的直径、强度、外形、锚固端的形式等,这是最低要求。二是第2.0.6条,钢筋和预应力筋一定要采取措施保证钢筋和混凝土的协同工作,其中一个要求就是钢筋的锚固长度。所以通用规范中关于钢筋锚固长度有关规定肯定要执行,至于图集上的规定,由设计师根据实际情况决定是否要执行,但通用规范肯定要强制执行。
次梁刚接时,水平段的最小锚固长度要满足0.6Lab,就是考虑折扣之后,锚固长度不能小于基本长度的60%,而框架梁端部水平直锚长度要满足0.4Lab,尽管通用规范没有写,但这是《混凝土结构设计规范》的规定。这些规定没有错,节点核心区之所以为0.4Lab,其它情况下为0.6Lab,是因为混凝土结构中钢筋的锚固长度除了与上述因素有关外,还与混凝土的约束情况有关。如果是一个三面约束的混凝土,即三面受压,那么它的约束情况就非常好,钢筋的锚固长度就比较短。梁柱节点核心区有上下柱约束,有前后左右的楼板和梁约束,因此核心区的混凝土约束条件好,相对于其它区域长度可以简单,经过我们研究,原来取0.4Lab,最早取0.45Lab,到2010版混凝土结构设计规范就取了0.4Lb。所以不是规定错了,而是约束条件不同。有很多设计师反馈达不到锚固长度,该怎么办。那就要采取措施,比如机械措施、或者加宽梁截面。混凝土高规上也有相关条文,除了梁梁连接,还有梁墙连接,在墙面外做一个端头。新西兰多地震、高烈度,这种做法在新西兰的很多结构中都有,就是为了保证水平段的锚固长度。
Q8:如果采用滑动支座,连体结构是否需要遵守《混凝土通用规范》第4.4.14条?

答:关于连体结构,通用规范第4.4.14条基本上是混凝土高规10.5.6条的规定,改了个别字,但条文中没有区分是滑动支座还是固结连接。
关于固结还是铰接对连体结构本身在关键部位的重要性程度,对连接体的风险性、地震的风险性都没有降低,如果连接体破坏,依然很严重。通用规范这条还讲了支撑与连接体、竖向结构等都要加强,要提高一级,这些都是基本规定,不论是铰接还是固接都要执行。另外这一条规定房屋建筑连接体,没有明确高层建筑,比混凝土高规更严。
Q9:《砼通规》第4.3.5条结构要进行整体稳定分析要求,但并没有提出具体要求,实际设计中是否要按照《混凝土高规》进行结构刚重比的计算及控制该限值,该条是否要作为强条进行控制?刚重比计算时重力荷载设计值分项系数,通规没有明确要用1.3和1.5。实际执行呢

答:结构的稳定性——整体稳定性和抗倾覆的能力,对所有混凝土结构都有要求,各行各业的各类混凝土结构都有要求。现在有很多公路桥梁、铁路桥梁,经常会有倾翻的、翻倒的、破坏的,很严重,它们的整体稳定或者抗倾覆的能力都要进行计算,要符合要求。至于是不是按照混凝土高规计算,首先高规的计算方法是按照一个,上下均匀、层高均匀,侧向刚度均匀的一个高层建筑推导出的近似的公式。因此高规的计算方法不适合纳入通用规范,作为通用性的技术规定,但一定要符合工程安全性要求。结构整体稳定性的要求在不同的行业规范里都有,比如混凝土高规、混凝土空间结构规范、桥梁规范等,也都有计算方法和判断的控制要求。混凝土结构设计按现行标准执行就可以,必须考虑结构整体稳定性,必须保证安全。‍
Q10:《混凝土通规》执行后,原《混凝土设计规范》第8.5.3对次要钢筋混凝土受弯构件最小配筋率的调整规定还可以继续执行吗?主要用在钢筋混凝土女儿墙及凸窗窗台之类的地方。

答:《混凝土结构设计规范》第8.5.3条是10版规范新加的,可以有条件的减小某一些混凝土构件的最小配筋率,也就是少配筋混凝土结构或素混凝土结构,国外把少配筋混凝土结构(即低于最低配筋率)都叫素混凝土结构。执行混凝土规范第8.5.3条理论上是可以的,但通用规范中没有列入,原因是目前对这条还有不同的看法,不适合强制执行。
国外的标准,比如欧洲规范(EN1992)、美国规范(ACI318) 都有这样的规定,EN1992中梁的最小配筋率比我们国家的规范还低,0.13%,但次要构件(secondary elements)如果有发生脆性破坏的风险,经过风险评估以后能够接受,那么最小配筋率可以取的更低,按照承载力计算值的1.2倍就可以,比如算下来只需要0.004%,那么只要取0.0048%。ACI318中对普通梁和深梁都有最小配筋率的规定,深梁就类似女儿墙,最小配筋率为0.25%,但也有个特别的规定,第9.6.13条,假定梁构件的所有截面的计算配筋比最小配筋率的1/3还小,那么最小配筋率是可以不被满足的,不一定要执行0.25%。
《混凝土结构设计规范》第8.5.3条规定次要构件的最小配筋率要求也有一定道理,女儿墙、凸窗这样的构件破坏风险也非常大,汶川地震中很多女儿墙都破坏后掉落,砸伤人,所以这些次要构件配置一些钢筋是值得的, 况且配筋率要求并不高。
Q11:《混凝土通规》第4.4.13对错层结构的要求,楼梯柱与半层处休息平台连接,另一边楼层梁连接,算不算错层柱,是否需要抗震等级提高,以及其他通用规范构造要求?关于《混通规》中错层结构框架柱提高一级,原《混凝土高规》中有规定,现《混通规》提出来,多层是否要执行,局部个别板块降板是否需要执行,框架柱抗震等级提高后,剪压比不易算过去,导致局部框架柱截面增加较多,如正常柱子600mm或者700mm就可以,但因为错层处柱需要加到1000mm才能满足剪压比计算。

答:《混凝土结构通用规范》第4.4.13条有两款规定,第一款对应混凝土高规第10.4.4条,关于错层柱混凝土等级不小于C30的要求。而将错层柱最小截面高度不小于600的要求可能不合理、不合适,有的地方截面可能偏大,比如楼梯柱截面如果做到600mm可能就比较大,但某些重要的错层柱又可能偏小,所以本次通用规范就不做规定。错层柱的抗震等级提高一级依然保留。第二款关于错层剪力墙的最小墙厚、最低混凝土等级、最小配筋率的要求,对应混凝土高规第10.4.6条,但原来第10.4.6条并不是强条,因此通用规范的实际上提高要求。另外,通用规范中规定房屋建筑错层,而不是高层建筑,即使多层结构,也依然要执行本条。
判断是不是错层,是否需要执行此条,需要设计师自己判断。比如梁只差了一块板的高度算不算错层,一般不算。错层一定是错开以后有短柱,层间形成了两个短柱,左右两边的计算长度不一样,肯定属于错层,肯定要执行此条。
Q12:《混凝土结构通用规范》第2.0.10条第3款,普通钢筋的混凝土保护层厚度“不应小于普通钢筋的公称直径,且不应小于15mm”。这里指的是否是纵筋或箍筋的保护层厚度不应小于相对应钢筋(纵筋或箍筋)的公称直径,且不应小于15mm。

答:《混凝土结构通用规范》第2.0.10条对钢筋的保护层厚度要求有三款,其中最重要的就是第一款:钢筋与混凝土共同工作性能的要求,因此,钢筋保护层厚度首先要满足第一款。共同工作性能的要求其中一个就是保护层厚度不能小于普通纵向受力钢筋的公称直径,这也是第三款的前半句要求。普通钢筋含有单根钢筋和并筋两种情况,混凝土结构规范里有并筋的规定、等效直径,那么保护层厚度也不能小于并筋的等效直径。后半句不能小于15mm,混凝土规范也是此要求,但不是强条,而通用规范中是强条。不小于15mm的规定更多是从混凝土耐久性,从保护钢筋和钢筋的耐久性来考虑。
通用规范中此条指的是钢筋混凝结构里用的普通钢筋或者预应力混凝结构用的普通钢筋,而不是预应力筋。对于有粘结预应力混凝土结构中的预应力束,如果没有其它的保护措施,也应该满足本条规定。如果是无粘结预应力筋,有孔道和其它的保护措施,要求不一样。

0

评论0

请先

没有账号? 注册  忘记密码?

社交账号快速登录

微信扫一扫关注
扫码关注后会自动登录网站
普人特福的博客cnzz&51la for wordpress,cnzz for wordpress,51la for wordpress