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1、混凝土构件极限状态设计新旧规范对比北京夏绪勇张廷全随着新的2010系列建筑结构规范的发布执行，必然会带来混凝土结构构件设计结果的变化，新旧规范设计结果差异的原因有多个方面，如地震影响系数与强柱弱梁、强剪弱弯内力调整系数等方面修改引起的设计内力的变化；构造ffi!筋要求的修改导致的配筋的变化；极限承载力计算公式的修改引起的设计结果的变化等。本文撇开设计内力调整、构造配筋等方面规范修改的影响，从承载力极限状态下的配筋设计、正常使用极限状态下的挠度裂缝计算方血，讨论新的《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的修改内容，对比分析新规范的修改对混凝土构件设计的影响，作为设计人员
2、应用新规范进行混凝土结构设计的参考。一、材料与强度本次规范修订，倡导采用“高强度、高性能”的材料，提高结构的安全度，节约材料用量，达到“低碳”的目的。对于混凝土材料，新规范建议在工程中应用的混凝土强度等级宜适当提高，以提高材料的利用效率。新规范对混凝土等级、强度指标的取值有以下儿点修改：1）C15级的低强混凝土仅限用于索混凝土结构；2）钢筋混凝土强度不应低于C20,釆用强度级别4OOMPa及以上的钢筋时，混凝土强度等级不应低于C25；3）删除了02规范中关于受压小尺寸构件（截面的长边或直径小于300mm）混凝土的强度设计值应乘以0.8的规定。钢筋材料新增了500MPa的高强度钢筋
3、，推广400MPa、500MPa级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力的主导钢筋，限制335MPa级热轧带肋钢筋的应用。用300MPa级的光圆钢筋取代235MPa级的光圆钢筋，在规范的过渡期及对既有结构进行设计时，235MPa级光圆钢筋的设计值按02规范取值。钢筋强度取值修改点有：1）删除了02规范中轴心受拉和小偏拉构件构件，当钢筋强度＞300,按300取值的规定；2）用作围箍约束混凝土的间接配筋，也就是柱、剪力墙约束边缘构件体积配篩率计算时，篩筋强度设计值不受360MPa的限制，按实际钢筋强度取值。二、正截面承载力计算钢筋混凝土的正截面承载力的计算，新规范的基本假定与计算公式与02规范
4、基本一致。受弯构件的正截面承载力计算配筋公式没有什么变化，相同条件下，新旧规范计算配筋结果没有差别。轴压或偏压构件正截面承载力计算公式也基本没有变化，新规范仅对偏压构件轴压力局部二阶效应（效应）的计算方法进行了修改，对于柱构件配筋设计会有一定影响，下面对这部分内容的修改对柱构件设计结果的影响进行对比分析。1.轴压力二阶效应考虑方式比较02规范对于混凝土柱的二阶效应考虑方式采用的是〃-厶方法，通过计算偏心距方法系数〃,放大偏心距g="（a。+ea）來考虑轴压力二阶效应的影响。10混凝土规范采用的是Ctn-7]ns方法,该方法的基本思路与美国ACI318-08规范所用方法相同，计算挠
5、曲构件中部产生二阶效应后控制截面弯矩设计值，计算公式见式(DoM=Cm^M2(1)MC=0.7+031"m2(2)式中分别为偏心受压构件两端截面按结构分析确定的对同一主轴的组合弯矩设计值，绝对值较大端为绝对值较小端为当构件单曲率弯曲时（两端弯矩作用同侧受压，如图1中的b、c）,M?取正值，否则取负值(反弯点在柱中,中的a)0M2(b)M2(c)M2(a)图1柱轴压力二阶效应控制弯矩从控制弯矩的讣算公式可以看出，控制弯矩实际为较大端弯矩乘以增大系数6%o其中％与02规范的偏心距增大系数〃采用了同样的极限曲率计算方式，只是计算公式上略有调整，的汁算结果与02规范的〃接近或稍有增大。C
6、,”与柱构件两端弯矩作用方向与大小有关，取值在0.7〜1.0之间，图1中a反弯点在柱间情况，Cm=0.7；图1中b两端弯矩差异较大时,Czz,<1.0；只有上下端弯矩同侧受压，数值相等或相近时(如图1中c),取值才等于或接近1.0。综合C肌与02规范的偏心距增大系数77取值进行比较，对于图1中的a、b弯矩图，新规范控制弯矩较02规范要小，而且02规范偏心距增大系数对初始偏心距勺与附加偏心距匕都进行了放大，10规范的Cm7Jns只用于初始偏心距勺的计算,对附加偏心距不再放大。图1中的c弯矩图,新规范控制弯矩较02规范有可能增大。实际工程中，框架柱多数反弯点在柱中，也就是说对于多数框
7、架柱，10规范计算出的二阶效应的影响较02规范要小。2.偏压构件设计算例比较［算例一］普通框架柱柱截400x500,纵向钢筋合力点至截面近边缘距离as=40mm,计算长度lox=55OOmm,混凝土强度等级030,纵向钢筋强度设计值fy=360Mpa,截面设计压力N=400kN,下端设计弯矩M=240kN-m,上端弯矩设计值M=-200kN・m。偏心距增大系数nei+0.5h-a,ei+0.5h-as计算钢筋面积402规范n=1.06869mm1189.83mm210规范c.n
