【正文】 新編《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB500102020 學(xué)習(xí)講座 新編《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 500102020 簡(jiǎn)介 第一部分 概況 一修訂過(guò)程 新規(guī)范修訂歷時(shí) 4年多 19972020 召開(kāi)了 全體修訂組會(huì)議 7 次 大型專題研討會(huì)15次 小型研討會(huì) 40次 協(xié)調(diào)會(huì) 8次 可靠度討論會(huì) 4 次 新規(guī)范共 11 章 454 條 7 個(gè)附錄 其中強(qiáng)制性條文 17 條 占 37 主編單位中國(guó)建筑科學(xué)研究院 參編單位 17個(gè) 成 員 27 人另有 5 人列席 二修訂原則 2J031p3 國(guó)內(nèi)統(tǒng)一 國(guó)際接軌 補(bǔ)充完善 安全高強(qiáng) 國(guó)內(nèi)協(xié)調(diào)統(tǒng)一 修訂時(shí)我國(guó)有 5 本混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 房建 GBJ1089 國(guó)標(biāo) 鐵路 TB10002 399 公路 JTJ02385 水工 SLT19196 港工 JTJ26798 面臨工程市場(chǎng)化必須打破部門壟斷與此相適應(yīng)高校脫離行業(yè)管理教學(xué)改革成立大的土木工程專業(yè)要求混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范盡可能走向統(tǒng)一需要較長(zhǎng)的過(guò)程 與國(guó)際接軌 市場(chǎng)化還意味著經(jīng)濟(jì)國(guó)際化全球化面臨加入 WTO 要求規(guī)范盡可能與國(guó)際接軌 補(bǔ)充完善 這是長(zhǎng)期的需要隨著認(rèn)識(shí)的深入而逐漸進(jìn)步 本次修訂時(shí)新增加的內(nèi)容約占 15 有重大修訂 的 13 保持或基本保持的 12 安全高強(qiáng) 這是最基本的要求但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展可適當(dāng)提高可靠度水平 四試設(shè)計(jì) 2J031p4 對(duì)常用 5種類型共 8個(gè)工程進(jìn)行了試設(shè)計(jì)對(duì)比 1單按新荷載規(guī)范 住宅辦公室樓面活載 廚房廁所食堂樓面活載 風(fēng)雪荷載 當(dāng)永久荷載為主時(shí) 2 按新荷載規(guī)范及新混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范 例如箍筋受剪承載力設(shè)計(jì)值 若箍筋仍用Ⅱ級(jí)強(qiáng)度從 310 下降至 300 箍筋用量即費(fèi)用增加 24 若箍筋改用Ⅲ級(jí)強(qiáng)度從 310 上升至360 箍筋用量增加 33 費(fèi)用增加 11 若箍筋原來(lái)用Ⅰ級(jí)現(xiàn)在改用細(xì)直徑Ⅲ級(jí) 強(qiáng)度從 210上升至 360 箍 筋用量及費(fèi)用均不增反降 因此除非構(gòu)造配筋鋼筋原來(lái)用Ⅱ級(jí)盡可能改用Ⅲ級(jí)原來(lái)用Ⅰ級(jí)盡可能改用Ⅲ級(jí)或Ⅱ級(jí)盡可能用提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)來(lái)滿足截面尺寸限制條件這樣對(duì)控制造價(jià)有利同時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算 五強(qiáng)制性條文 強(qiáng)制性規(guī)范 750 本 15 萬(wàn)條 《建設(shè)工程質(zhì)量管理?xiàng)l例》國(guó)務(wù)院 279 號(hào)令 《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文》 2020 年 3 月 新規(guī)范強(qiáng)制性條文 17 條 第二部分 新規(guī)范主要修訂內(nèi)容簡(jiǎn)介 分若干問(wèn)題介紹 一材料及強(qiáng)度 第 4 章 一混凝土 1混凝土強(qiáng)度等級(jí) fcuk 取消 C75C10 增加 C65C70C75C80 從 C15到 C80以 5Nmm2為級(jí)差共分為 14個(gè)強(qiáng)度等級(jí) 2強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值保證率不低于 95 fck fc平均 α 1fcu 平均 fck 088α 1α 2 fcuk 088 構(gòu)件與試件強(qiáng)度比值 α 1 試件摩阻力影響系數(shù) ≤ C50 α 1 076 原規(guī)范 C80 α 1 082 α 2 脆性影響系數(shù) ≤ C50 α 2 10 原規(guī)范 C80 α 2 087 ftk 3 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 目的適當(dāng)提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全度并逐步與國(guó)際混凝土結(jié)構(gòu)安全度接近 RC 構(gòu)件特別是受壓構(gòu)件的安全度比國(guó)外偏低較多 二鋼筋 原規(guī)范中鋼筋品種存在的問(wèn)題 1 強(qiáng)度偏低比國(guó)外低一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)用量增加導(dǎo)致費(fèi)用提高施工困難工作量加大 2 細(xì)鋼筋熱軋的長(zhǎng)期缺乏規(guī)模生產(chǎn)自行冷加工的質(zhì)量不穩(wěn)定需求有上升趨勢(shì) 3Ⅲ級(jí)鋼推廣慢 4 預(yù)應(yīng)力鋼筋用冷拉鋼筋延性差 新規(guī)范 1 鋼筋混凝土用 1990 年代以來(lái)冶金部門利用我國(guó)的釩資源優(yōu)勢(shì)生產(chǎn)出質(zhì)量高價(jià)格低的 Hot rolled Ribbed Bar 熱軋鋼筋 HRB 400 新Ⅲ級(jí)主導(dǎo) HRB 335 Ⅱ 輔助 HRB 235 Ⅰ 輔助 RRB 400 余熱處理鋼筋 2 預(yù)應(yīng)力混凝土用 鋼絲 光面 Plain 后張法鋼筋束 螺旋肋 Helix 先張法 刻痕 Indented 三面刻痕 鋼絞線Strand 1 3 1 7 熱處理鋼筋 Heat Treated 預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 fptk 是具有 95 保證率的抗拉強(qiáng)度值有157016701860 等 5 種規(guī)格其設(shè)計(jì)值取條件屈服點(diǎn)除以分項(xiàng)系數(shù) 設(shè)計(jì)值提高了約 4 是考慮到冶金系統(tǒng)采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量提高 貳耐久性設(shè)計(jì) 34 耐久性能是混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的基本性能之一與混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和適用性有著密切的關(guān)系《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GBJ1089 中關(guān)于耐久性能的設(shè)計(jì)規(guī)定是隱含在相關(guān)條款之中的隨著對(duì)耐久性問(wèn)題重視程度的提高新修訂的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 GB50010 中增加了耐久性設(shè)計(jì)的專門規(guī)定 為了便于有關(guān)技術(shù)人員了解混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題和理解耐久性設(shè)計(jì)的規(guī)定介紹下面三個(gè)問(wèn)題 1 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題 2 延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)使用年限的措施 3 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方法及相應(yīng)規(guī)定 一混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題可分成鋼材問(wèn)題和混凝土問(wèn)題兩大類鋼材問(wèn)題主要指鋼筋的銹蝕此外還有鋼筋的氫脆應(yīng)力腐蝕疲勞低溫脆斷等問(wèn)題混凝土問(wèn)題可分成堿骨料反應(yīng)和環(huán)境作用問(wèn)題環(huán)境作用可分成化學(xué)物質(zhì)侵蝕凍融損傷機(jī)械物理?yè)p傷等 1 鋼筋的銹蝕問(wèn)題 鋼筋銹蝕是混 凝土結(jié)構(gòu)最常見(jiàn)和量最大的耐久性問(wèn)題 新成型混凝土的孔隙溶液中含有氫氧化鈣 pH 值較高呈堿性在這種情況下鋼筋表面可形成鈍化膜鋼筋處于鈍化狀態(tài)鈍化膜對(duì)鋼筋起到保護(hù)作用處于鈍化狀態(tài)的鋼筋不會(huì)銹蝕當(dāng)鈍化膜遭到破壞時(shí)鋼筋則具備銹蝕的條件 在下列三種情況下鋼筋表面的鈍化膜可遭到破壞混凝土碳化 中性化 混凝土遭受氯污染和環(huán)境中缺氧 二氧化碳二氧化硫等氣體及其他酸性物質(zhì)可通過(guò)混凝土的孔隙進(jìn)入混凝土的內(nèi)部與混凝土孔隙溶液中的氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使溶液的 pH 值降低鋼筋出現(xiàn)脫鈍現(xiàn)象如果有足夠的氧和水鋼筋就可以銹蝕鋼筋銹蝕產(chǎn)物的體積 膨脹將保護(hù)層混凝土脹裂繼而剝落 氯污染可分成內(nèi)摻型和外侵型內(nèi)摻型是指混凝土成型時(shí)使用了含氯的原材料如海砂海水或含氯的外加劑等外侵型是指環(huán)境中的氯離子通過(guò)構(gòu)件表面侵入到硬化的混凝土內(nèi)部達(dá)到鋼筋表面外侵型氯污染常見(jiàn)于使用含氯原材料的工業(yè)環(huán)境海洋環(huán)境鹽漬土與含氯地下水的環(huán)境和使用化冰鹽的環(huán)境等游離的氯離子使鋼筋表面的鈍化膜破壞使鋼筋具備了銹蝕條件 有資料表明鈍化膜保持完好需要相當(dāng)于 02m2 的氧流量如果氧流量低于此值鈍化膜厚度會(huì)逐步減小直至完全消失導(dǎo)致鋼筋非常緩慢地銹蝕此種情況常見(jiàn)于水中或土中的混凝土構(gòu)件 除了上述幾種情況外雜散電流會(huì)加速鋼筋的銹蝕速度因?yàn)殇摻畹匿P蝕過(guò)程本身就是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程在雜散電流的影響下鋼筋的電位發(fā)生變化鋼筋銹蝕速度加快電線桿絕緣不好的與直流或交流電有接觸的構(gòu)件上可看到這種現(xiàn)象 2 鋼筋的其他問(wèn)題 除了銹蝕問(wèn)題外鋼筋還有氫脆低溫冷脆應(yīng)力腐蝕和疲勞等問(wèn)題 氫脆是指氫原子進(jìn)入鋼筋的內(nèi)部使鋼筋局部產(chǎn)生較高的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生脆斷這種破壞現(xiàn)象常見(jiàn)于使用鋁制套管的預(yù)應(yīng)力鋼材的施工階段在水泥水化過(guò)程中與鋁制品會(huì)產(chǎn)生一定量的氫氫原子進(jìn)入鋼筋的內(nèi)部的可能性增大加上預(yù)應(yīng)力鋼材張拉應(yīng)力較高有可能產(chǎn)生氫脆破壞但是 混凝土完全硬化后進(jìn)入鋼材內(nèi)部的氫原子會(huì)被逐漸地釋放出來(lái)使鋼材產(chǎn)生氫脆破壞的可能性降低 低溫冷脆是鋼結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的問(wèn)題北方室外的鋼結(jié)構(gòu)如橋梁鋼儲(chǔ)倉(cāng)等有出現(xiàn)低溫冷脆破壞的事例鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)低溫冷脆的問(wèn)題主要出現(xiàn)在鋼筋搭接不合理和出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位 應(yīng)力腐蝕破壞是鋼材在高應(yīng)力狀態(tài)下的腐蝕斷裂破壞應(yīng)力會(huì)使鋼材中的電位產(chǎn)生變化加上環(huán)境的作用使腐蝕速度加快特別是腐蝕達(dá)到一定程度由于鋼材處于高應(yīng)力狀態(tài)而產(chǎn)生脆斷 鋼材的疲勞破壞也屬于耐久性問(wèn)題由于以往研究得相對(duì)較多這里不再介紹 3 混凝土的凍融破壞 關(guān)于混凝土凍融破 壞的機(jī)理有多種理論有珂林斯 lins 于 1944 年提出的水的離析成層理論鮑爾斯于 1945 年提出的冰壓力和溶液遷移壓力理論和隨后與海爾姆斯提出的滲透壓力理論瑞典學(xué)者 1975年提出的臨界飽水理論以及我國(guó)吳中偉院士提出的孔結(jié)構(gòu)理論迄今為止國(guó)內(nèi)外尚未得到統(tǒng)一的結(jié)論 總的來(lái)說(shuō)在環(huán)境溫度下降和升高的作用下混凝土孔隙中的溶液凍結(jié)與融化會(huì)使混凝土產(chǎn)生凍融破壞這種破壞是混凝土微觀結(jié)構(gòu)損傷的逐漸積累造成的宏觀破壞破壞的前期是混凝土強(qiáng)度降低彈性模量降低接著是混凝土由表及里的剝落 我國(guó)部分地區(qū)室外混凝土結(jié)構(gòu)存在凍融損傷問(wèn)題 北方問(wèn)題更為明顯特別是與環(huán)境水接觸較多的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件問(wèn)題相對(duì)嚴(yán)重如電廠的通風(fēng)冷卻塔水廠的水池建筑物外露的陽(yáng)臺(tái)水工結(jié)構(gòu)港工結(jié)構(gòu)等 當(dāng)混凝土孔隙溶液中含有一定量的氯離子時(shí)混凝土的凍融破壞加劇一般稱之為 鹽凍 海港工程使用化冰鹽的混凝土高速公路城市立交橋和停車場(chǎng)等均有這類問(wèn)題 4 化學(xué)物質(zhì)的侵蝕 化學(xué)物質(zhì)的侵蝕是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性中最為復(fù)雜的問(wèn)題復(fù)雜的原因是在于化學(xué)物質(zhì)的種類多隨機(jī)性強(qiáng)對(duì)混凝土的作用效應(yīng)不易準(zhǔn)確確定但歸納起來(lái)化學(xué)物質(zhì)的侵蝕可分成酸侵蝕堿侵蝕和硫酸鹽侵蝕三大類 酸性物質(zhì)對(duì)混凝土中的水泥水化物有侵蝕作用 使其中的氫氧化鈣變成可溶性的鈣鹽使混凝土喪失強(qiáng)度典型的酸性物質(zhì)侵蝕的損傷特征為混凝土呈黃色水泥水化物剝落粗骨料外露或剝落 工業(yè)污染酸雨酸性地下水及酸性土壤等均可對(duì)混凝土構(gòu)成酸侵蝕 固體的堿對(duì)混凝土的侵蝕作用較小而熔融狀的堿或堿的濃溶液對(duì)水泥的水化物有侵蝕作用其侵蝕作用主要有化學(xué)侵蝕和結(jié)晶侵蝕化學(xué)侵蝕是堿溶液與水泥水化物之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成膠結(jié)力不強(qiáng)且易為堿液浸析的產(chǎn)物結(jié)晶侵蝕是由堿溶液滲入混凝土的孔隙形成具有膨脹力的結(jié)晶體使混凝土被脹裂并逐漸剝落 在混凝土結(jié)構(gòu)中化學(xué)侵蝕最廣泛的形式是硫酸鹽侵蝕硫酸鹽一般 是指硫酸鈉和硫酸鎂等硫酸鹽通常存在于地下水和土壤中硫酸鹽是海水中主要的化學(xué)成分之一一些工業(yè)廠房中硫酸鹽侵蝕也比較嚴(yán)重 硫酸鹽溶液與水泥水化物中的氫氧化鈣及水化鋁酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成石膏和硫鋁酸鈣產(chǎn)生體積膨脹使混凝土被脹裂并逐漸剝落 5 堿骨料反應(yīng) 堿骨料反應(yīng)是指水泥水化過(guò)程中釋放出來(lái)的堿金屬與骨料中的堿活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成的混凝土破壞破壞形式主要有兩種堿一硅酸反應(yīng)和堿一碳酸鹽反應(yīng) 堿一硅酸反應(yīng)是指堿性溶液與骨料中的硅酸類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)形成凝膠體這種凝膠體是組分不定的透明的堿一硅混合物會(huì)與混凝土中的氫氧化 鈣及其他水泥水化物中的鈣離子反應(yīng)生成一種白色不透明的鈣硅或堿一鈣一硅混合物這種混合物吸水后體積膨脹使周圍的水泥石受到較大的應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫由多個(gè)這樣的膨脹體產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)互相作用使裂縫連通加寬通常膨脹的反應(yīng)生成物圍繞著活性骨料形成一道白色的邊緣在開(kāi)裂前混凝土表面會(huì)起皮 堿一碳酸鹽反應(yīng)是水泥水化物中的堿與骨料中的碳酸鹽發(fā)生反應(yīng)骨料中的陶土礦和結(jié)晶狀巖石的存在會(huì)影響這些反應(yīng)的速度 6 其他損傷 除了上述問(wèn)題外混凝土還會(huì)有機(jī)械物理?yè)p傷大氣侵蝕生物侵蝕溶蝕等問(wèn)題 機(jī)械物理?yè)p傷包括磨損空蝕沖撞等 一般建筑的混凝土地面 和樓梯可出現(xiàn)磨損更為典型的是混凝土路面和機(jī)場(chǎng)跑道含泥砂量較大的水流也會(huì)磨損混凝土 沿混凝土表面高速流動(dòng)的氣體或水流會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)在負(fù)壓區(qū)的混凝土?xí)a(chǎn)生空蝕破壞破壞的特征是成片的混凝土受拉破壞 在工業(yè)建筑中和道橋上經(jīng)