第五篇 结构设计

1 基 本 规 定

11 结构安全等级

《建筑结构设计统一标准》 GBJ68__84

105建筑结构设计时,应根据结构破坏可能产生的后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等)的严重性,采用不同的安全等级。建筑结构安全等级的划分应符合表105的要求。

建筑结构的安全等级 表1. 0. 5

安 全 等 级

破 坏 后 果

建 筑 物 类 型

一 级

二 级

三 级

很 严 重

严 重

不 严 重

重要的工业与民用建筑物

一般的工业与民用建筑物

次要的建筑物

注:①对于特殊的建筑物,其安全等级根据具体情况另行确定;

②当按抗震要求设计时,建筑结构的安全等级应符合《建筑抗震设计规范》的规

定。

12 结构荷载和组合

《建筑结构荷载规范》GBJ987

221建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载,按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合,并取各自的最不利组合进行设计。

222对于承载能力极限状态,应采用荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计,并采用下列设计表达式:

γ0SR 222

式中γ0__结构重要性系数,对安全等级为一级、二级和三级的结构构件,可分别取11

1009;结构构件的安全等级,应按有关建筑结构设计规范的规定确定;

S__荷载效应组合的设计值;

R__结构构件抗力的设计值,应按有关建筑结构设计规范的规定

确定。

225对于正常使用权限状态,应根据不同的设计要求,分别采用荷载的短期效应组合和长期效应组合进行设计。

226荷载分项系数,应按下列规定采用:

一、永久荷载的分项系数:

当其效应对结构不利时,取12

当其效应对结构有利时,取10

二、可变荷载的分项系数:

一般情况下取14

对楼面结构,当活荷载标准值不小于4kNm时,取13

注:验算倾覆和滑移时,对抗倾覆和滑移有利的永久荷载,其分项系数可取 09;对某些特殊情况,应按有关建筑结构设计规范的规定确定。

227在一般情况下,当有风荷载参与组合时,荷载组合值系数取06;当没有风荷载参与组合时,荷载组合值系数取10

对于一般排架、框架结构,当有两个或两个以上的可变荷载参与组合且其中包括风荷载时,荷载组合系数取085;在其他情况下荷载组合系数均取10

311民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其准永久值系数,应按表

311的规定采用。

民用建筑楼面均布活荷载标准值及其准永久值系数 表311

项次

类 别

标准值

kN/m

准永久值

系数фq

1

住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园

1.5

0.4

2

教室、试验室、阅览室、会议室

2.0

0.5

3

食堂、办公楼中的一般资料档案室

2.5

0.5

4

礼堂、剧场、电影院、体育场及体育馆的看台:

1)有固定座位

2)无固定座位

2.5

3.5

0.3

5

展览馆

3.0

0.5

6

商 店

3.5

0.5

7

车站大厅、候车室、舞台、体操室

3.5

0.5

8

藏书库、档案库

5.0

0.8

9

停车库:

1)单向板楼盖(板跨不小于2m

2)双向板楼盖和无梁楼盖(柱网尺寸不小于

6m×6m

4.0

2.5

0.6

10

厨 房

2.0

0.5

11

浴室、厕所、盥洗室:

1)对第一项中的民用建筑

2)对其他民用建筑

2.0

2.5

0.4

0.5

12

走廊、门厅、楼梯:

1)住宅、托儿所、幼儿园

2)宿舍、旅馆、医院、办公楼

3)教室、食堂

4)礼堂、剧场、电影院、看台、展览馆

1.5

2.0

2.5

3.5

0.4

0.4

0.5

0.3

13

挑出阳台

2.5

0.5

注:①本表所给各项活荷载适用于一般使用条件,当使用荷载较大时,应按实际情 况采用。

9项活荷载只适用于停放轿车的车库。当单向板板跨小于2m时,将车轮局部荷载换算为等效均布荷载,局部荷载值取45kN,间隔15mm,分布在02m × 02m的面积上。

12项楼梯活荷载,对预制楼梯踏步平板,尚应按15kN集中荷载验算。

13项挑出阳台荷载。当人群有可能密集时,按35kNm采用。

⑤本表各项荷载未包括隔墙自重。

331房屋的屋面,其水平投影面上的屋面均布活荷载,应按表33l采用。

屋面均布活荷载,不应与雪荷载同时考虑。

屋面均布活荷载 表331

项次

类 别

标准值

kN/m2

准永久值

系数фq

1

不上人的屋面:

石棉瓦、瓦楞铁等轻屋面和瓦屋面

钢丝网水泥及其他水泥制品轻屋面以及由薄钢结构承重的钢筋混凝土屋面

由钢结构或钢筋混凝土结构承重的钢筋混凝土屋面,包括挑檐和雨篷

0.3

0.5

0.7

0

0

0

2

上人的屋面

1.5

0.4

注:①不上人的屋面,当施工荷载较大时,应按实际情况采用。

②上人的屋面,当兼作其他用途时,应按相应楼面活荷载来用。

351设计屋面板、檀条、钢筋混凝土挑檐、雨篷和预制小梁时,尚应按下列施工或检修集中荷载(人和小工具的自重)出现在最不利位置进行验算:

一、屋面板、檩条、钢筋混凝土挑檐和预制小梁,取0.8kN

二、钢筋混凝土雨篷,取10kN

注:①对于轻型构件或较宽构件,当施工荷载有可能超过上述荷载时,应按实 际情况验算,或采用加垫板、支撑等临时设施承受。

②当计算挑檐、雨篷强度时,沿板宽每隔10m考虑一个集中荷载;在验算 挑檐、雨篷倾覆时,沿板宽每隔253om考虑一个集中荷载。

352楼梯、看台、阳台和上人屋面等的栏杆顶部水平荷载,应按下列规定采用:

一、住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所、幼儿园,取05kNm

二、学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆或体育场,取1okNm

361建筑结构设计动力计算,在有充分依据时,可将重物或设备的荷载乘以动力系数后按静力计算进行。

511屋面水平投影面上的雪荷载标准值,应按下式计算:

Sk=μγS0 511

式中Sk__雪荷载标准值,KN/平方米;

μγ屋面积雪分布系数;

S0__基本雪压,kN/平方米。

512基本雪压系以当地一般空旷平坦地面上统计所得30年一遇最大积雪的自重确定。

522设计建筑结构及屋面的承重构件时,按下列规定考虑积雪的分布情况:

一、屋面板和植条按积雪不均匀分布的最不利情况考虑;

二、屋架分别按积雪全跨和半跨均匀分布的情况考虑;

三、框架和柱按积雪全跨均匀分布情况考虑。

611垂直于建筑物表面上的风荷载标准值,应按下式计算:

WK=βZμSμZW0 611

式中WK__风荷载标准值,KN/平方米;

βZ__Z高度处的风振系数;

μS__风荷载体型系数;

μZ__风压高度变化系数;

W0__基本风压,KN/平方米。

612基本风压系以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的30年一遇10min平均

V02


最大风速Voms)为标准,按W0= 确定的风压值。

1600 基本风压不得小于025kNm2平方米。

对于高层建筑,其基本风压按规定的基本风压值乘以系数11后采用;对于特别重要和有特殊要求的高层建筑,其基本风压值乘以系数12后采用。

2 混凝土结构设计

21 钢筋混凝土结构

《混凝土结构设计规范》GBJ10_89

213混凝土强度标准值应按表213采用。

混凝土强度标准值(N/mm2) 表213

强度种类

符号

混 凝 土 强 度 等 级

C7.5

C10

C15

C20

C25

C30

C35

C40

C45

C50

C55

C60

轴心抗压

弯曲抗压

抗 拉

?ck

?cmk

?tk

5

5.5

0.75

6.7

7.5

0.9

10

11

1.2

13.5

15

1.5

17

18.5

1.75

20

22

2

23.5

26

2.25

27

29.5

2.45

29.5

32.5

2.6

32

35

2.75

34

37.5

2.85

36

39.5

2.95

214混凝土强度设计值应按表214采用。

混凝土强度设计值(N/mm2) 表214

强度种类

符号

混 凝 土 强 度 等 级

C7.5

C10

C15

C20

C25

C30

C35

C40

C45

C50

C55

C60

轴心抗压

弯曲抗压

抗 拉

?c

?cm

?t

3.7

4.1

0.55

5

5.5

0.65

7.5

8.5

0.9

10

11

1.1

12.5

13.5

1.3

15

16.5

1.5

17.5

19

1.65

19.5

21.5

1.8

21.5

23.5

1.9

23.5

26

2

25

27.5

2.1

26.5

29

2.2

注:计算现浇钢筋混凝土轴心受压及偏心受压构件时,如截面的长边或直径小于 300mm,则表中混凝土的强度设计值应乘以系数08

222钢筋的强度标准值应具有不小于 95%的保证率。

钢筋的强度标准值应按表2221采用,钢丝、钢绞线的强度标准值应按表222-2采用。

钢筋强度标准值(N/mm2) 表2221

种 类

?yk?pyk?atk?ptk

Ⅰ级(Q235

235

Ⅱ级(20MnSi20MnNbb))

335

Ⅲ级(20MnSiV20MnTiK20MnSi

400

Ⅳ级(40Si2MnV45SiMnV45Si2MnTi

540

Ⅰ级(d12

280

Ⅱ级d25

d=2840

450

430

Ⅲ级

500

Ⅳ级

700

冷轧带

肋钢筋

LL550d=412

550

LL650d=456

650

LL800d=5

800

热处理

钢 筋

40Si2Mnd=6

48Si2Mnd=8.2

45Si2Cr(d=10)

1470

钢丝、钢绞线强度标准值(N mm2) 表222-2

种类

?atk?ptk

碳素钢丝

φ4、φ5

1770167015701470

φ6

16701570

φ7、φ8、φ9

15701470

刻痕钢丝

φ5、φ7

15701470

冷 拔

低碳钢丝

甲级:

φ4

φ5

Ⅰ组

700

650

Ⅱ组

650

600

乙级: φ3~φ5

550

 

 

 

 

钢 绞 线

二 股

d=10.0

d=12.0

1720

三 股

d=10.8

d=12.9

1720

 

 

七 股

d=9.5

d=11.1

d=12.7

d=15.2

1860

1860

1860

186018201720

 

(d=9.0)

17701670

 

(d=12.0)

16701570

 

(d=15.0)

14701470

注:用作预应力钢筋的甲级冷拔低碳钢丝经机械调直后,强度标准值应降低50N/ mm

223钢筋抗拉强度设计值?y?py及钢筋抗压强度设计值?_y?_py应按表223-1采用;钢丝、钢绞线抗拉强度设计值?y?py及钢丝、钢绞线抗压强度设计值?_y?_py应按表223-2采用。

钢筋强度设计值(N/mm2) 表223-1

种 类

?y?py

?_y?_py

Ⅰ级(Q235

210

210

Ⅱ级(20MnSi20MnNbb))

310

310

Ⅲ级(20MnSiV20MnTiK20MnSi

360

360

Ⅳ级(40Si2MnV45SiMnV45Si2MnTi

500

400

Ⅰ级(d12

250

210

Ⅱ级

d25

380

310

 

D=2840

360

310

Ⅲ级

420

360

Ⅳ级

580

400

冷轧带

肋钢筋

LL550d=412

360

360

LL650d=456

430

380

LL800d=5

530

380

热处理

钢 筋

40Si2Mnd=6

48Si2Mnd=8.2

45Si2Cr(d=10)

1000

400

注:①在钢筋混凝土结构中,轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉强度设计值大于310N/mm2时,仍应按310N/ mm2取用,其他构件的钢筋抗拉强度设计值大于360N/mm2时,仍应按360N/ mm2取用;对于大于12 mmI级钢筋,如经冷拉,不得利用冷拉后的强度;

②当钢筋混凝土结构的混凝土强度等级为C10时,光面钢筋的强度设计值应按190N/ mm2取用,变形钢筋的强度设计值应按230N/ mm2取用;

③成盘供应的LL550级冷轧带肋钢筋经机械调直后,抗拉强度设计值应降低20N/mm2取用,且抗压强度设计值不应大于相应的抗拉强度设计值;

④构件中配有不同种类的钢筋时,每种钢筋根据其受力情况应采用各自的强度设计值。

钢丝、钢绞线抗拉、抗压强度设计值(N/mm2) 表223-1

种 类

?y?py

?_y?_py

φ4~φ9

?ptk=1770

1200

400

?ptk=1670

1130

?ptk=1570

1070

?ptk=1470

1000

刻痕钢丝

 

?ptk=1570

1070

60

?ptk=1470

1000

冷 拔

低 碳

钢 丝

甲 级

组别

Ⅰ组

Ⅱ组

400

φ4

460

430

φ5

430

400

乙 级

用于焊接骨架和焊接网时

320

320

用于绑扎骨架和绑扎网时

250

350

 

 

线

二 股

?ptk=1720

1170

360

三 股

?ptk=1720

1170

360

 

 

七 股

?ptk=1860

1260

 

 

360

?ptk=1820

1240

?ptk=1770

1200

?ptk=1720

1170

?ptk=1670

1130

?ptk=1570

1070

?ptk=1470

1000

注:①冷拔低碳钢丝用作预应力钢筋时,应按表222-2规定的钢丝强度标准值逐盘进行检验,其强度设计值应按甲级采用;乙级冷拔低碳钢丝可按分批检验,并宜用作焊接骨架、焊接网、架立筋、箍筋和构造钢筋;

②用作预应力钢筋的甲级冷拔低碳钢丝经机械调直后,抗拉强度设计值应降低30N/mm2,且抗压强度设计值不应大于相应的抗拉强度设计值;

③当碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线的强度标准值不符合表222-2的规定时,其强度设计值应进行换算;

④表中括号内的数值系根据国家标准GB5224-85生产、现尚在延期使用的钢绞线强度标准值和设计值。

314结构构件的承载力(包括压屈失稳)计算和倾覆、滑移验算,均应采用荷载设计值;疲劳、变形、抗裂及裂缝宽度验算,均应采用相应的荷载代表值;直接承受动力荷载的结构构件,在计算承载力、疲劳、抗裂时,应考虑动力荷载的动力系数。

预制构件尚应按制作、运输及安装时的荷载设计值进行施工阶段的验算。预制构件本身吊装的验算,应将构件自重乘以动力系数,动力系数可取15,但根据构件吊装时受力情况,可适当增减。

对现浇结构,必要时应进行施工阶段的验算。

315下列结构在进行承载力计算时,其内力应按弹性体系计算,不应考虑塑性内力重分布:

1.      直接承受动荷载作用的结构;

2.      要求不出现裂缝的结构构件。

322一切构件的安全等级在各个阶段均不得低于三级。

注:①屋架、托架的安全等级应提高一级;

②承受恒载为主的轴心受压柱、小偏心受压柱,其安全等级应提高一级;

③预制构件在施工阶段的安全等级,可较其使用阶段的安全等级降低一级。

333结构构件设计时,应根据使用要求选用不同的裂缝控制等级,裂缝控制等级的划分应符合下列规定:

一级严格要求不出现裂缝的构件,按荷载短期效应组合进行计算时,构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力;

二级一般要求不出现裂缝的构件,按荷载长期效应组合进行计算时,构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力,而按荷载短期效应组全进行计算时,构件受拉边缘混凝土允许产生拉应力,但拉应力不应超过αctγ?tk,此处,αct为混凝土拉应力限制系数,γ为受拉区混凝土塑性影响系数,?tk为混凝土抗拉强度标准值;

三级允许出现裂缝的构件,最大裂缝宽度按荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合的影响进行计算,其计算值不应超过允许值。

334钢筋混凝土和预应力混凝土结构构件的裂缝控制等级、混凝土拉应力限制系数αct及最大裂缝宽度允许值,根据结构构件的工作条件和钢筋种类按表334采用。

裂缝控制等级、混凝土拉应力限制系数αct

及最大裂缝宽度允许值[Wmax](mm) 334

钢筋种类

 

 

 

 

 

 

结构构件工作条件

钢筋混凝土结构

预应力混凝土结构

Ⅰ级钢筋

Ⅱ级钢筋

Ⅲ级钢筋

冷轧带肋钢筋

冷拉Ⅱ级钢筋

冷拉Ⅲ级钢筋

冷拉Ⅳ级钢筋

碳素钢丝

刻痕钢丝

钢绞线

热处理钢筋

冷轧带肋钢筋

冷拔低碳钢丝

等级

[Wmax]

(mm)

等级

[Wmax]

(mm)

αct

等级

αct

室内正常环境

三级

0.3

(0.4)

三级

0.2

_

二级

0.5

露天或室内高湿度环境

 

0.2

二级

 

0.5

一级

0

注:①属于露天或室内高湿度环境一栏的结构构件系指:直接受雨淋的构件;无围护结构的房屋中经常受雨淋的构件;经常受蒸汽或凝结水作用的室内构件(如浴室等);与土壤直接接触的构件;

②对处于年平均相对湿度小于60%地区,且可变荷载标准值与恒载标准值之比大于0.5的受弯构件,其最大裂缝宽度允许值可采用弧内的数字;

⑤对配置冷轧带肋钢筋和冷拔低碳钢丝的预应力混凝土一般构件及屋面梁,其裂缝控制要求应符合现行专门规程的有关规定;

⑦表中预应力结构构件的混凝土拉应力限制系数及最大裂缝宽度允许值仅适用于正截面的验算。

613受力钢筋的混凝土保护层最小厚度(从钢筋的外边缘算起)应符合表613的规定,且不应小于受力钢筋的直径。

混凝土保护层最小厚度(mm) 613

环 境 条 件

构 件 类 别

混 凝 土 强 度 等 级

C20

C25C30

C35

室内正常环境

板、墙、壳

15

梁 和 柱

25

露天或室内高

湿 度 环 境

板、墙、壳

35

25

15

梁 和 柱

45

35

25

注:①处于室内正常环境由工厂生产的预制构件,当混凝土强度等级不低于C20时,其保护层厚度按表中规定减少5mm,但预制构件中的预应力钢筋(包括冷拔低碳钢丝)的保护层厚度不应小于15mm;处于露天或室内高温度环境的预制构件,当表面另作水泥砂浆抹面层且有质量保证措施时,保护层厚度按表中室内正常环境中构件的数值采用;

②预制钢筋混凝土受弯构件,钢筋端头的保护层厚度为10mm;预制的肋形板,其主肋的保护层厚度按梁考虑;

③处于露天或室内高湿度环境中的结构,其混凝土强度等级不低于C25,当非主要承重构件的混凝土强度等级采用C20时,其保护层厚度按表中C25的规定值取用;

④板、墙、壳中分布钢筋的保护层厚度不应小于10mm;梁、柱中箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm

⑤要求使用年限较长的重要建筑物和受沿海环境侵蚀的建筑物的承重结构,当处于露天或室内高湿度环境时,其保护层厚度应适当增加。

614当计算中充分利用纵向受拉钢筋强度时,其锚固长度不应小于表614规定的最小锚固长度。

纵向受拉钢筋的最小锚固长度la(mm) 61