混凝土結(jié)構(gòu)的受力規(guī)定一、混凝土結(jié)構(gòu)受力概述

混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一，其受力性能直接影響結(jié)構(gòu)的承載能力和安全性?；炷两Y(jié)構(gòu)受力規(guī)定主要包括材料特性、設(shè)計原則、計算方法和構(gòu)造要求等方面。

（一）材料特性

1.混凝土抗壓強度

-混凝土抗壓強度是結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)，根據(jù)立方體抗壓強度標準值劃分為C15、C20、C25等等級。

-立方體抗壓強度標準值（fcu,k）通過標準試驗方法測定，通常取95%保證率。

-實際工程中，軸心抗壓強度設(shè)計值（fc）可按fc=αcfcufc,k計算，其中αc為折減系數(shù)，通常取0.7~0.8。

2.混凝土抗拉強度

-混凝土抗拉強度遠低于抗壓強度，通常為抗壓強度的1/10~1/20。

-抗拉強度標準值（ftu,k）可通過直接拉伸試驗測定，或按ftu,k=0.39fcu,k^0.64估算。

3.彈性模量

-混凝土彈性模量（Ec）影響結(jié)構(gòu)變形計算，一般取Ec=0.043fcu,k^1.67（Pa）。

-不同強度等級混凝土的彈性模量范圍：C15~C30約為30~40GPa。

（二）設(shè)計原則

1.荷載分類

-永久荷載（恒載）：結(jié)構(gòu)自重、固定設(shè)備等，變異系數(shù)通常取0.05~0.1。

-可變荷載（活載）：人群、車輛、風(fēng)荷載等，變異系數(shù)通常取0.07~0.15。

2.安全等級

-結(jié)構(gòu)安全等級分為三級：一級（重要建筑）、二級（一般建筑）、三級（次要建筑）。

-不同安全等級對應(yīng)的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ?取值：一級1.1、二級1.0、三級0.9。

3.可靠度設(shè)計

-采用分項系數(shù)法進行可靠度設(shè)計，荷載分項系數(shù)γG（恒載）通常取1.2~1.35。

-材料強度分項系數(shù)γf（混凝土）一般取1.4。

（三）計算方法

1.受彎構(gòu)件

-正截面受彎承載力計算：M≤α?fcbh?(1-α?/h?)，α?取0.85~1.0。

-斜截面受剪承載力計算：V≤0.7fcbh?或V≤0.25βcfcbh?（剪跨比控制）。

2.軸心受壓構(gòu)件

-短柱承載力計算：N≤αcfcbh+φAsfy，φ為穩(wěn)定系數(shù)（0.9~1.0）。

-長柱需考慮縱向彎曲影響，φ值根據(jù)長細比λ計算。

3.偏心受壓構(gòu)件

-大偏心受壓：N≤α?fcbξh?+Asfy(1-α?/h?)。

-小偏心受壓：N≤αcfcbh+Asfy。

二、構(gòu)造要求

（一）配筋構(gòu)造

1.受力鋼筋

-最小配筋率：非預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件取0.15%~0.25%，軸壓構(gòu)件取0.4%~0.7%。

-最大配筋率：板≤2.0%，梁柱≤4.0%。

2.縱向鋼筋間距

-梁內(nèi)縱向受力鋼筋間距：最大100mm，最小150mm（直徑28mm以下）。

-板內(nèi)分布鋼筋間距：最大200mm，最小100mm。

（二）連接構(gòu)造

1.縱筋連接

-機械連接：對接焊或螺紋連接，抗拉強度折減系數(shù)取0.9~0.95。

-綁扎連接：搭接長度按鋼筋直徑和強度等級計算，搭接區(qū)箍筋間距≤500mm。

2.構(gòu)造柱錨固

-構(gòu)造柱縱筋錨固長度≥La（基本錨固長度），抗震地區(qū)需乘0.9折減系數(shù)。

（三）裂縫控制

1.裂縫寬度限值

-一般環(huán)境：0.3mm（板）或0.2mm（梁柱）。

-衛(wèi)生間、地下室等潮濕環(huán)境：0.2mm。

2.裂縫控制措施

-采用收縮補償混凝土（摻加膨脹劑，補償收縮率3%~5%）。

-設(shè)置后澆帶或膨脹加強帶，間距≤30m。

三、驗算要點

（一）承載能力極限狀態(tài)驗算

1.彎矩作用驗算

-MEd≤MR（抗彎承載力設(shè)計值），MR=α?fcbxh?（適筋梁）。

2.剪力作用驗算

-VEd≤Vn（抗剪承載力設(shè)計值），Vn=0.7fcbh?或Vn=0.25βcfcbh?。

（二）正常使用極限狀態(tài)驗算

1.變形驗算

-撓度限值：L/250（屋蓋）或L/350（樓蓋）。

-計算方法：彈性階段按EIψ?計算。

2.裂縫寬度驗算

-實測裂縫寬度ω≤限值，ω=α?σsk(η?d+η?cs)/Es。

（三）施工質(zhì)量控制

1.混凝土配合比

-水膠比控制：≤0.60（普通混凝土），≤0.45（抗?jié)B要求）。

-外加劑摻量：減水劑≤1.0%，引氣劑≤0.008%。

2.澆筑振搗

-振搗時間：10~30s，確保密實性，避免過振或漏振。

-混凝土初凝時間控制：≤4h（常溫）。

3.養(yǎng)護要求

-普通養(yǎng)護：3d內(nèi)保持濕潤，7d達到70%強度。

-早強養(yǎng)護：蒸汽養(yǎng)護升溫速率≤10℃/h。

三、驗算要點（續(xù)）

（四）特殊受力狀態(tài)驗算

1.受扭構(gòu)件驗算

-純扭構(gòu)件：TEd≤0.35fctωb+1.2ηbAsv(α?fyv/d0)，其中T為扭矩設(shè)計值。

-剪扭共同作用：驗算抗剪和抗扭承載力，扭矩系數(shù)βt按0.5~1.0取值。

-配筋構(gòu)造：箍筋間距≤200mm，肢距≤200mm，抗扭縱筋間距≤200mm。

2.局部受壓驗算

-柱端局部受壓：PEd≤1.5βcpfcbu，其中βc為局部受壓強度提高系數(shù)（1~1.5）。

-加勁肋設(shè)置：當(dāng)PEd>0.6fcbu時，需配置縱向和橫向加勁肋，肋寬≥200mm。

（五）疲勞驗算

1.疲勞荷載特征

-循環(huán)次數(shù)分類：疲勞壽命>2000次（輕度）、2000~200000次（中度）、>200000次（重度）。

-疲勞應(yīng)力幅計算：σa=(σmax-σmin)/2，其中σmax為最大應(yīng)力。

2.疲勞強度驗算

-疲勞強度系數(shù)Rf=(0.5~0.7)fcu,k，取值與循環(huán)次數(shù)相關(guān)。

-驗算公式：σa≤(Rf/2)σcu，其中σcu為混凝土實測抗壓強度。

3.構(gòu)造措施

-疲勞構(gòu)件需設(shè)置橫向構(gòu)造鋼筋，間距≤100mm。

-避免應(yīng)力集中部位：如孔洞邊緣設(shè)置圓角過渡，半徑≥50mm。

四、耐久性設(shè)計

（一）環(huán)境類別劃分

1.環(huán)境作用等級

-環(huán)境類別分為五級：Ⅰa（無侵蝕）、Ⅰb（弱凍融）、Ⅱ（輕度氯離子）、Ⅲ（中度氯離子）、Ⅳ（強化學(xué)侵蝕）。

-不同類別對應(yīng)保護層厚度：Ⅰa類≤20mm，Ⅳ類≥50mm。

2.腐蝕介質(zhì)影響

-氯離子滲透深度估算：d=2.5×10-5√(tc),其中tc為暴露年限（年）。

-保護措施：摻加PCE類膨脹劑（摻量0.05%~0.1%）或硅灰（摻量15%~20%）。

（二）保護層厚度

1.計算方法

-基本厚度計算：tc=2.5×10-5d2/fcu,k，tc為保護層厚度（mm）。

-鋼筋直徑修正：直徑≥12mm時乘0.8系數(shù)，≤10mm乘1.2系數(shù)。

2.最小厚度要求

-板、墻≤15mm；梁柱≤25mm；預(yù)應(yīng)力構(gòu)件≥30mm。

（三）表面處理措施

1.防碳化處理

-碳化深度計算：dx=10√(βc·fCa·ω·tc),βc為碳化系數(shù)（0.3~0.5）。

-防碳化涂層：滲透型環(huán)氧涂層（厚度≥0.2mm）。

2.防堿骨料反應(yīng)

-堿含量控制：總堿量Na?Oeq≤3.0kg/m3，混凝土中堿含量≤1.0kg/m3。

-摻加礦物摻合料：粉煤灰摻量≥20%（降低堿濃度）。

五、施工質(zhì)量控制（續(xù)）

（一）原材料檢驗

1.水泥檢測清單

-物理性能：凝結(jié)時間（初凝≥45min，終凝≤6h）、安定性（雷氏夾具膨脹值≤5mm）。

-化學(xué)成分：氧化鎂≤5.0%，三氧化硫≤3.5%，氯離子≤0.06%。

2.骨料質(zhì)量標準

-粗骨料：針片狀含量≤15%，壓碎值指標≤20%（碎石）；10%篩孔通過率≥60%（卵石）。

-細骨料：云母含量≤2%，泥塊含量≤1%，含泥量≤3%（II區(qū)砂）。

3.外加劑檢驗

-減水劑：減水率≥8%，28d強度比≥110%。

-引氣劑：含氣量控制2%~6%，泡沫穩(wěn)定性≥50L。

（二）配合比設(shè)計

1.計算步驟

(1)確定目標強度：fcu,k=fc+1.645σ（σ為標準差，取3.5~5.5MPa）。

(2)計算水膠比：βw=0.46fcu,k/(fce·γc),fce為水泥28d強度（≥42.5MPa）。

(3)選取膠凝材料用量：180~280kg/m3（普通混凝土）。

2.配合比調(diào)整

-摻粉煤灰時，水泥用量按比例折減：水泥：粉煤灰=0.7:0.3（質(zhì)量比）。

-高性能混凝土需進行流變性能測試，屈服應(yīng)力和極限應(yīng)變分別≥2Pa和10?3。

（三）施工過程監(jiān)控

1.混凝土拌合物檢測

-水灰比允許偏差：±0.02；外加劑摻量±1%。

-砂率控制：0.35~0.45（普通混凝土）；0.4~0.5（泵送混凝土）。

2.模板系統(tǒng)檢查

-模板變形量：≤L/1000（L為跨度），拼縫錯臺≤1mm。

-支撐體系承載力驗算：安全系數(shù)≥1.5，立桿間距≤1.2m。

3.澆筑質(zhì)量控制

-振搗順序：先柱后梁板，分層厚度≤300mm。

-同條件養(yǎng)護試塊：每組3塊，脫模強度≥設(shè)計強度75%。

（四）養(yǎng)護措施

1.養(yǎng)護方法分類

-覆蓋養(yǎng)護：塑料薄膜或濕麻袋，保濕持續(xù)時間≥7d。

-蒸汽養(yǎng)護：升溫速率≤25℃/h，恒溫濕度≥95%。

2.養(yǎng)護時間計算

-自然養(yǎng)護：7d達到規(guī)范強度，28d強度穩(wěn)定。

-早強養(yǎng)護：3d達到設(shè)計強度，摻硫酸鈉（摻量1%~3%）。

3.裂縫檢查

-每日測量溫濕度，溫差≤15℃（表面），收縮量≤0.2mm/m。

一、混凝土結(jié)構(gòu)受力概述

混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一，其受力性能直接影響結(jié)構(gòu)的承載能力和安全性?；炷两Y(jié)構(gòu)受力規(guī)定主要包括材料特性、設(shè)計原則、計算方法和構(gòu)造要求等方面。

（一）材料特性

1.混凝土抗壓強度

-混凝土抗壓強度是結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)，根據(jù)立方體抗壓強度標準值劃分為C15、C20、C25等等級。

-立方體抗壓強度標準值（fcu,k）通過標準試驗方法測定，通常取95%保證率。

-實際工程中，軸心抗壓強度設(shè)計值（fc）可按fc=αcfcufc,k計算，其中αc為折減系數(shù)，通常取0.7~0.8。

2.混凝土抗拉強度

-混凝土抗拉強度遠低于抗壓強度，通常為抗壓強度的1/10~1/20。

-抗拉強度標準值（ftu,k）可通過直接拉伸試驗測定，或按ftu,k=0.39fcu,k^0.64估算。

3.彈性模量

-混凝土彈性模量（Ec）影響結(jié)構(gòu)變形計算，一般取Ec=0.043fcu,k^1.67（Pa）。

-不同強度等級混凝土的彈性模量范圍：C15~C30約為30~40GPa。

（二）設(shè)計原則

1.荷載分類

-永久荷載（恒載）：結(jié)構(gòu)自重、固定設(shè)備等，變異系數(shù)通常取0.05~0.1。

-可變荷載（活載）：人群、車輛、風(fēng)荷載等，變異系數(shù)通常取0.07~0.15。

2.安全等級

-結(jié)構(gòu)安全等級分為三級：一級（重要建筑）、二級（一般建筑）、三級（次要建筑）。

-不同安全等級對應(yīng)的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ?取值：一級1.1、二級1.0、三級0.9。

3.可靠度設(shè)計

-采用分項系數(shù)法進行可靠度設(shè)計，荷載分項系數(shù)γG（恒載）通常取1.2~1.35。

-材料強度分項系數(shù)γf（混凝土）一般取1.4。

（三）計算方法

1.受彎構(gòu)件

-正截面受彎承載力計算：M≤α?fcbh?(1-α?/h?)，α?取0.85~1.0。

-斜截面受剪承載力計算：V≤0.7fcbh?或V≤0.25βcfcbh?（剪跨比控制）。

2.軸心受壓構(gòu)件

-短柱承載力計算：N≤αcfcbh+φAsfy，φ為穩(wěn)定系數(shù)（0.9~1.0）。

-長柱需考慮縱向彎曲影響，φ值根據(jù)長細比λ計算。

3.偏心受壓構(gòu)件

-大偏心受壓：N≤α?fcbξh?+Asfy(1-α?/h?)。

-小偏心受壓：N≤αcfcbh+Asfy。

二、構(gòu)造要求

（一）配筋構(gòu)造

1.受力鋼筋

-最小配筋率：非預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件取0.15%~0.25%，軸壓構(gòu)件取0.4%~0.7%。

-最大配筋率：板≤2.0%，梁柱≤4.0%。

2.縱向鋼筋間距

-梁內(nèi)縱向受力鋼筋間距：最大100mm，最小150mm（直徑28mm以下）。

-板內(nèi)分布鋼筋間距：最大200mm，最小100mm。

（二）連接構(gòu)造

1.縱筋連接

-機械連接：對接焊或螺紋連接，抗拉強度折減系數(shù)取0.9~0.95。

-綁扎連接：搭接長度按鋼筋直徑和強度等級計算，搭接區(qū)箍筋間距≤500mm。

2.構(gòu)造柱錨固

-構(gòu)造柱縱筋錨固長度≥La（基本錨固長度），抗震地區(qū)需乘0.9折減系數(shù)。

（三）裂縫控制

1.裂縫寬度限值

-一般環(huán)境：0.3mm（板）或0.2mm（梁柱）。

-衛(wèi)生間、地下室等潮濕環(huán)境：0.2mm。

2.裂縫控制措施

-采用收縮補償混凝土（摻加膨脹劑，補償收縮率3%~5%）。

-設(shè)置后澆帶或膨脹加強帶，間距≤30m。

三、驗算要點

（一）承載能力極限狀態(tài)驗算

1.彎矩作用驗算

-MEd≤MR（抗彎承載力設(shè)計值），MR=α?fcbxh?（適筋梁）。

2.剪力作用驗算

-VEd≤Vn（抗剪承載力設(shè)計值），Vn=0.7fcbh?或Vn=0.25βcfcbh?。

（二）正常使用極限狀態(tài)驗算

1.變形驗算

-撓度限值：L/250（屋蓋）或L/350（樓蓋）。

-計算方法：彈性階段按EIψ?計算。

2.裂縫寬度驗算

-實測裂縫寬度ω≤限值，ω=α?σsk(η?d+η?cs)/Es。

（三）施工質(zhì)量控制

1.混凝土配合比

-水膠比控制：≤0.60（普通混凝土），≤0.45（抗?jié)B要求）。

-外加劑摻量：減水劑≤1.0%，引氣劑≤0.008%。

2.澆筑振搗

-振搗時間：10~30s，確保密實性，避免過振或漏振。

-混凝土初凝時間控制：≤4h（常溫）。

3.養(yǎng)護要求

-普通養(yǎng)護：3d內(nèi)保持濕潤，7d達到70%強度。

-早強養(yǎng)護：蒸汽養(yǎng)護升溫速率≤10℃/h。

三、驗算要點（續(xù)）

（四）特殊受力狀態(tài)驗算

1.受扭構(gòu)件驗算

-純扭構(gòu)件：TEd≤0.35fctωb+1.2ηbAsv(α?fyv/d0)，其中T為扭矩設(shè)計值。

-剪扭共同作用：驗算抗剪和抗扭承載力，扭矩系數(shù)βt按0.5~1.0取值。

-配筋構(gòu)造：箍筋間距≤200mm，肢距≤200mm，抗扭縱筋間距≤200mm。

2.局部受壓驗算

-柱端局部受壓：PEd≤1.5βcpfcbu，其中βc為局部受壓強度提高系數(shù)（1~1.5）。

-加勁肋設(shè)置：當(dāng)PEd>0.6fcbu時，需配置縱向和橫向加勁肋，肋寬≥200mm。

（五）疲勞驗算

1.疲勞荷載特征

-循環(huán)次數(shù)分類：疲勞壽命>2000次（輕度）、2000~200000次（中度）、>200000次（重度）。

-疲勞應(yīng)力幅計算：σa=(σmax-σmin)/2，其中σmax為最大應(yīng)力。

2.疲勞強度驗算

-疲勞強度系數(shù)Rf=(0.5~0.7)fcu,k，取值與循環(huán)次數(shù)相關(guān)。

-驗算公式：σa≤(Rf/2)σcu，其中σcu為混凝土實測抗壓強度。

3.構(gòu)造措施

-疲勞構(gòu)件需設(shè)置橫向構(gòu)造鋼筋，間距≤100mm。

-避免應(yīng)力集中部位：如孔洞邊緣設(shè)置圓角過渡，半徑≥50mm。

四、耐久性設(shè)計

（一）環(huán)境類別劃分

1.環(huán)境作用等級

-環(huán)境類別分為五級：Ⅰa（無侵蝕）、Ⅰb（弱凍融）、Ⅱ（輕度氯離子）、Ⅲ（中度氯離子）、Ⅳ（強化學(xué)侵蝕）。

-不同類別對應(yīng)保護層厚度：Ⅰa類≤20mm，Ⅳ類≥50mm。

2.腐蝕介質(zhì)影響

-氯離子滲透深度估算：d=2.5×10-5√(tc),其中tc為暴露年限（年）。

-保護措施：摻加PCE類膨脹劑（摻量0.05%~0.1%）或硅灰（摻量15%~20%）。

（二）保護層厚度

1.計算方法

-基本厚度計算：tc=2.5×10-5d2/fcu,k，tc為保護層厚度（mm）。

-鋼筋直徑修正：直徑≥12mm時乘0.8系數(shù)，≤10mm乘1.2系數(shù)。

2.最小厚度要求

-板、墻≤15mm；梁柱≤25mm；預(yù)應(yīng)力構(gòu)件≥30mm。

（三）表面處理措施

1.防碳化處理

-碳化深度計算：dx=10√(βc·fCa·ω·tc),βc為碳化系數(shù)（0.3~0.5）。

-防碳化涂層：滲透型環(huán)氧涂層（厚度≥0.2mm）。

2.防堿骨料反應(yīng)

-堿含量控制：總堿量Na?Oeq≤3.0kg/m3，混凝土中堿含量≤1.0kg/m3。

-摻加礦物摻合料：粉煤灰摻量≥20%（降低堿濃度）。

五、施工質(zhì)量控制（續(xù)）

（一）原材料檢驗

1.水泥檢測清單

-物理性能：凝結(jié)時間（初凝≥45min，終凝≤6h）、安定性（雷氏夾具膨脹值≤5mm）。

-化學(xué)成分：氧化鎂≤5.0%，三氧化硫≤3.5%，氯離子≤0.06%。

2.骨料質(zhì)量標準

-粗骨料：針片狀含量≤15%，壓碎值指標≤2