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Ⅱ 《混凝土結構設計規范》(GB 50010-2002)符號意義,若有下標請指出其意思及指代的英文單詞

《混凝土結構設計規范》

(GB 50010－2002)

1 總則

1.0.1 為了在混凝土結構設計中貫徹執行國家的技術經濟政策，做到技術先進、安全適用、經濟合理、確保質量，制訂本規范。

1.0.2 本規范適用於房屋和一般構築物的鋼筋混凝土、預應力混凝土以及素混凝土承重結構的設計。本規范不適用於輕骨料混凝土及其他特種混凝土結構的設計。

1.0.3 混凝土結構的設計，除應符合本規范外，尚應符合國家現行有關強制性標準的規定。

2 術語、符號

2.1 術語

2.1.1 混凝土結構 concrete structure
以混凝土為主製成的結構，包括素混凝土結構，鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構等。

2.1.2 素混凝土結構 plain concrete structure
由無筋或不配置受力鋼筋的混凝土製成的結構。

2.1.3 鋼筋混凝土結構 reinforced concrete structure
由配置受力的普通鋼筋，鋼筋網或鋼筋骨架的混凝土製成的結構。

2.1.4 預應力混凝土結構 prestressed concrete structure
由配置受力的預應力鋼筋通過張拉或其他方法建立預加應力的混凝土製成的結構。

2.1.5 先張法預應力混凝土結構 pretensioned prestressed concrete structure
在台座上張拉預應力鋼筋後澆築混凝土，並通過粘結力傳遞而建立預加應力的混凝土結構。

2.1.6 後張法預應力混凝土結構 post-tensioned prestressed concrete structure
在混凝土達到規定強度後，通過張拉預應力鋼筋並在結構上錨固而建立預加應力的混凝土結構。

2.1.7 現澆混凝土結構 cast-in-situ concrete structure
在現場支模並整體澆築而成的混凝土結構。

2.1.8 裝配式混凝土結構 prefabricated concrete structure
由預制混凝土構件或部件通過焊接，螺栓連接等方式裝配而成的混凝土結構。

2.1.9 裝配整體式混凝土結構 assembled monolithic concrete structure
由預制混凝土構件或部件通過鋼筋，連接件或施加預應力加以連接並現場澆築混凝土而形成整體的結構。

2.1.10 框架結構 frame structure
由梁和柱以剛接或鉸接相連接而構成承重體系和結構。

2.1.11 剪力牆結構 shearwall structure
由剪力牆組成的承受豎向和水平作用的結構。

2.1.12 框架－剪力牆結構 frame-shearwall structure
由剪力牆和框架共同隨豎向和水平作用的結構。

2.1.13 深受彎構件 deep flexural member
跨高比小於 5 的受彎構件。

2.1.14 深梁 deep beam
跨高比不大於 2 的單跨梁和跨高比不大於 2.5 的多跨連續梁。

2.1.15 普通鋼筋 ordinary steel bar
用於混凝土結構構件中的各種非預應力鋼筋的總稱。

2.1.16 預應力鋼筋 prestressing tendon
用於混凝土結構構件中施加預應力的鋼筋，鋼絲和鋼絞線的總稱。

2.1.17 可靠度 degree of reliability
結構在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的概率。

2.1.18 安全等級 safety class
根據破壞後果的嚴重程度劃分的結構或結構構件的等級。

2.1.19 設計使用年限 design working life
設計規定的結構或結構構件不需進行大修即可按其預定目的使用的時期。

2.1.20 荷載效應 load effect
由荷載引起的結構或結構構件的反應，例如內力，變形和裂縫等。

2.1.21 荷載效應組合 load effect combination
按極限狀態設計時，為保證結構的可靠性而對同時出現的各種荷載效應設計值規定的組合。

2.1.22 基本組合 fundamental combination
承載能力級限狀態計算時，永久荷載和可變荷載的組合。

2.1.23 標准組合 characteristic combination
正常使用極限狀態驗算時，對可變荷載採用標准值，組合值為荷載代表值的組合。

2.1.24 准永久組合 quasi-permanent combination
正常使用極限狀態驗算時，對可變荷載採用准永久值為荷載代表的組合。

2.2 符號

2.2.1 材料性能

Ec —— 混凝土彈性模量；
Efc —— 混凝土疲勞變形模量；
Es —— 鋼筋彈性模量；
C20 —— 表示立方體強度標准值為 20N/mm2 的混凝土強度等級；
fcu' —— 邊長為 150mm 的施工階段混凝土立方體抗壓強度；
fcu,k —— 邊長為 150mm 的混凝土立方體抗壓強度標准值；
fck、fc —— 混凝土軸心抗壓強度標准值、設計值；
ftk、ft —— 混凝土軸心抗拉強度標准值、設計值；
fck'、ftk' —— 施工階段的混凝土軸心抗壓、軸心抗壓拉強度標准值；
fyk、fptk —— 普通鋼筋、預應力鋼筋強度標准值；
fy、fy' —— 普通鋼筋的抗拉、抗壓強度設計值；
fpy、fpy' —— 預應力鋼筋的抗拉、抗壓強度設計值。

2.2.2 作用、作用效應及承載力

N —— 軸向力設計值；
Nk,Nq —— 按荷載效應的標准組合、准永久組合計算的軸向力值；
Np —— 後張法構件預應力鋼筋及非預應力鋼筋的合力；
Np0 —— 混凝土法向預應力等於零時預應力鋼筋及非預應力鋼筋的合力；
Nu0 —— 構件的載面軸心受壓或軸心受拉承載力設計值；
Nux、Nuy —— 軸向力作用於 X 軸、Y 軸的偏心受壓或偏心受拉承載力設計值；
M —— 彎矩設計值；
Mk、Mq —— 按荷載效應的標准組合、准永久組合計算的彎矩值；
Mu —— 構件的正截面受彎承載力設計值；
Mcr —— 受彎構件的正截面開裂彎矩值；
T —— 扭矩設計值；
V —— 剪力設計值；
Vcs —— 構件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承載力設計值；
Fl —— 局部荷載設計值或集中反力設計值；
σck、σcq —— 荷載效應的標准組合、准永久組合下抗裂驗算邊緣的混凝土法向應力；
σpc —— 由預加力產生的混凝土法向應力；
σtp、σcp —— 混凝土中的主拉應力、主壓應力；
σfc,max、σfc,min —— 疲勞驗算時受拉區或受壓區邊緣纖維混凝土的最大應力、最小應 力；
σs、σp —— 正載面承載力計算中縱向普通鋼筋、預應力鋼筋的應力；
σsk —— 按荷載效應的標准組合計算的縱向受拉鋼筋應力或等效應力；
σcon —— 預應力鋼筋張拉控制應力；
σp0 —— 預應力鋼筋合力點處混凝土法向應力等於零時的預應力鋼筋應力；
σpe —— 預應力鋼筋的有效預應力；
σl、σl' —— 受拉區、受壓區預應力鋼筋在相應階段的預應力損失值；
τ —— 混凝土的剪應力；
ωmax —— 按荷載效應的標准組合並考慮長期作用影響計算的最大裂縫寬度。

2.2.3 幾何參數

a、a' —— 縱向受拉鋼筋合力點、縱向受壓鋼筋合力點至截面近邊的距離；
as、as' —— 縱向非預應力受拉鋼筋合力點、縱向非預應力受壓鋼筋合力點至截面近邊的距離；
ap、ap' —— 受拉區縱向預應力鋼筋合力點、受壓區縱向預應力鋼筋合力點至截面近邊的距離；
b —— 矩形截面寬度、T 形、I 形截面的腹板寬度；
bf、bf' —— T 形或 I 形截面受拉區、受壓區的翼緣寬度；
d —— 鋼筋直徑或圓形截面的直徑；
c —— 混凝土保護層厚度；
e、e' —— 軸向力作用點至縱向受拉鋼筋合力點、縱向受壓鋼筋合力點的距離；
e0 —— 軸向力對截面重心的偏心距；
ea —— 附加偏心距；
ei —— 初始偏心距；
h —— 截面高度；
h0 —— 截面有效高度；
hf、hf' —— T 形或 I 形截面受拉區、受壓區的翼緣高度；
i —— 截面的回轉半徑；
rc —— 曲率半徑；
la —— 縱向受拉鋼筋的錨固長度；
l0 —— 梁板的計算跨度或柱的計算長度；
s —— 沿構件軸線方向上橫向鋼筋的間距、螺旋筋的間距或箍筋的間距；
x —— 混凝土受壓區高度；
y0、yn —— 換算截面重心、凈截面重心至所計算纖維的距離；
z —— 縱向受拉鋼筋合力至混凝土受壓區合力點之間的距離；
A —— 構件截面面積；
A0 —— 構件換算截面面積；
An —— 構件凈截面面積；
As、As' —— 受拉區、受壓區縱向非預應力鋼筋的截面面積；
Ap、Ap' —— 受拉區、受壓區縱向預應力鋼筋的截面面積；
Asv1、Ast1 —— 在受剪、受扭計算中單肢箍筋的截面面積；
Astl —— 受扭計算中取用的全部受扭縱向非預應力鋼筋的截面面積；
Asv、Ash —— 同一截面內各肢豎向、水平箍筋或分布鋼筋的全部截面面積；
Asb、Apb —— 同一彎起平面內非預應力、預應力彎起鋼筋的截面面積；
Al —— 混凝土局部受壓面積；
Acor —— 鋼筋網、螺旋筋或箍筋內表面范圍內的混凝土核心面積；
B —— 受彎構件的截面剛度；
W —— 截面受拉邊緣的彈性抵抗矩；
W0 —— 換算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩；
Wn —— 凈截面受拉邊緣的彈性抵抗矩；
Wt —— 截面受扭塑性抵抗矩；
I —— 截面慣性矩；
I0 —— 換算截面慣性矩；
In —— 凈截面慣性矩。

2.2.4 計算系數及其他

α1 —— 受壓區混凝土矩形應力圖的應力值與混凝土軸心抗壓強度設計值的比值；
αE —— 鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；
βc —— 混凝土強度影響系數；
β1 —— 矩形應力圖受壓區高度與中和軸高度(中和軸到受壓區邊緣的距離)的比值；
βl —— 局部受壓時的混凝土強度提高系數；
γ —— 混凝土構件的截面抵抗矩塑性影響系數；
η —— 偏心受壓構件考慮二階彎矩影響的軸向力偏心距增大系數；
λ —— 計算截面的剪跨比；
μ —— 摩擦系數；
ρ —— 縱向受力鋼筋的配筋率；
ρsv、ρsh —— 豎向箍筋、水平箍筋或豎向分布鋼筋、水平分布鋼筋的配筋率；
ρv —— 間接鋼筋或箍筋的體積配筋率；
φ —— 軸心受壓構件的穩定系數；
θ —— 考慮荷載長期作用對撓度增大的影響系數；
ψ —— 裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數。

3 基本規定

3.1 一般規定

3.1.1 本規范採用以概率理論為基礎的極限狀態設計法，以可靠指標度量結構構件的可靠度，採用分項系數的設計表達式進行設計。

3.1.2 整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態就不能滿足。設計規定的某一功能要求，此特定狀態稱為該功能的極限狀態。極限狀態分為以下兩類：
1 承載能力極限狀態：結構或結構構件達到最大承載力、出現疲勞破壞或不適於繼續承載的變形；
2 正常使用極限狀態：結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規定限值。

3.1.3 結構構件應根據承載能力極限狀態及正常使用極限狀態的要求，分別按下列規定進行計算和驗算：
1 承載力及穩定：所有結構構件均應進行承載力(包括失穩)計算；在必要時尚應進行結構的傾覆、滑移及漂浮驗算；
有抗震設防要求的結構尚應進行結構構件抗震的承載力驗算；
2 疲勞：直接承受吊車的構件應進行疲勞驗算；但直接承受安裝或檢修用吊車的構件，根據使用情況和設計經驗可不作疲勞驗算；
3 變形：對使用上需要控制變形值的結構構件，應進行變形驗算；
4 抗裂及裂縫寬度：對使用上要求不出現裂縫的構件，應進行混凝土拉應力驗算；對使用上允許出現裂縫的構件，應進行裂縫寬度驗算；對疊合式受彎構件，尚應進行縱向鋼筋拉應力驗算。

3.1.4 結構及結構構件的承載力(包括失穩)計算和頓覆、滑移及漂浮驗算，均應採用荷載設計值；疲勞、變形、抗裂及裂縫寬度驗算，均應採用相應的荷載代表值；直接承受吊車的結構構件，在計算承載力及驗算疲勞、抗裂時，應考慮吊車荷載的動力系數。
預制構件尚應按製作、運輸及安裝時相應的荷載值進行施工階段的驗算。預制構件吊裝的驗算，應將構件自重乘以動力系數，動力系數可取 1.5，但可根據構件吊裝時的受力情況適當增減。
對現澆結構，必要時應進行施工階段的驗算。
當結構構件進行抗震設計時，地震作用及其他荷載值均應按現行國家標標准《建築抗震設計規范》GB50011 的規定確定。

3.1.5 鋼筋泥凝土及預應力泥凝土結構構件受力鋼筋的配筋率應符合本規范第 9 章、第 10 章有關最小配筋率的規定。
素混凝土結構構件應按本規范附錄 A 的規定進行計算。

3.1.6 結構應具有整體穩定性，結構的局部破壞不應導致大范圍倒塌。

3.1.7 在設計使用年限內，結構和結構構件在正常維護條件下應能保持其使用功能，而不需進行大修加固。設計使用年限應按現行國家標准《建築結構可靠度設計統一標准》GB50068 確定。
若建設單位提出更高要求，也可按建設單位的要求確定。

3.1.8 未經技術鑒定或設計許可，不得改變結構的用途和使用環境。

3.2 承載能力極限狀態計算規定

3.2.1 根據建築結構破壞後果的嚴重程度，建築結構劃分為三個安全等級，設計時應根據具體情況，按照表 3.2.1 的規定選用相應的安全等級。

表 3.2.1 建築結構的安全等級

安全等級
破壞後果
建築物類型

一級
二級
三級
很嚴重
嚴重
不嚴重
重要的建築物
一般的建築物
次要的建築物

註：對有特殊要求的建築物，其安全等級可根據具體情況另行確定。

3.2.2 建築物中各類結構構件使用階段的安全等級，宜與整個結構的安全等級相同，對其中部份結構構件的安全等級，可根據其重要程度適當調整，但不得低於三級。

3.2.3 對於承載能力極限狀態，結構構件應按荷載效應的基本組合或偶然組合，採用下列極限狀態設計表達式：

γ0S≤R (3.2.3-1)

R ＝ R(fc,fs,ak,……) (3.2.3-2)

式中 γ0 —— 重要性系數：對安全等級為一級或設計使用年限為 100 年及以上的結構構件，不應小於 1.1；對安全等級為二級或設計使用年限為 50 年的結構構件，不應小於 1.0；對安全等級為三級或設計使用年限為 5 年及以下的結構構件，不應小於 0.9；在抗震設計中，不考慮結構構件的重要性系數；

S —— 承載能力極限狀態的荷載效應組合的設計值，按現行國家標准《建築結構荷載規范》GB50009 和現行國家標准《建築抗震設計規范》GB50011 的規定進行計算；

R —— 結構構件的承載力設計值；在抗震設計時，應除以承載力抗震調整系數 γRE；

R(·) —— 結構構件的承載力函數；
fc、fs —— 混凝土、鋼筋的強度設計值；
ak —— 幾何參數的標准值；當幾何參數的變異性對結構性能有明顯的不利影響時，可另增減一個附加值。
公式(3.2.3-1)中的 γ0S，在本規范各章中用內力設計值(N、M、V、T 等)表示；對預應力混凝土結構，尚應按本規范第 6.1.1 條的規定考慮預應力效應。

3.3 正常使用極限狀態驗算規定

3.3.1 對於正常使用極限狀態，結構構件應分別按荷載效應的標准組合、准永久組合或標准組合並考慮長期作用影響，採用下列極限狀態設計表達式：

S≤C (3.3.1)

式中 S —— 正常使用極限狀態的荷載效應組合值；

C —— 結構構件達到正常使用要求所規定的變形，裂縫寬度和應力等的限值。荷載效應的標准組合和准永久組合應按現行國家標准《建築結構荷載規范》GB50009 的規定進行計算。

3.3.2 受彎構件的最大撓度應按荷載效應的標准組合並考慮長期作用影響進行計算，其計算值不應超過表 3.3.2 規定的撓度限值。

表 3.3.2 受彎構件的撓度限值

構 件 類 型
撓 度 限 值

吊車梁：手動吊車

電動吊車
L0/500

L0/600

屋蓋、樓蓋及樓梯構件：

當 L0＜7m 時

當 7≤L0≤9m 時

當 L0＞9m 時

L0/200(L0/250)

L0/250(L0/300)

L0/300(L0/400)

註：1 表中 L0 為構件的計算長度；

2 表中括弧中的數值適用於使用上對撓度有較高要求的構件；

3 如果構件製作時預先起拱，且使用上也允許，則在驗算撓度時，可將計算所得的撓度值減去起拱值；對預應力 混凝土構件，尚可減去預加力所產生的反拱值；

4 計算懸臂構件的撓度限值時，其計算跨度按實際懸臂長度的 2 倍取用。

3.3.3 結構構件正截面的裂縫控制等級分為三級。裂縫控制等級的劃分應符合下列規定：

一級 —— 嚴格要求不出現裂縫的構件，按荷載效應標准組合計算時，構件受拉邊緣混凝土不應產生拉應力；

二級 —— 一般要求不出現裂縫的構件，按荷載效應標准組合計算時，構件受拉邊緣混凝土拉應力大於混凝土軸心抗拉強度標准值；按荷載效應准永久組合計算時，構件受拉邊緣混凝土不宜產生拉應力，當有可靠經驗時可適當放鬆；

三級 —— 允許出現裂縫的構件，按荷載效應標准組合並考慮長期作用影響計算時，構件的最大裂縫寬度不應超過表 3.3.4 規定的最大裂縫寬度限值。

3.3.4 結構構件應根據結構類別和本規范表 3.4.1 規定的環境類別，按表 3.3.4 的規定選用不同的裂縫控制等級及最大裂縫寬度限值 ωlim。

表 3.3.4 結構構件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度限值

環境類別
鋼筋混凝土結構
預應力混凝土結構

裂縫控制等級
ωlim(mm)
裂縫控制等級
ωlim(mm)

二
三
0.3(0.4)
三
0.2

二
三
0.2
二
—

三
三
0.2
一
—

註：1 表中的規定適用於採用熱軋鋼筋的鋼筋混凝土構件和採用預應力鋼絲，鋼絞線及熱處理鋼筋的預應力混凝土構件；當 採用其他類別的鋼絲或鋼筋時，其裂縫控制要求可按專門標准確定；

2 對處於年平均相對濕度小於 60% 地區一類環境下的受彎構件，其最大裂縫寬度限值或採用括弧內的數值；

3 在一類環境下，對鋼筋混凝土屋架，托架及需作疲勞驗算的吊車梁，其最大裂縫寬度限值應取為 0.2mm；對鋼筋混凝土屋面梁和托梁，其最大裂縫寬度限值應取為 0.3mm；

4 在一類環境下，對預應力混凝土屋面梁，托梁，屋架，托架，屋面板和樓板，應按二級裂縫控制等級進行驗算；在一類和二類環境下，對需作疲勞驗算的預應力混凝土吊車梁，應按一級裂縫控制等級進行驗算；

5 表中規定的預應力混凝土構件的裂縫控制等級和最大裂縫寬度限值公適用於正截面的驗算；預應力混凝土構件的斜截面裂縫控制驗算應符合本規范第 8 章的要求；

6 對於煙囪，筒倉和處於液體壓力下的結構構件，其裂縫控制要求應符合專門標準的有關規定；

7 對於處於四，五類環境下的結構構件，其裂縫控制要求應符合專門標準的有關規定；

8 表中的最大裂縫寬度限值用於驗算荷載作用引起的最大裂縫寬度。

3.4 耐久性規定

3.4.1 混凝土結構的耐久性應根據表 3.4.1 的環境類別和設計使用年限進行設計。

表 3.4.1 混凝土結構的環境類別

環境類別
條 件

一
室內正常環境
二
a
室內潮濕環境：非嚴寒和非寒冷地區的露天環境，與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境
b
嚴寒和寒冷地區的露天環境，與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環境
三
使用除冰鹽的環境；嚴寒和寒冷地區冬季水位變動的環境；濱海室外環境
四
海水環境
五
受人為或自然的侵蝕性物質影響的環境

註：嚴寒和寒冷地區的劃分應符合國家現行標准《民用建築熱工設計規程》JGJ24 的規定。

3.4.2 一類，二類和三類環境中，設計使用年限為 50 年的結構混凝土應符合表 3.4.2 的規定。

表 3.4.1 混凝土結構的環境類別

環境類別
最大水灰比
最小水泥用量
(kg/m3)
最低混凝土強度等級
最大氯離子含量
(％)
最大鹼含量
(kg/m3)

一
0.65
225
C20
1.0
不限制

二
a
0.65
250
C25
0.3
3.0

b
0.55
275
C30
0.2
3.0

三
0.50
300
C30
0.1
3.0

註： 1 氯離子含量系指其占水泥用量的百分率；

2 預應力構件混凝土中的最大氯離子含量為 0.06％，最小水泥用量為 300kg/m3；最低混凝土強度等級應按表中規定提高兩個等級；
3 素混凝土構件的最小水泥用量不應少於表中數值減 25kg/m3；
4 當混凝土中加入活性摻合料或能提高耐久性的外加劑時，可適當降低最小水泥用量；
5 當有可靠工程經驗時，處於一類和二類環境中的最低混凝土強度等級可降低一個等級；
6 當使用非鹼活性骨料時，對混凝土中的鹼含量可不作限制。

3.4.3 一類環境中，設計使用年限為 100 年的結構混凝土應符合下列規定：
1 鋼筋混凝土結構的最低混凝土強度等級為 C30；預應力混凝土結構的最低混凝土強度等級為 C40；
2 混凝土中的最大氯離子含量為 0.06％；
3 宜使用非鹼活性骨料；當使用鹼活性骨料時，混凝土中的最大鹼含量為 3.0kg/m3；
4 混凝土保護層厚度應按本規范表 9.2.1 的規定增加 40％；當採取有效的表面防護措施時，混凝土保護層厚度可適當減少；
5 在使用過程中，應定期維護。

3.4.4 二類和三類環境中，設計使用年限為 100 年的混凝土結構，應採取專門有效措施。

3.4.5 嚴寒及寒冷地區的潮濕環境中，結構混凝土應滿足抗凍要求，混凝土抗凍等級應符合有關標準的要求。

3.4.6 有抗滲要求的混凝土結構，混凝土的抗滲等級應符合有關標準的要求。

3.4.7 三類環境中的結構構件，其受力鋼筋宜採用環氧樹脂塗層帶肋鋼筋；對預應力鋼筋，錨具及連接器，應採取專門防護措施。

3.4.8 四類和五類環境中的混凝土結構，其耐久性要求應符合有關標準的規定。
對臨時性混凝土結構，可不考慮混凝土的耐久性要求。