主要观点总结
文章主要讨论了钢筋混凝土正截面与斜截面承载力计算方法的演变,从背景、理论、计算方法及参数变化等方面进行了详细阐述。文章对比了74《砼规》采用的安全系数法与89《混规》采用的可靠度理论的差异,并总结了相关要点。
关键观点总结
关键观点1: 文章背景与概述
文章讨论了钢筋混凝土极限承载力设计方法产生的时代背景、技术基础、理论局限和改进空间,并介绍了未来几期文章将讨论的可靠性理论。
关键观点2: 可靠性理论的前传与初生
文章介绍了从74《砼规》到89《混规》规范计算方法的转变,并详细说明了混凝土承载力计算采用的可靠度理论与原有安全系数方法的差异。
关键观点3: 规范计算方法的变化
文章以轴心受压构件正截面承载力计算为例,直观展示了74《砼规》与89《混规》的计算方法差异。
关键观点4: 规范计算参数的变化
文章对比了74《砼规》与89《混规》在计算参数上的差异,并特别指出了构件纵向弯曲系数φ与构件稳定系数的取值变化。
关键观点5: 总结
文章通过对比74《砼规》与89《混规》在混凝土正截面承载力计算方面的差异,总结了相关要点,包括可靠度理论的优势、荷载与材料分项系数的差异性等。
正文
前面几期文章从计算方法、计算理论、前提假定与改进可能等角度对钢筋混凝土正截面与斜截面承载力计算方法进行了讨论。可以看出,钢筋混凝土极限承载力设计方法有其产生的时代背景与技术基础,也存在着理论局限和改进空间,值得继续深入研究与不断完善。
未来几期文章我们学习讨论一下可靠性理论,本期文章先通过对规范条文的量化分析,直观体会一下混凝土承载力计算采用可靠度理论与原有安全系数方法的差异。
74《砼规》未采用基于概率的可靠度理论,采用的是被俗称为“大老K”的安全系数法,如下列规定所示:
第23条 钢筋混凝土及预应力混凝土结构构件强度设计安全系数K,由基本安全系数和附加安全系数的乘积组成。基本安全系数和附加安全系数应分别按表11和表12的规定采用。
从89《混规》开始,引入了以概率理论为基础的极限状态设计法,如下列规定所示:
第3.1.1条 本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计法,以可靠指标度量结构构件的可靠度,采用以分项系数的设计表达式进行设计。
条文说明:原规范(74《砼规》)采用基本安全系数及附加安全系数进行设计。本规范按现行国家标准《建筑结构设计统一标准》(GBJ 68-84)采用荷载分项系数、材料分项系数(为了简便,直接以材料强度设计值表达)、结构重要性系数进行设计。本规范中荷载分项系数应按国家现行《建筑结构荷载规范》(GBJ 9-87)的规定取用,材料分项系数以及计算公式中某些计算系数的取值,对有足够实测试验统计资料的,均系根据可靠指标的分析并适当结合工程经验而确定的,至于缺乏统计资料的部分则按照工程经验确定。
我们以较简单的轴心受压构件正截面承载力计算为例,直观理解一下74《砼规》与89《混规》的计算方法差异:
1、74《砼规》轴心受压构件正截面承载力计算方法
第37条 钢筋混凝土轴心受压构件,当配有箍筋或在纵向钢筋上焊有横向钢筋时,其正截面强度应按下列公式计算:
2、89《混规》轴心受压构件正截面承载力计算方法
第4.1.13条 钢筋混凝土轴心受压构件,当配有箍筋或在纵向钢筋上焊有横向钢筋时,其正截面受压承载力应按下列公式计算:
74《砼规》的构件纵向弯曲系数φ与89《混规》的构件稳定系数取值并不完全一致,但此参数取值不涉及可靠度理论,忽略其取值差异影响;构件截面面积与受压钢筋面积取值不存在差异。
按74《砼规》第23条表11的规定,一般构件轴心受压时,构件强度设计安全系数K=1.55。按GBJ 9-87荷载规范规定,永久荷载的分项系数γ
G
=1.2(1.35、1.0、0.9),可变荷载的分项系数γ
Q
=1.4(1.3);混凝土材料分项系数γ
C
=1.35,钢筋材料分项系数γ
S
=1.1(1.15、1.2、1.5、1.7、2.2)。
本期文章通过轴向受压构件正截面受压承载力计算,对比了74《砼规》安全系数法与89《混规》可靠度方法的差异,总结如下:
1、89《混规》采用荷载分项系数与材料分项系数,相比74《砼规》的单一安全系数,确实可以更加细化地考虑混凝土结构的可靠度;
2、混凝土结构的荷载与材料是比较复杂的,统计资料的丰富度也存在很大差异,相关分项系数的差异性也较大;
3、为了保证规范的延续性,89《混规》分项系数的取值一定程度上参考了74《砼规》的安全系数取值,例如永久荷载的分项系数与混凝土材料分项系数取值的乘积γ
G
ⅹγ
C
=1.2ⅹ1.35=1.62,略大于一般构件轴心受压强度设计安全系数K=1.55。
参考文献:
[1] GBJ 68-84 建筑结构设计统一标准 [S]. 北京:中国建筑工业出版社,1984.
[2] TJ 10-74 钢筋混凝土结构设计规范 [S]. 北京:中国建筑工业出版社,1974.
[3] GBJ 10-89 钢筋混凝土结构设计规范 [S]. 北京:中国建筑工业出版社,1989.
[4] GBJ 9-2002 建筑结构荷载规范 [S]. 北京:中国建筑工业出版社,1990.