新老结构规范技术规定变化及对结构含钢量的影响分析

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一、钢筋砼规范(GB50010-2002)技术规定变化： 
    新规范全面提高了结构安全储备,包括材料、构造及计算等结构设计领域内容的大幅度调整： 
    1、砼的材料分项系数由原规范的1.35提高至1.40，砼强度设计值降低4.0%;(砼规范4.1.4条) 
    2、结构钢材中应用最为广泛的二级钢的强度设计值由原规范的310N/mm2降低至300N/mm2，下降幅度达3.30%;(砼规范4.2.3条) 
    3、受弯构件计算中，取消原规范中的砼弯曲抗压系数fcm，新规范以砼轴心受压强度fc，砼抗弯承载力计算公式不变，因此，砼构件计算抗弯承载力下降了14%(砼规范7.2.1条)； 
    4、最小配筋率的提高： 
    a）受拉纵筋，原规范小于等于C35砼构件 最小配筋率为0.15%大于C35砼构件 最小配筋率为0.20%；新规范最小配筋率为45ft/fy，且不小于0.20%；经比较，小于等于C35砼构件的受拉钢筋最小配筋率提高了33%以上，大于C35砼构件的受拉钢筋最小配筋率对应不同钢筋提高程度不同：一级钢提高了50%以上，二级钢提高了30%以上，三级钢提高了10%以上(砼规范9.5.1条)； 
    b）纵向受压钢筋，原规范中砼构件全截面最小配筋率为0.40%,新规范中砼构件全截面最小配筋率为0.60%，纵向受压钢筋全截面最小配筋率提高了50%(砼规范9.5.1条)； 
    c)受弯构件箍筋的最小配箍率，新规范为0.24ft/fyv，老规范为0.02fc/fyv，最小配箍率提高了20%以上；(砼规范10.2.10条) 
    5、剪力墙、框架柱等偏心受压构件及梁等受弯构件的抗剪承载力计算公式里，有关箍筋计算项的系数由原规范的1.5降至1.25，相应的构件箍筋计算量增加了20%;(砼规范7.5.4-2条) 
    二、荷载规范(GB50009-2001)技术规定变化： 
    使用荷载有了不同程度的提高： 
    1、住宅使用荷载由原规范1.50KN/m2提高至2.00 KN/m2,厨卫使用荷载由原规范2.00KN/m2提高至2.50 KN/m2,门厅消防楼梯使用荷载由原规范1.50KN/m2提高至3.50 KN/m2等(荷载规范4.1.1条) 
    2、风荷载取值按50年一遇风压来采用，较原规范30年一遇风压值增大10%左右，对于超过60米以上高层建筑的基本风压取100年一遇，增大了1.17倍；(荷载规范7.12条) (高层规范3.2.2条) 
    3、荷载组合中增加一种组合：有永久荷载控制组合，其恒荷载的系数为1.35,对于多层或不受风载控制的小高层结构而言，结构设计可能会由此条荷载组合控制，因而，组合后荷载效应会增大约1.10倍；(荷载规范3.2.2~3.2.5条) 
    三、抗震规范(GB50011-2001)及高层结构设计规范(JGJ3-2002)技术规定变化：
    1、新的抗震规范及高规都强调概念设计，对建筑规则性要求严格，和老规范比较，增加了更多的剪力墙来满足规范要求： 
    a）计算地震力时增加了5%的偶然偏心，加大了结构地震作用 (高规3.3.3条) ； 
    b）对结构地震作用产生的水平剪力有了最低限制，必须满足最小剪重比，此条规定要求建筑结构剪力墙肢数量有所增加或增大水平地震剪力 (抗震规范3.3.13条) ； 
    c）竖向刚度必须保证均匀性，上下刚度比有严格的规定，在满足建筑下部大空间的功能前提下，需要增加更多的剪力墙来满足规范要求或增大水平地震剪力(高规5.1.14条) ； 
    d）结构抗扭要求提高，对剪力墙布置及墙肢的数量都有了较高的要求(高规4.3.5条)。 
    e）新规范对结构薄弱层的地震剪力增大1.15(高规10.2.6条)，老规范无要求；新规范对不同抗震等级的框支层的计算内力须乘大于1的不同系数，老规范无要求；转换层以上两层的剪力墙为加强部位，抗震等级提高一级，增加B级高层结构，抗震抗震等级提高，高位转换结构的转换层结构抗震等级提高(高规10.2.5条)等等提高措施均为老规范没有的。 
    2、结构构件抗震要求有所提高： 
    a）剪力墙 墙肢厚度有明确规定，厚度增加最大达60%以上，（(高规7.2.2条)，墙厚增加得多，以同样的配筋率，构件含钢量将增加得许多； 
    b）新规范增加了边缘约束构件的新概念，其长度及箍筋配置量都需要通过计算确定，该构件核心区（相当于过去的墙肢暗柱，但面积计算有所不同，增大了）的最小纵筋配筋率：特一级：1.40%，一级：1.20%，二级：1.00%，相比老规范墙肢暗柱构造配筋（0.50%左右纵筋配筋率）而言，钢筋用量大得很多(高规7.2.16条)； 
    c）新规范对墙肢轴压比最大值有限制，迫使设计时必须增大墙肢面积来满足规范要求； 
    d）墙肢分布钢筋最小配筋率的提高：三、四级及非抗震的配筋率有原来的0.15%提高至0.20%,一、二级的配筋率有原来的0.20%提高至0.25%,特一级的规定至少为0.35%，老规范无此级规定(高规7.2.18条)。此外，新规范还对一些受温度影响较大部位的墙肢规定分布钢筋最小配筋率大于0.25%(高规7.2.20条)。 
    四、规范组按新规范试设计  
    规范组于1999年按新规范征求意见稿试设计了八项工程，进行新老规范对设计经济性影响对比，结论如下：1，由于荷载的增加，板的配筋增加了约8%,梁配筋增加约7%，对墙柱也有影响，综合考虑，荷载规范的修订引起的总的用钢量增加约6%；2，按新的砼规范和荷载规范设计，总的用钢量增加超过10%；由于规范组试设计时未计入控制温度-收缩裂缝而增加的构造配筋，因而实际用钢量还会增加，规范组提出如下结论：根据最终的规范报批稿估计，总用钢量可能增加10%~15%。  
    注意的是，此八项试设计均未考虑抗震规范及高规的修订，基于以上对这两种新规范对含钢量影响的分析，可以得出以下结论：按新规范设计，总的结构用钢量至少增加15%。