保护层新规定

抓好新规范新图集的学习

——新规范学习心得点滴

山西省自动化研究所陈达飞

中华人民共和国住房和城乡建设部2011年7月21日发布建质[2011]110号文件，批准由中国建筑标准设计研究院等单位编制的新的平法标准图集11G101-1、11G101-2、11G101-3，自2011年9月1日起实施。6册G101图集（混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图）和7册G329图集（建筑物抗震构造详图）同时废止。

新批准的平法标准图集的基本信息如下：

新标准图集的编制，与新规范的编制和发布有关，因为一切标准设计都是执行当前的有关规范的。新规范、新图集的发布，必然会带动新的学习高潮。现在，新的平法标准图集尚未出版，但是，新的规范已经面世。下面介绍的学习新的《混凝土结构设计规范》的点滴体会，也许会对学习未来发布的新的平法标准图集有所帮助。

新规范的编制，贯彻落实了“四节一环保”、节能减排与可持续发展的基本国策。新规范的修订，贯彻了“补充、完善、提高、不作大的改动”的原则，补充了既有结构改造设计与结构防连续倒塌的原则等内容，将规范从以构件设计为主适当扩展到整体结构的设计要求。

说到“结构防连续倒塌的原则”，确实很有必要。我们的一个建筑公司过去施工的一个砖拱结构的小学教学楼，由于第一间房间的倒塌，接连引起第二间、第三间房间的倒塌，结果整个房屋像多米诺骨牌那样完全倒塌了，由于当时工程尚未竣工而幸免人员的伤亡。美国当年遭受的“9.11”恐怖袭击，一架飞机撞击高层建筑上面的某一楼层，结果引起整个楼房的轰然倒塌，造成人员的重大伤亡。

结构防连续倒塌设计的涉及面广，目前研究尚不充分，规范仅提出设计的基本原则和概念设计的要求。

结构防连续倒塌的难度和代价很大，一般结构只须进行防连续倒塌概念设计。规范给出了结构防连续倒塌概念设计的基本原则，以定性设计的方法增强结构的整体稳固性，控制发生连续倒塌和大范围破坏。

混凝土结构宜按下列要求进行防连续倒塌的概念设计：

(1)采取减小偶然作用效应的措施；

(2)采取使重要构件及关键传力部位避免直接遭受偶然作用的措施；

(3)在结构容易遭受偶然作用影响的区域增加冗余约束，布置备用传力途径；

(4)增强重要构件及关键传力部位、疏散通道及避难空间结构的承载力和变形性能；

(5)配置贯通水平、竖向构件的钢筋，采取有效的连接措施并与周边构件可靠地锚固；

(6)通过设置结构缝，控制可能发生连续倒塌的范围。

当偶然事件产生特大荷载时，按荷载效应的偶然组合进行设计以保持结构体系完整无缺，往往经济代价太高，有时甚至不现实。此时，可采用允许局部爆炸或撞击引起结构发生局部破坏，在某个竖向构件失效后，使影响范围仅限于局部。按新的结构简图采用梁、悬索、悬臂的拉结模型继续承载受力，使结构不发生连续倒塌的原则进行设计，从而避免结构的连续倒塌或整体垮塌。

安全等级为一级的重要结构及由政府或业主确定的必须增强抗灾能力

的结构，其防连续倒塌设计需采用定量的设计方法。这些设计方法有：局部加强法、拉结构件法、拆除构件法。后者是在设计时按一定规则拆除主要受力构件，验算结构体系剩余部分的承载能力。

新规范完善了耐久性设计内容，适当提高结构设计耐久性，适应可持续发展的要求。目前结构耐久性设计只能采用经验方法解决。根据调研及我国国情，新规范规定了混凝土使用环境类别的7条基本内容。设计者可根据实际条件选择。

新规范根据对结构所处耐久性环境的划分，适当调整了钢筋保护层厚度规定。

新规范规定，设计使用年限为50年的混凝土结构，最外层钢筋的保护层厚度应符表8.2.1中的规定；设计使用年限为100年的混凝土结构，最外层钢筋的保护层厚度不应小于表8.2.1中数值的1.4倍。

表8.2.1 混凝土保护层的最小厚度c (mm)

注：1、混凝土强度等级不大于C25时，表中保护层厚度数值应增加5mm;

2、钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层，基础中钢筋的混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起，且不应小于40mm。

当有充分依据并采取下列措施时，可适当减小混凝土保护层的厚度。

1、构件表面有可靠的防护层；

2、采用工厂化生产的预制构件；

3、在混凝土中掺加阻锈剂或采用阴极保护处理等防锈措施；

4、当对地下室墙体采取可靠的建筑防水做法或防护措施时，与土层接触一侧钢筋的保护层厚度可适当减少，但不应小于25mm。

可以看到，新规范是按平面构件（板、墙、壳）及杆状构件（梁、柱、杆）分两类确定保护层厚度的，表中不再列入强度等级的影响，C30及以上统一取值，C25及以下均增加5mm。

新规范明确结构最外层钢筋计算钢筋的混凝土保护层厚度。这是因为从混凝土碳化、脱钝和钢筋锈蚀的耐久性角度考虑，不再以纵向受力钢筋的外缘，而以最外层钢筋（包括箍筋、构造钢筋、分布筋等）的外缘计算混凝土保护层厚度。因此本次修订后的保护层实际厚度比原规范实际厚度有所加大。

如何理解这一点，以框架梁为例，原规范框架梁以纵筋外缘计算保护层，C25的保护层厚度为25mm。而新规范以梁箍筋外缘计算的保护层厚度为20mm，如果箍筋直径为6mm，则纵筋的保护层厚度为26mm，比原规范的保护层厚度增加了1mm；如果箍筋直径为8mm，则纵筋的保护层厚度为28mm，比原规范的保护层厚度增加了3mm。

新规范还指出采取某些措施“可适当减小混凝土保护层的厚度”。这是因为，根据工程经验及具体情况采取有效的综合措施，可以提高构件的耐久性能，减小保护层的厚度。

其中第一条措施就是“构件表面有可靠的防护层”。构件的表面防护层是指表面抹灰层以及其他各种有效的保护性涂料层。在实际工程中，许多构件都有抹灰层，但是这些构件能够减小多少的保护层厚度呢？还有，哪些涂料层能够对构件表面实施“有效的保护”，而又能导致构件减小多少的保护层厚度呢？这些具体的问题，在新规范中没有作出明确的规定，这也是具体工程中设计人员和施工人员需要注意解决的问题。

新规范仍然规定“构件受力钢筋的保护层不应小于钢筋的公称直径d”，所以，我们在执行按“结构最外层钢筋计算钢筋的混凝土保护层厚度”的同时，仍要注意检验各种构件受力钢筋的保护层是否满足大于等于钢筋直径d的要求。

在新规范编制的过程中，曾经由许多设计单位运用新规范对一些工程进行了试设计。试设计的经验说明，对于一般环境下混凝土结构的保护层厚度稍有增加，而对恶劣环境下的保护层厚度则增幅较大。保护层厚度的增加，意味着梁截面有效高度的减小，这将会导致钢筋用量的增加。然而，新规范的另一个内容的修改，将会导致混凝土结构工程的用钢量大为减少，这就是钢筋材料的新规定。

新规范规定，混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：

1、纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HRB300、HRB335、HRBF335、RRB400钢筋。