4.4 构件设计

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混凝土结构通用规范 GB55008-2021

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4.4.1 混凝土结构构件应根据受为状况分别进行正截面、斜截面、扭曲截面、受冲切和局部受压承载力计算；对于承受动力循环作用的混凝土结构或构件，尚应进行构件的疲劳承载力验算。

4.4.2 正截面承载力计算应采用符合工程需求的混凝土应力-应变本构关系，并应满足变形协调和静力平衡条件。正截面承载力简化计算时，应符合下列假定：

1 截面应变保持平面；

2 不考虑混凝土的抗拉作用；

3 应确定混凝土的应力-应变本构关系；

4 纵向受拉钢筋的极限拉应变取为0.01；

5 纵向钢筋的应力取钢筋应变与其弹性模量的乘积，且钢筋应力不应超过钢筋抗压、抗拉强度设计值；对于轴心受压构件，钢筋的抗压强度设计值取值不应超过400N/mm²；

6 纵向预应力筋的应力取预应力筋应变与其弹性模量的乘积，且预应力筋应力不应大于其抗拉强度设计值。

4.4.3 对大体积或复杂截面形状的混凝土结构构件进行应力分析和设计时，应符合下列规定：

1 混凝土和钢筋的强度取值及验算应符合本规范第4.1.3条的规定；

2 应按主拉应力设计值的合力在配筋方向的投影确定配筋量、按主拉应力的分布确定钢筋布置，并应符合相应的构造要求。

4.4.4 混凝土结构构件的最小截面尺对应符合下列规定：

1 矩形截面框架梁的截面宽度不应小于200mm；

2 矩形截面框架柱的边长不应小于300mm，圆形截面柱的直径不应小于350mm；

3 高层建筑剪力墙的截面厚度不应小于160mm，多层建筑剪力墙的截面厚度不应小于140mm；

4 现浇钢筋混凝土实心楼板的厚度不应小于80mm，现浇空心楼板的顶板、底板厚度均不应小于50mm；

5 预制钢筋混凝土实心叠合楼板的预制底板及后浇混凝土厚度均不应小于50mm。

4.4.5 混凝土结构中普通钢筋、预应力筋应采取可靠的锚固措施。普通钢筋锚固长度取值应符合下列规定：

1 受拉钢筋锚固长度应根据钢筋的直径、钢筋及混凝土抗拉强度、钢筋的外形、钢筋锚固端的形式、结构或结构构件的抗震等级进行计算；

2 受拉钢筋锚固长度不应小于200mm；

3 对受压钢筋，当充分利用其抗压强度并需锚固时，其锚固长度不应小于受拉钢筋锚固长度的70%。
4.4.6 除本规范另有规定外，钢筋混凝土结构构件中纵向受力普通钢筋的配筋率不应小于表4.4.6的规定值，并应符合下列规定：

1 当采用C60以上强度等级的混凝土时，受压构件全部纵向普通钢筋最小配筋率应按表中的规定值增加0.10%采用；

2 除悬臂板、柱支承板之外的板类受弯构件，当纵向受拉钢筋采用强度等级500MPa的钢筋时，其最小配筋率应允许采用0.15%和0.45f_t/f_y中的较大值；

3 对于卧置于地基上的钢筋混凝土板，板中受拉普通钢筋的最小配筋率不应小于0.15%。

4.4.7 混凝土房屋建筑结构中剪力墙的最小配筋率及构造尚应符合下列规定：

1 剪力墙的竖向和水平分布钢筋的配筋率，一、二、三级抗震等级时均不应小于0.25%，四级时不应小于0.20%。

2 高层房屋建筑框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、筒体结构中，剪力墙的竖向、水平向分布钢筋的配筋率均不应小于0.25%，并应至少双排布置，各排分布钢筋之间应设置拉筋，拉筋的直径不应小于6mm，间距不应大于600mm。

3 房屋高度不大于10m且不超过三层的混凝土剪力墙结构，剪力墙分布钢筋的最小配筋率应允许适当降低，但不应小于0.15%。

4 部分框支剪力墙结构房屋建筑中，剪力墙底部加强部位墙体的水平和竖向分布钢筋的最小配筋率均不应小于0.30%，钢筋间距不应大于200mm，钢筋直径不应小于8mm。

4.4.8 房屋建筑混凝土框架梁设计应符合下列规定：

1 计入受压钢筋作用的梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比值，一级不应大于0.25，二级、三级不应大于0.35。

2 纵向受拉钢筋的最小配筋率不应小于表4.4.8-1规定的数值。

3 梁端截面的底面和顶面纵向钢筋截面面积的比值，除按计算确定外，一级不应小于0.5，二级、三级不应小于0.3。

4 梁端箍筋的加密区长度、箍筋最大间距和最小直径应符合表4.4.8-2的要求；一级、二级抗震等级框架梁，当箍筋直径大于12mm、肢数不少于4肢且肢距不大150mm时，箍筋加密区最大间距应允许放宽到不大于150mm。

注：表中d为纵向钢筋直径，h_b为梁截面高度。

4.4.9 混凝土柱纵向钢筋和箍筋配置应符合下列规定：

1 柱全部纵向普通钢筋的配筋率不应小于表4.4.9-1的规定，且柱截面每一侧纵向普通钢筋配筋率不应小于0.20%；当柱的混凝土强度等级为C60以上时，应按表中规定值增加0.10%采用；当采用400MPa级纵向受力钢筋时，应按表中规定值增加0.05%采用。

注：表中括号内数值用于房屋建筑纯框架结构柱。

2 柱箍筋在规定的范围内应加密，且加密区的箍筋间距和直径应符合下列规定：

1）箍筋加密区的箍筋最大间距和最小直径应按表4.4.9-2采用。

注：表中d为柱纵向普通钢筋的直径（mm）；柱根指柱底部嵌固部位的加密区范围。

2）一级框架柱的箍筋直径大于12mm且箍筋肢距不大于150mm及二级框架柱箍筋直径不小于10mm且肢距不大于200mm时，除柱根外加密区箍筋最大间距应允许采用150mm；三级、四级框架柱的截面尺寸不大于400mm时，箍筋最小直径应允许采用6mm。

3）剪跨比不大于2的柱，箍筋应全高加密，且箍筋间距不应大于100mm。

4.4.10 混凝土转换梁设计应符合下列规定：

1 转换梁上、下部纵向钢筋的最小配筋率，特一级、一级和二级分别不应小于0.60%、0.50%和0.40%，其他情况不应小于0.30%。

2 离柱边1.5倍梁截面高度范围内的梁箍筋应加密，加密区箍筋直径不应小于10mm，间距不应大于100mm。加密区箍筋的最小面积配筋率，特一级、一级和二级分别不应小1.3f_t/f_yv、1.2f_t/f_yv和1.1f_t/f_yv，其他情况不应小于0.9f_t/f_yv。

3 偏心受拉的转换梁的支座上部纵向钢筋至少应有50%沿梁全长贯通，下部纵向钢筋应全部直通到柱内；沿梁腹板高度应配置间距不大于200mm、直径不小于16mm的腰筋。

4.4.11 混凝土转换柱设计应符合下列规定：

1 转换柱箍筋应采用复合螺旋箍或井字复合箍，并应沿柱全高加密，箍筋直径不应小于10mm，箍筋间距不应大于100mm和6倍纵向钢筋直径的较小值；

2 转换柱的箍筋配箍特征值应比普通框架柱要求的数值增加0.02采用，且箍筋体积配箍率不应小于1.50%。
4.4.12 带加强层高层建筑结构设计应符合下列规定：

1 加强层及其相邻层的框架柱、核心筒剪力墙的抗震等级应提高一级采用，已经为特一级时应允许不再提高；

2 加强层及其相邻层的框架柱，箍筋应全柱段加密配置，轴压比限值应按其他楼层框架柱的数值减小0.05采用；

3 加强层及其相邻层核心筒剪力墙应设置约束边缘构件。

4.4.13 房屋建筑错层结构设计应符合下列规定：

1 错层处框架柱的混凝土强度等级不应低于C30，箍筋应全柱段加密配置；抗震等级应提高一级采用，已经为特一级时应允许不再提高。

2 错层处平面外受力的剪力墙的承载力应适当提高，剪力墙截面厚度不应小于250mm，混凝土强度等级不应低于C30，水平和竖向分布钢筋的配筋率不应小于0.50%。

4.4.14 房屋建筑连接体及与连接体相连的结构构件应符合下列规定：

1 连接体及与连接体相连的结构构件在连接体高度范围及其上、下层，抗震等级应提高一级采用，一级应提高至特一级，已经为特一级时应允许不再提高；

2 与连接体相连的框架柱在连接体高度范围及其上、下层，箍筋应全柱段加密配置，轴压比限值应按其他楼层框架柱的数值减小0.05采用；

3 与连接体相连的剪力墙在连接体高度范围及其上、下层应设置约束边缘构件。

条文说明

4.4.1 本条规定了混凝土构件的承载力计算、验算要求。

4.4.2 本条规定了混凝土结构构件正截面承载力计算的原则要求及简化计算时的基本假定。

混凝土构件正截面承载力简化计算时，本条第3款混凝土的应力-应变本构关系可按下列规定确定：
当ε_c≤ε₀时

当ε₀＜ε_c≤ε_cu时

式中：ε_c一一混凝土的压应变；

σ_c一一与混凝土压应变ε_c对应的混凝土压应力；
f_c一一混凝土轴心抗压强度设计值；
ε₀一一混凝土压应力达到f_c时的混凝土压应变，当计算值小于0.002时取为0.002；

ε_cu一一正截面的混凝土极限压应变，当处于非均匀受压且按公式（5）计算的值大于0.0033时取为0.0033；当截面处于轴心受压时取为ε₀；
f_cu,k一一混凝土立方体抗压强度标准值；
n一一系数，当计算的n值大于2.0时取为2.0。

4.4.3 本条针对大体积或复杂截面形状混凝土构件按应力方法进行承载力设计提出要求，与本规范第4.1.3条规定相呼应。

4.4.4 本条是本规范第2.0.9条的量化规定，具体规定了主要混凝土结构构件最小截面尺寸的要求，以提供结构抵御风险的基本能力。

4.4.5 本条规定了混凝土结构中普通钢筋、预应力筋的锚固基本要求以及普通钢筋锚固长度的要求，其中第1款规定了确定受拉钢筋锚固长度应考虑的主要因素。

4.4.6 本条是对静力设计的钢筋混凝土构件纵向普通钢筋最小配筋率的基本要求，抗震设计时尚应符合本规范的相关规定。本条规定与现行标准的强制性条文总体上相当，部分指标有适当提高；与欧盟、美国相关标准的规定大体相当，部分指标有一定的提高，且对于受压构件的最小配筋率区分了不同强度等级钢筋，给出不同规定。

与国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）第8.5.1条相比，本条第2款增加了柱支承板（即一般所称板柱结构或无梁楼盖的楼板）不能降低最小配筋率要求的规定。

本条规定中，偏心受拉构件的受压钢筋，应按受压构件一侧纵向钢筋考虑；受压构件的全部纵向钢筋和一侧纵向钢筋的配筋率以及轴心受拉构件和小偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率应按全截面面积计算；受弯构件、大偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率应按全截面面积扣除受压翼缘面积后的截面面积计算；当钢筋沿构件截面周边布置时，“一侧纵向钢筋”系指沿受力方向两个对边中的一边布置的纵向钢筋。

本条第3款是对卧置于地基上的混凝土板纵向受拉钢筋的最小配筋率要求，考虑到受力特点等因素，其值可适当降低，但不应小于0.15%。

4.4.7 本条根据试验研究和设计经验，并参考国外有关规范的规定，按不同结构体系和不同抗震等级规定了房屋建筑混凝土结构中剪力墙（抗震墙）构件最小配筋率及构造要求。为了防止混凝土剪力墙在受弯裂缝出现后立即达到极限受弯承载力，配置的竖向分布钢筋必须满足最小配筋率要求。同时，为了防止斜裂缝出现后发生脆性的剪拉破坏，规定了水平分布钢筋的最小配筋率。

框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、筒体结构中的剪力墙是承担水平风荷载或水平地震作用的主要受力构件，必须保证其安全可靠。同时为了提高混凝土开裂后的性能和保证施工质量，各排分布钢筋之间应设置拉筋，拉筋的直径不应小于6mm，间距不应大于600mm。

部分框支剪力墙结构中，剪力墙底部加强部位是指房屋高度1/10以及地下室顶板至转换层以上两层高度二者的较大值。

4.4.8 本条规定了混凝土框架梁设计的基本要求。

由于梁端区域能通过采取相对简单的抗震构造措施而具有相对较高的延性，故常采用“强柱弱梁”措施引导框架中的塑性铰首先在梁端形成。设计框架梁时，控制梁端截面混凝土受压区高度（主要是控制负弯矩下截面下部的混凝土受压区高度）的目的是控制梁端塑性铰区具有较大的塑性转动能力，以保证框架梁端截面具有足够的曲率延性。根据国内的试验结果和参考国外经验，当相对受压区高度控制在0.25~0.35时，梁的位移延性可达到4.0~3.0。在确定混凝土受压区高度时，可把截面内的受压钢筋计算在内。

框架梁纵向受拉钢筋最小配筋率的取值上统一采用双控方案，即一方面规定具体数值，另一方面使用与混凝土抗拉强度设计值和钢筋抗拉强度设计值相关的特征值参数进行控制。

本条还给出了梁端箍筋加密区内底部纵向钢筋和顶部纵向钢筋的面积比最小取值。通过这一规定对底部纵向钢筋的最低用量进行控制，一方面是考虑到地震作用的随机性，在按计算梁端不出现正弯矩或出现较小正弯矩的情况下，有可能在较强地震下出现偏大的正弯矩，故需在底部正弯矩受拉钢筋用量上给予一定储备，以免下部钢筋过早屈服甚至拉断。另一方面，提高梁端底部纵向钢筋的数量，也有助于改善梁端塑性铰区在负弯矩作用下的延性性能。对于预应力混凝土，梁端截面的底部纵向普通钢筋和顶部纵向受力钢筋截面面积的比值也应符合本条规定，计算顶部纵向受力钢筋截面面积时，应将预应力筋按抗拉强度设计值换算为普通钢筋截面面积。

框架梁的抗震设计除应满足计算要求外，梁端塑性铰区箍筋的构造要求极其重要，它是保证该塑性铰区延性能力的基本构造措施。本规范对梁端箍筋加密区长度、箍筋最大间距、箍筋最小直径作出规定，其目的是从构造上对框架梁塑性铰区的受压混凝土提供约束，并约束纵向受压钢筋，防止受压钢筋在保护层混凝土剥落后过早压屈，继而受压区混凝土被压溃。

4.4.9 本条提出框架柱（含框支柱在内的转换柱）纵向普通钢筋及加密区箍筋的最低配筋构造要求。本条是对现行标准强制性条文内容的融合和部分修改，个别指标有所提高，总体上与现行标准有关规定相当；与国际上有关规范的相关规定大体相当，因抗震设计体系不同，个别情况有所提高（比如纯框架结构的纵向钢筋最小配筋率）或降低（比如低抗震等级柱的构造要求）。

框架柱纵向钢筋最小配筋率是抗震设计中的一项较重要的构造措施。其主要作用是：考虑到实际地震作用在大小及作用方式上的随机性，经计算确定的配筋数量仍可能在结构中造成某些估计不到的薄弱构件或薄弱截面；通过对纵向钢筋最小配筋率的规定，可以对这些薄弱部位进行补救，以提高结构整体地震反应能力的可靠性；可保证柱截面开裂后抗弯刚度不致削弱过多；另外，最小配筋率还可以使设防烈度不高地区一部分框架柱的抗弯能力在“强柱弱梁”措施基础上有进一步提高，这也相当于对“强柱弱梁”措施的某种补充。

4.4.10 本条规定了混凝土转换梁（含框支梁）的基本配筋构造要求。转换梁包括部分框支剪力墙的框支梁以及梁上托柱的框架梁，是带转换层结构中应用最为广泛的转换结构构件。结构分析和试验结果表明，转换梁受力复杂且十分重要，因此对其纵向钢筋、梁端加密区箍筋的最小构造配筋提出了比一般框架梁更高的要求。

本条第3款针对偏心受拉的转换梁（一般为框支梁）顶面纵向钢筋及腰筋的配置提出了更高的要求。研究表明，偏心受拉的转换梁，截面受拉区域较大，甚至全截面受拉，因此除了按结构分析配置钢筋外，加强梁跨中区段顶面纵向钢筋以及两侧面腰筋的最低构造配筋要求是非常必要的。

4.4.11 本条提出了混凝土转换柱（含框支柱）的最低配筋构造要求。转换柱包括部分框支剪力墙结构中的框支柱和框架-核心筒、框架-剪力墙等结构体系中支承托柱转换梁的框架柱，是带转换层结构的重要构件，受力性能与普通框架柱大致相同，但受力大，破坏后果严重。

4.4.12 本条规定了带加强层高层建筑关键部位的最低构造设计要求。带加强层的高层建筑结构，加强层刚度和承载力较大，与其上下相邻楼层相比有突变，加强层相邻楼层往往成为抗震薄弱层；与加强层水平伸臂结构相连接部位的核心筒剪力墙以及外围框架柱受力大且集中。因此，为了提高加强层及其相邻楼层与加强层水平伸臂结构相连接的核心筒墙体以及外围框架柱的抗震承载力和延性，本条规定应对此部位结构构件的抗震等级提高一级采用（已经为特一级时允许不再提高）；框架柱箍筋应全柱段加密，轴压比从严控制；剪力墙应设置约束边缘构件。

4.4.13 本条规定了房屋建筑错层结构关键部位的最低构造设计要求。错层结构属于竖向布置不规则结构，错层部位的竖向抗侧力构件受力复杂，容易形成多处应力集中部位。框架结构错层更为不利，容易形成长短柱沿竖向交替出现的不规则体系。因此，规定抗震设计时错层处柱的抗震等级应提高一级采用（已经为特一级时允许不再提高），截面高度不应过小，箍筋应全柱段加密配置，以提高其抗震承载力和延性。

4.4.14 本条规定了房屋建筑连体结构关键部位的最低构造设计要求。

房屋建筑的连体结构一般是指除裙楼以外，两个或两个以上塔楼之间带有连接体的结构形式。研究表明，连体结构自振振型较为复杂，前几个振型与单体建筑有明显不同，除顺向振型外，还出现反向振型；连体结构抗扭转性能较差，扭转振型丰富，当第一扭转频率与场地卓越频率接近时，容易引起较大的扭转反应，易造成结构破坏。因此，连体结构的连接体及与连接体相连的结构构件受力复杂，易形成薄弱部位，抗震设计时必须予以加强，以提高其抗震承载力和延性。

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