杨时百:《混凝土结构设计规范》GB50010-2010的主要变化（七）

第 10 章  预应力混凝土结构构件

   由02规范 6 预应力混凝土结构构件计算要求修订而成

10.1.1 预应力混凝土结构构件，除应根据设计状况进行承载力计算及正常使用极限状态验算外，尚应对施工阶段进行验算。此条为强条

10.1.2 预应力混凝土结构设计应计入预应力作用效应；对超静定结构，相应的次弯矩、次剪力及次轴力应参与组合计算。

       对承载能力极限状态，当预应力作用效应对结构有利时，预应力作用分项系数γ_p应取1.0，不利时γ_p应取1.2；对正常使用极限状态，预应力作用分项系数γ_p应取1.0。

       对参与组合的预应力作用效应项，当预应力作用效应对承载力有利时，结构重要性系数γ₀应取1.0；当预应力作用效应对承载力不利时，结构重要性系数γ₀应按本规范第3.3.2 条确定。

10.1.3 预应力筋的张拉控制应力σ_con应符合下列规定：

    1 消除应力钢丝、钢绞线

              σ_con≤0.75f_ptk                         (10.1.3-1)

    2 中强度预应力钢丝

              σ_con≤0.70f_ptk                                                 (10.1.3-2)

    3 预应力螺纹钢筋

              σ_con≤0.85f_pyk                                         (10.1.3-3)

      消除应力钢丝、钢绞线、中强度预应力钢丝的张拉控制应力值不应小于0.4 f_ptk；预应力螺纹钢筋的张拉应力控制值不宜小于0.5 f_pyk。

     当符合下列情况之一时，上述张拉控制应力限值可相应提高0.05 f_ptk  或0.05 f_pyk：

        1）要求提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区内设置的预应力筋；

        2）要求部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力筋与张拉台座之间的温差等因素产生的预应力损失。

      本条基本未做修改，除将表（02规范）6.3.1改成文字描述，删掉了热处理钢筋。此外，增加了中强度预应力钢丝及预应力螺纹钢筋的张拉控制应力限值。

10.1.4 施加预应力时，所需的混凝土立方体抗压强度应经计算确定，但不宜低于设计的混凝土强度等级值的75%。

注：当张拉预应力筋是为防止混凝土早期出现的收缩裂缝时，可不受上述限制，但应符合局部受压承载力的规定。

    10.1.5次弯矩计算，10.1.6混凝土法向应力σ_pc及预应力筋应力σ_pe、σ_p0计算，10.1.7预加力偏心e_p0、e_pn计算等内容无变化。只是将02规范的“预应力钢筋及非预应力钢筋的合力”改称“预加力”，简洁易懂。

10.1.8 对允许出现裂缝的后张法有粘结预应力混凝土框架梁及连续梁，在重力荷载作用下按承载能力极限状态计算时，可考虑内力重分布，并应满足正常使用极限状态验算要求。当截面相对受压区高度ξ不小于0.1 且不大于0.3 时，其任一跨内的支座截面最大负弯矩设计值可按下列公式确定：

      且调幅幅度不宜超过重力荷载下弯矩设计值的20％。

    10.1.9先张法的预应力传递长度，10.1.10传递长度内的计算要求，10.1.11施工阶段混凝土预拉及预压应力，10.1.12最小配筋率，以及10.1.13条基本上无变化。

    10.1.14~10.1.16 为新增加的关于无粘结预应力构件的设计规定

10.1.14 无粘结预应力矩形截面受弯构件，在进行正截面承载力计算时，无粘结预应力筋的应力设计值σ_pu宜按下列公式计算：

      对于不少于3 跨的连续梁、连续单向板及连续双向板，Δσ_p取值不应小于50N/mm²。

      无粘接预应力筋的应力设计值σ_pu尚应符合下列条件：

              σ_pu≤f_py                                    (10.1.14-4)

   翼缘位于受压区的T 形、I 形截面受弯构件，当受压区高度大于翼缘高度时，综合配筋特征值ξ_p可按下式计算：

   本次修订采用了现行行业标准《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJ 92的相关表达式，其以综合配筋指标ξ_p为主要参数，考虑了跨高比变化影响。

10.1.15 无粘结预应力混凝土受弯构件的受拉区，纵向普通钢筋截面面积As的配置应符合下列规定：

   1 单向板：

              As≥0.002bh                              (10.1.15-1)

      纵向普通钢筋直径不应小于8mm，间距不应大于200mm。

   2 梁

      A_s应取下列两式计算结果的较大值：

      纵向受拉普通钢筋直径不宜小于14mm，且宜均匀分布在梁的受拉边缘。

      对按一级裂缝控制等级设计的梁，当无粘结预应力筋承担不小于75%的弯矩设计值时，纵向受拉普通钢筋面积应满足承载力计算和公式（10.1.15-3）的要求。

10.1.16 无粘结预应力混凝土板柱结构中的双向平板，其纵向普通钢筋的截面面积As及其分布应符合下列规定：

   1 在柱边的负弯矩区，每一方向上纵向普通钢筋的截面面积应符合下列规定：

         As≥0.00075hl                                   (10.1.16-1)

    式中：l——平行于计算纵向受力钢筋方向上板的跨度；

             h——板的厚度。

      由上式确定的纵向普通钢筋，应分布在各离柱边1.5 h 的板宽范围内。每一方向至少应设置4 根直径不小于16mm 的钢筋。纵向钢筋间距不应大于300mm，外伸出柱边长度至少为支座每一边净跨的1/6。在承载力计算中考虑纵向普通钢筋的作用时，其伸出柱边的长度应按计算确定，并应符合本规范第8.3 节对锚固长度的规定；

   2 在荷载标准组合下，当正弯矩区每一方向上抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力满足下列规定时，正弯矩区可仅按构造配置纵向普通钢筋：

              σ_ck-σ_pc≤0.4f_tk                                (10.1.16-2)

   3 在荷载标准组合下，当正弯矩区每一个方向上抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力超过0.4f_tk且不大于1.0f_tk时，纵向普通钢筋的截面面积应符合下列规定：

              As≥N_tk/0.5f_y                                    (10.1.16-3)

     式中：  N_tk ——在荷载标准组合下构件混凝土未开裂截面受拉区的合力；

                    f_y ——钢筋的抗拉强度设计值，当fy 大于360 N/mm² 时，取360 N/mm²。

       纵向普通钢筋应均匀分布在板的受拉区内，并应靠近受拉边缘通长布置。

   4 在平板的边缘和拐角处，应设置暗圈梁或设置钢筋混凝土边梁。暗圈梁的纵向钢筋直径不不应小于12mm，且不应少于4 根；箍筋直径不应小于6mm，间距不应大于150mm。

 注：在温度、收缩应力较大的现浇双向平板区域内，应按本规范第9.1.8 条配置普通构造钢筋网。

10.1.17 预应力混凝土受弯构件的正截面受弯承载力设计值应符合下列要求：

               M_u≥M_cr                                     (10.1.17)

      式中： M_u ——构件的正截面受弯承载力设计值，按本规范公式（6.2.10-1）、（6.2.11-2）或公式（6.2.14）计算，但应取等号，并将M 以M_u 代替；

                 M_cr ——构件的正截面开裂弯矩值，按本规范公式（7.2.3-6）计算。

10.2 预应力损失值计算

   表10.2.1“预应力损失值”中增加了中强度预应力钢丝、预应力螺纹钢筋的项次。

10.2.2

……

   此条比02规范删掉了锥塞式锚具（钢丝束的钢质锥形锚具等）

   10.2.3关于曲线预应力筋σ_l1计算无变化。

10.2.4 预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失值σ_l2 ，宜按下列公式计算：

当（kx+μθ）不大于0.3 时，σ_l2 可按下列近似公式计算：

       σ_l2 =（κx+μθ）σ_con                                   (10.2.4-2)

注：当采用夹片式群锚体系时，在σ_con 中宜扣除锚口摩擦损失。

式中：x——从张拉端至计算截面的孔道长度，可近似取该段孔道在纵轴上的投影长度(m)；

          θ——从张拉端至计算截面曲线孔道各部分切线的夹角之和(rad)；

          k——考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系数，按表10.2.4 采用；

          μ ——预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数，按表10.2.4 采用。

在公式（10.2.4-1）中，对按抛物线、圆弧曲线变化的空间曲线及可分段后叠加的广义空间曲线，夹角之和θ可按下列近似公式计算：

抛物线、圆弧曲线：   

广义空间曲线：   

式中：α_v 、α_h ——按抛物线、圆弧曲线变化的空间曲线预应力筋在竖直向、水平向投影所形成抛物线、圆弧曲线的弯转角；

 Δα_v 、Δα_h ——广义空间曲线预应力筋在竖直向、水平向投影所形成分段曲线的弯转角增量。

10.2.5 混凝土收缩、徐变引起受拉区和受压区纵向预应力筋的预应力损失值σ_{l 5} 、σ_{l 5}′可按下列方法确定：

   1 一般情况

      先张法构件

      后张法构件

   符号解释及其他要求无变化。

   10.2.6分批张拉的影响，10.2.7损失值的组合均无变化。

10.3 预应力混凝土构造规定

10.3.1 先张法预应力筋之间的净间距不宜小于其公称直径的2.5倍和混凝土粗骨料最大粒径的1.25 倍，且应符合下列规定：预应力钢丝，不应小于15mm；三股钢绞线，不应小于20mm；七股钢绞线，不应小于25mm。注：当混凝土振捣密实性具有可靠保证时，净间距可放宽至最大粗骨料粒径的1.0 倍。

   10.3.2~10.3.5没什么变化。

10.3.6 后张法预应力筋所用锚具、夹具和连接器等的形式和质量应符合国家现行有关标准的规定。

10.3.7 后张法预应力筋采用预留孔道应符合下列规定：

     1 预制构件孔道之间的水平净间距不宜小于50mm，且不宜小于粗骨料粒径的1.25 倍；孔道至构件边缘的净间距不宜小于30mm，且不宜小于孔道直径的一半；

     2 现浇混凝土梁中，预留孔道在竖直方向的净间距不应小于孔道外径，水平方向的净间距不宜小于1.5 倍孔道外径，且不应小于粗骨料粒径的1.25倍；从孔道外壁至构件边缘的净间距，梁底不宜小于50mm，梁侧不宜小于40mm；裂缝控制等级为三级的梁，上述净间距分别不宜小于70mm 和50mm；

     3 预留孔道的内径宜比预应力束外径及需穿过孔道的连接器外径大6~15mm；且孔道的截面积宜为穿入预应力束截面积的3.0~4.0 倍；

     4 当有可靠经验并能保证混凝土浇筑质量时，预应力筋孔道可水平并列贴紧布置，但并排的数量不应超过2 束；

     5 在构件两端及曲线孔道的高点应设置灌浆孔或排气兼泌水孔，其孔距不宜大于20m；

     6 凡制作时需要预先起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱；

     7 在现浇楼板中采用扁形锚固体系时，穿过每个预留孔道的预应力筋数量宜为3～5 根；在常用荷载情况下，孔道在水平方向的净间距不应超过8倍板厚及1.5m 中的较大值。

10.3.8 后张法预应力混凝土构件的端部锚固区，应按下列规定配置间接钢筋：

   1 采用普通垫板时，应按本规范第6.6 节的规定进行局部受压承载力计算，并配置间接钢筋，其体积配筋率不应小于0.5%，垫板的刚性扩散角应取45°；

   2 局部受压承载力计算时，局部压力设计值对有粘结预应力混凝土构件取1.2 倍张拉控制力，对无粘结预应力混凝土取1.2 倍张拉控制力和 (f_ptk/A_p) 中的较大值；

   3 当采用整体铸造垫板时，其局部受压区的设计应符合相关标准的规定；

   4 在局部受压间接钢筋配置区以外，在构件端部长度l 不小于截面重心线上部或下部预应力筋的合力点至邻近边缘的距离e 的3 倍、但不大于构件端部截面高度h 的1.2 倍，高度为2 e 的附加配筋区范围内，应均匀配置附加防劈裂箍筋或网片(图10.3.8)，配筋面积可按下列公式计算；

且体积配筋率不应小于0.5%。

   5 当构件端部预应力筋需集中布置在截面下部或集中布置在上部和下部时，应在构件端部0.2h 范围内设置附加竖向防端面裂缝构造钢筋（图10.3.8），其截面面积应符合下列公式要求：

 式中：T_s——锚固端端面拉力；

           P——作用在构件端部截面重心线上部或下部预应力筋的合力设计值，可按本条第2 款的规定确定；

           e——截面重心线上部或下部预应力筋的合力点至截面近边缘的距离；

           h——构件端部截面高度。

       当e 大于0.2h 时，可根据实际情况适当配置构造钢筋。竖向防端面裂缝钢筋宜靠近端面配置，可采用焊接钢筋网、封闭式箍筋或其他的形式，且宜采用带肋钢筋。

       当端部截面上部和下部均有预应力筋时，附加竖向钢筋的总截面面积应按上部和下部的预应力合力分别计算的较大值采用。

      在构件端面横向也应按上述方法计算抗端面裂缝钢筋，并与上述竖向钢筋形成网片筋配置。

   10.3.9无变化

10.3.10 后张法预应力混凝土构件中，当采用曲线预应力束时，其曲率半径r_p 宜按下列公式确定，但不宜小于4m：

   式中：P——预应力束的合力设计值，可按本规范第10.3.8 条第2 款的规定确定；

            r_p——预应力束的曲率半径（m）；

          d_p ——预应力束孔道的外径；

           f_c ——混凝土轴心抗压强度设计值；当验算张拉阶段曲率半径时，可取与施工阶段混凝土立方体抗压强度 f_cu ′ 对应的抗压强度设计值 f_c ′，按本规范表4.1.4-1 以线性内插法确定。

       对于折线配筋的构件，在预应力束弯折处的曲率半径可适当减小。当曲率半径r_p 不满足上述要求时，可在曲线预应力束弯折处内侧设置钢筋网片或螺旋筋。

10.3.11 在预应力混凝土结构中，当沿构件凹面布置曲线预应力束时（图10.3.11），应进行防崩裂设计。当曲率半径r_p满足下列公式要求时，可仅配置构造U 形插筋。

当不满足时，每单肢U 形插筋的截面面积应按下列公式确定：

   式中：P——预应力筋的合力设计值，可按本规范第10.3.8 条第2 款的规定确定；

           f_t ——混凝土轴心抗拉强度设计值；或与施工张拉阶段混凝土立方体抗压强度f_cu ′相应的抗拉强度设计值f_t′，按本规范表4.1.4-2 以线性内插法确定；

          c_p ——预应力筋孔道净混凝土保护层厚度；

       A_sv1 ——每单肢插筋截面面积；

          s_v ——U 形插筋间距；

         f_yv ——U 形插筋抗拉强度设计值，按本规范表4.2.3-1 采用，当大于360N/mm² 时取360N/mm²；

          l_e ——实际锚固长度。

       U形插筋的锚固长度不应小于la；当实际锚固长度l_e小于la 时，每单肢U 形插筋的截面面积可按 A_sv1 / k 取值。其中，k 取l_e /15d 和 l_e/200 中的较小值，且k 不大于1.0。

        当有平行的几个孔道，且中心距不大于2d_p 时，预应力筋的合力设计值应按相邻全部孔道内的预应力筋确定；

   10.3.12无变化

10.3.13 后张预应力混凝土外露金属锚具，应采取可靠的防腐及防火措施，并应符合下列规定：

    1 无粘结预应力筋外露锚具应采用注有足量防腐油脂的塑料帽封闭锚具端头，并应采用无收缩砂浆或细石混凝土封闭；

    2 对处于二b、三a、三b类环境条件下的无粘结预应力锚固系统，应采用全封闭的防腐蚀体系，其封锚端及个连接部位应能承受10kPa的静水压力而不得透水；

   3 采用混凝土封闭时，其强度等级宜与构件混凝土强度等级一致，且不应低于C30。封锚混凝土与构件混凝土应可靠粘结，如锚具在封闭前应将周围混凝土界面凿毛并冲洗干净，且宜配置1~2 片钢筋网，钢筋网应与构件混凝土拉结；

   4 采用无收缩砂浆或混凝土封闭保护时，其锚具及预应力筋端部的保护层厚度不应小于：一类环境时20mm，二a、二b 类环境时50mm，三a、三b 类环境时80mm。