01钢筋混凝土构件纵向钢筋最小配筋率的功能与取值

（)）
该式与原规范取值以及其它国家规范取值的对比关系
如图!所示。可 以 看 出，我 国 修 订 后 规 范 的 取 值 水 准 已高 于 欧 共 体 ,-! 规 范 和 英 国 ./011’ 规 范，但 仍 稍 低于德国 2341’")（!’’1）规 范 的 取 值 水 准。 从 规 范 5.)’’1’—!’’!颁布实 施 后 的 使 用 情 况 看，我 国 建 筑 结构界认为修订后规范规定的这一取值水准对于梁类
我国混凝土结构设计规范对各类构件中受拉和受 压纵向钢筋最小配筋率的规定最早引自原苏联规范， 取值偏低。规范 %&D($—"E（以 下 称 原 规 范）在 此 基 础 上只稍许提高了受拉纵向钢筋的最小配筋率。此次修 订规范，从受力 机 理 角 度 进 一 步 探 讨 了 纵 向 钢 筋 最 小 配筋率的功 能，对 比 分 析 了 国 外 规 范 的 相 应 规 定。 在 确定了继续保 持 最 小 配 筋 率 取 值 从 非 抗 震 到 抗 震，且 随抗震等级逐步提高的这一总体格局不变的前提下， 对非抗震结构 中 受 弯、偏 心 受 拉 和 轴 心 受 拉 构 件 中 的 受拉纵向钢筋最小配筋率改用特征值表达式和下限值 相结合的取值方案，使其取值水准适度 提 高；通 过 对 抗 震框架梁受拉纵向钢筋最小配筋 率 增 加 特 征 值 表 达 式，适度提高了 其 在 混 凝 土 强 度 等 级 偏 高 情 况 下 的 取 值；适度提高了 非 抗 震 受 压 构 件 和 抗 震 框 架 柱 的 纵 向 钢筋最小配筋 率 取 值；新 增 了 基 础 底 板 最 小 配 筋 率 的 取值规定。
（&本条件
根据上述原 理，偏 心 受 拉 构 件 和 轴 心 受 拉 构 件 一 侧受拉钢筋的最小 配 筋 率 同 样 可 以 采 用 式（&）的 表 达 形式。
通过考察各国设计规范受拉钢筋最小配筋率取值 规定的演变过 程 可 以 发 现，最 早 规 定 的 受 拉 钢 筋 最 小 配筋率多是纯经验性的，缺少理论模型，且 各 国 取 值 差 别较大。一些规 范 至 今 仍 采 用 这 种 取 值 方 式，如 欧 共 体 )*(（’++(）规 范［’］和 英 国 ,-.’’/（’++0）规 范［(］。 但是自从(/世 纪 ./ 年 代 以 来，已 有 一 些 国 家 陆 续 采 用了式（&）所示的最小配筋率表达形式，其 中 包 括 美 国 1*23’.—/(（(//(）规 范［3］、加 拿 大 *-1—1(343— ’++& 规 范［&］、新 西 兰 56-3’/’（’++7）规 范［7］和 德 国 825’/&7（(//’）规范［9］等。 这 意 味 着 这 些 国 家 的 设 计 规范已原则上接受了以截面受拉区混凝土开裂后受拉 钢筋不致立即 进 入 屈 服 后 变 形 状 态 为 准 则，也 就 是 以 避免出现“少筋梁”失效方式为准则来确 定 受 拉 钢 筋 最 小配筋率的基本思路。
拉钢筋数量可能已经少到 截 面 的 受 弯 承 载 力 ./ 小 于 截面开裂弯 矩 .*-的 地 步。 在 这 类 构 件 中，若 由 温 度 或其它在设计中未予考虑的作用所引起的附加弯矩使
构件中实际作用 的 弯 矩 . 超 过 了 截 面 开 裂 弯 矩 .*-， 截面受拉区就 将 开 裂，并 将 把 原 来 由 受 拉 区 混 凝 土 承
构件和受拉构件是可以接受的。
我 们 认 为，若 要 从 以 一 定 的 概 率 防 止 出 现“ 少 筋
梁”失效方式的角度考虑问题，则根据我 国 对 材 料 强 度
离散性的统计结果，梁类构件和偏拉、轴 拉 构 件 一 侧 受
度偏高的准 则 来 衡 量，则 取 值 偏 低。 规 范 修 订 组 认 真
研究了上述情况，对我国规范中受弯、偏 心 受 拉 和 轴 心
受拉构件中受拉钢筋最小配筋率的取值提出了下列建
议：’）继续保持我国从非抗震到抗震，且 随 抗 震 等 级 的
图( 各国规范非抗震结构梁类构件受拉钢筋最小配筋率取值对比
象，可以考虑取用“由实配受拉钢筋计算 出 的 抗 弯 能 力
./ 等 于 开 裂 弯 矩 .*-”作 为 确 定 受 拉 钢 筋 最 小 配 筋 率 的 基 本 条 件 ，即
./ / .*或可进一步写成：
（(）
06%B1 / !%22$
（#）
对于图 ( 所 示 的 单 筋 矩 形 截 面，上 式 还 可 进 一 步 改
考虑可靠度因素后，通常需要在式（’）中 选 用 可 能 偏高 的 !$，#:;和 可 能 偏 低 的 !%，#<来 确 定 最 小 配 筋 率，以保证截面 开 裂 后 受 拉 钢 筋 不 致 立 即 进 入 屈 服 后 变形状态的这一基本要求能以较高的概率实现。
(4 各 国 规 范 取 值 和 我 国 修 订 后 规 范 取 值 原 则 在图(中以 受 弯 矩 形 截 面 梁 为 例，给 出 了 折 算 成 我国混凝土强度等级和钢筋等级的各国规范非抗震结
从式（!）可 以 看 出 ，因 ":50数 值 很 小 ，等 式 左 侧 括 号内第二项所占比重不大，若将其忽略 不 计，则 可 近 似
!
认 为 !!"#与 !$ 成 正 比 ，与 !% 成 反 比 。 于 是 ，按 上 述 原 则确定的受拉钢筋最小配筋率可近似用下式表达：
!!"# " "!$／!% 式中" 为待定常数。
一、非抗震结构中受弯、偏心受拉及 轴 心 受 拉 构 件 受拉纵筋的最小配筋率
(F确定梁 类 构 件 受 拉 纵 向 钢 筋 最 小 配 筋 率 的 理 论模型
在结构设计中，以梁类受弯构件为 例，大 部 分 构 件 都能根据作用内力大小，选择合适的截 面 尺 寸，确 定 其 受拉钢筋 数 量，使 梁 处 于“适 筋”状 态。 但 也 有 一 部 分 构件作用弯矩 较 小，但 从 构 造 角 度 或 因 建 筑 设 计 需 要 而选用了较大的截面，这时，按受弯承载 力 计 算 出 的 受
担的拉力转给 受 拉 钢 筋，这 时，由 于 钢 筋 数 量 不 足，受
拉钢筋将迅 速 屈 服，并 进 入 屈 服 后 变 形 状 态。 这 在 超
静定结构中将使相应截面出现过宽裂缝和过大转角；
在简支或悬臂构件中，则可能将受拉钢 筋 拉 断，构 件 折
断。为了防止发生 这 种 严 重 损 害 构 件 工 作 质 量 的 现
写成：
":50%（B (3$F’":50%B／%*）45#$ / !%22$ （!） 式中，2$ 为图 (（?）所 示 换 算 截 面 受 拉 边 缘 的 弹 性 抵 抗矩；! 为 截 面 抵 抗 矩 的 塑 性 影 响 系 数，其 取 值 见 修 订 后规范的式（"F#FG）；1 为图(（1）所示受力状态 下 的 截 面内力臂。
构梁类构件受拉钢筋的最小配筋率取值。从大的格局
看，各国最小 配 筋 率 取 值 方 案 可 以 分 为 两 类。 一 类 是
抗震与非抗震最小配筋率取值完全相同的规范。在这
类规范中，为了保证抗震需要，非抗震最 小 配 筋 率 必 然
取值很高。采 用 这 类 方 案 的 有 美 国 1*23’.—/( 规 范 和新西 兰 56-3’/’ 规 范。 这 两 国 规 范 均 取 用 类 似 于 式（&）的 !!"#表 达 形 式 ，且 两 本 规 范 的 !!"#取 值 相 同 ，区 别 仅 在 于 美 国 规 范 给 出 了 !!"#的 取 值 下 限 ，新 西 兰 规 范则未设取值下限。另一类规范则对抗震和非抗震情
范相比有一 定 程 度 的 提 高，但 提 高 幅 度 宜 适 度。 审 查
会通过了这 些 建 议。 修 订 后 规 范 对 于 受 弯、大 偏 心 受
拉构件的受拉 钢 筋 和 轴 心 受 拉、小 偏 心 受 拉 构 件 的 一
侧 受 拉 钢 筋 采 用 的 !$%&具 体 表 达 式 为 ：
!$%& !’(")"*／"+ !’(’’!
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提高逐步增大最 小 配 筋 率 取 值 的 总 构 架 不 变；!）防 止 截面开裂后受拉钢筋立即进入屈服后变形状态的准则
相对较为合理，可 以 接 受，并 建 议 用 式（"）模 式 建 立 最 小配筋率表达式，同时辅以定值下限控制 条 件；#）受 拉 钢筋最小配筋率的取值水准宜控制成总体水准与原规
第!!卷 第"期
建筑结构
#$$! 年 " 月
钢筋混凝土构件纵向钢筋最小配筋率的功能与取值
———《混凝土结构设计规范》（%&’$$($—#$$#）修订背景介绍
白绍良( 徐有邻# 傅剑平(
（( 重庆大学土木工程学院；# 中国建筑科学研究院结构研究所）
［提要］ 介绍了此次《混凝土结 构 设 计 规 范》修 订 中 纵 向 钢 筋 最 小 配 筋 率 有 关 条 文 的 修 订 背 景。 其 中 着 重 说 明了构件中受拉和受压纵向钢筋最小配筋率在非抗震结构 及 抗 震 结 构 中 所 起 的 作 用 及 其 取 值 思 路；在 对 国 外 规范相应规定进行对比分析的基础 上，对 我 国 修 订 后 规 范 最 小 配 筋 率 取 值 水 平 作 了 判 断；并 对 一 些 遗 留 问 题 进 行 了 讨 论 ，给 出 了 相 应 的 建 议 。
都高。加拿大规范的这种取值水准是否合适值得进一
步讨论。图(中各国规范最小配筋率的具体取值规定 以 及 图 中 数 值 的 具 体 计 算 方 法 详 见 文［0］。
从图(的对 比 中 可 以 看 出，我 国 原 规 范 非 抗 震 受 拉钢筋最小配筋率的取值水准虽与欧共体规范和英国