中美基本设计方法对比.doc

PAGE PAGE 22 中美混凝土结构规范比较（以我国规范的习惯顺序） 混凝土结构的设计包括多个方面，如材料特性、设计方法、极限状态、耐久性、构造等。不同国家混凝土规范的规定各不相同。先就一些基本情况进行对比，然后采用表格的方式比较。 1 中美混凝土结构基本设计方法对比 1.1总则 我国制定规范的目的主要是为在混凝土结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、安全适用、经济合理和确保质量。 中美规范都适用于素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土建筑结构的设计。中国混凝土规范不涉及轻骨料混凝土及其他特种混凝土结构的设计，水工规范不包括混凝土坝的设计，美国规范包括了对轻骨料混凝土的详细规定。美国混凝土规范还特殊考虑了现有结构物的强度鉴定。 1.2 一般规定 1）设计方法 中美规范均根据极限状态设计方法，按分项系数的设计表达式进行设计。均采用两类极限状态：① 承载能力极限状态 ；②正常使用极限状态。 2）设计状况 水工规范要求进行持久状况、短暂状况和偶然状况设计，美国规范未作要求。 3）结构计算和验算的规定 均要求作承载力计算、抗裂及裂缝宽度验算和挠度验算。 1.2.1 1）安全等级 我国规范划分为3个安全等级。我国规范的荷载效应均乘以结构重要性系数（根据安全等级分别取为1.1、1.0、0.9）。美国规范无重要性系数。 2）承载能力极限状态设计表达式 各规范均按照荷载效应组合设计值结构构件承载力（抗力）设计值来规定，但采用的组合方式和系数各不相同。 各规范的荷载分项系数和荷载效应组合系数不同。 对于结构承载力设计值，我国建筑和水工规范采用材料强度设计值和几何参数标准值；美国规范采用材料强度的规定值（相当于我国规范的材料强度标准值），承载力表达式前乘以强度折减系数，它相当于我国规范抗力系数的倒数。 1.2.2 1）设计表达式 我国建筑规范的荷载效应组合考虑标准组合、准永久组合或标准组合并考虑长期作用的影响；水工规范考虑短期组合、长期组合。 2）挠度限值 各规范根据构件类型规定了相应的挠度限值。我国建筑和水工规范相似，根据构件计算跨度的大小来规定挠度限值，而美国规范还根据支撑条件划分。 3）裂缝宽度限值 美国规范通过限制钢筋间距或受拉钢筋应力开展裂缝，无裂缝宽度限值规定。 1.2 美国将耐久性设计单列为一章，我国规范只是将耐久性设计列为基本规定的一节，反映了美国对耐久性设计的重视。 1）基本要求 水工规范规定了最低混凝土强度等级、最大水灰比和最小水泥用量，建筑、规范除此之外还规定了最大碱含量和最大氯离子含量；美国规范规定了特殊情况下的最大水灰比、最低混凝土强度和按构件类型划分的最大氯离子含量。 建筑、水工规范规定的最大水灰比相近，稍高于美国规范。美国（圆柱体强度）规定的最低混凝土强度等级要求最高（4000psi约为28MPa），其次是建筑，水工最低。 2）混凝土抗冻要求 水工规范根据气候分区、年冻融循环次数及受冻程度划分，规定比较详细。美国的混凝土结构设计规范无抗冻要求。 3）混凝土抗渗要求 水工结构的抗渗等级与结构类型及运用条件有关，抗渗等级差别不大。建筑、美国的混凝土结构设计规范无要求 1.3 材料 1.3 1）混凝土强度等级的定义 中国规范的混凝土强度等级均按立方体抗压强度标准值确定。美国规范按规定的圆柱体抗压强度确定。 中国规范的立方体抗压强度标准值系指按照标准方法制作养护的边长为150mm立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度。美国规范强度试验用的圆柱体按“现场混凝土试件制作和养护的操作规则（ASTM C 31）”进行制作及在实验室内养护，并按“混凝土圆柱体试件抗压强度试验方法（ASTM C 39）”进行试验。 2）混凝土轴心抗压、抗拉强度 中国规范规定了混凝土轴心抗压强度标准值、设计值，混凝土轴心抗拉强度标准值、设计值；美国规范统一采用混凝土抗压强度，其他强度指标用计算。 混凝土轴心抗压强度标准值：我国规范将立方体强度试件的强度换算为棱柱体试件的强度乘0.76的系数，将棱柱体试件的强度换算为棱柱体构件的强度乘0.88的系数，实际采用的标准强度值为。美国规范大致也是如此。 4）混凝土弹性模量 中国规范根据立方体抗压强度标准值计算混凝土弹性模量，中国规范的混凝土弹性模量几乎相同。美国规范根据混凝土容重和混凝土规定抗压强度计算。 1.3 1）普通钢筋 中国规范根据屈服强度确定普通钢筋强度标准值，规范的I、II、III级强度标准值分别为235 N/mm2、335 N/mm2和400 N/mm2。美国常用的钢筋等级为40、50、60和80级，相应的强度分别为40000psi（276 MPa）、50000psi（345MPa）、60000psi（414MPa）和80000psi