国内外混凝土结构设计规范安全度设置水平的对比分析

【摘要】2010年8月18日我国了《混凝土结构设计规范》GB50010-2010，与之前的《混凝土结构设计规范》GB50010-2002相比，新标准有了很大的改进。本文将通过比较我国颁布的《混凝土结构设计规范》GB50010-2010与国外的设计规范，分析国内外混凝土结构设计规范安全度设置水平的差异， 并提出几点有关于改进对我国混凝土结构设计规范的建议。

【关键词】混凝土结构；安全度设置；国内外规范对比

引言

2010年我国颁布了新的《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010），新版规范建立在旧版规范的修改以及2008年汶川地震后的教训上。在安全度设置上与旧版本有较大差别，但是和国外有关规范相比仍存在一定差距，混凝土的结构设计方法、安全度的计算方式和条件都略有不同。

一、我国混凝土结构设计规范的发展

建国以来，我国建筑结构的设计方法变化很大，从最初的经验估计，到后来的试验确定、容许应力、安全系数以及概率极限状态设计方法。混凝土结构设计规范也随之进行了变革。上世纪60年代，我国的混凝土结构设计规范基本引用苏联规范HNTY123-55，直到1989年出台的《混凝土设计规范》GBJ10-89才突破照搬苏联模式，有了自主创新的能力，奠定了我国混凝土结构设计规范的基本模式。

我国新修订的GB50010-2010《混凝土结构设计规范》，采用了以概率理论为基础的极限状态设计法，参考了国外有关先进技术标准，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用3个分项系数（结构重要性系数O，荷载分项系数G、Q，材料性能分项系数C、S）的设计表达式进行设计。

二、国内外混凝土结构设计规范安全度设置水平对比

本文进行安全度设置水平的对比时，选择的对比的指标为轴心受拉、受剪、受弯以及受扭，进行对比的规范主要包括我国的《混凝土结构设计规范》GB50010-2010、美国的《房屋建筑混凝土结构规范》ACI318-05、欧洲的《混凝土结构设计》EN1992-1-1等。

（1）轴心受拉构件

a.《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

Rd，C=fyAs=（fyk/s，C）/As

式中：Rd，C—我国规定的结构构件抗力设计值，fy—抗拉强度设计值，As—抗拉强度标准值，s，C—材料分项系数，取值1.10。

b.《房屋建筑混凝土结构规范》ACI318-05

Rd，A=φfyAs

式中：Rd，A—美国规定的结构构件抗力设计值，φ—强度降低系数，取值0.9

c.《混凝土结构设计》EN1992-1-1

Rd，E=fydAs=fykAs/s，E

式中：Rd，E—欧洲规定的结构构件抗力设计值，s，E取值1.15。

通过对比、换算以上三个式子，我们可以得到三者的关系：

Rd，C =1.04Rd，E=1.01 Rd，A

由关系式可以看出，中国、美国、欧洲的轴心受拉构件的抗力设计值十分接近。

（2）斜截面受剪构件

a.《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

Rd，C=0.7fbh0+1.25fyvAsvh0/s

式中：f—混凝土轴心抗拉强度，b—截面宽度，h0—截面高度，fyv—抗拉强度设计值，Asv—截面面积，s—箍筋间距。

b.《房屋建筑混凝土结构规范》ACI318-05

Rd，A=

式中：φ—受剪承载力折减系数，取值0.75，fc—混凝土抗压强度规定值，bw—腹板宽度。

c.《混凝土结构设计》EN1992-1-1

式中：z取值为0.9。

对以上三个式子进行对比、转换，我们得到以下关系式：

Rd，C=1.67 Rd，A=0.99Rd，E

由关系式我们可以看出，中美欧三地对斜截面受剪构件的抗力设计值设置略有差异，其中中国的设置略低于欧洲规范的，但却远远高于美国规范的设计值。

（3）受弯构件

a.《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

Rd，C=α1fcbx（h0-x/2）

式中：x—混凝土受压区高度。

b.《房屋建筑混凝土结构规范》ACI318-05

Rd，A=φfyAs（d-a/2）

式中：φ—强度折减系数，取值0.9。

c.《混凝土结构设计》EN1992-1-1

式中：x—中和轴高度。

对以上三个式子进行综合对比、换算，可以到的关系式：

Rd，C=1.01Rd，A=1.00Rd，E

由关系式可知，中国、美国、欧洲受弯构件结构抗力设计值差不多，其中美国略高于中国的规范，欧洲与中国相当。

（4）受扭构件

a.《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

式中Wt表示的是截面受扭塑性抵抗距。

b.《房屋建筑混凝土结构规范》ACI318-05

式中φ为强度折减系数，取值0.75

c.《混凝土结构设计》EN1992-1-1

对以上三个式子进行对比、换算，可以得到关系式：

Rd，C=1.78Rd，A=1.42Rd，E

由此可见，中国规范设置的受扭构件抗力设计值比起欧美的普遍偏高，尤其是和美国相比，比值高达1.78。

三、结论

在我国混凝土结构设计规范安全度设置水平中，与美国、欧洲的同类标准相比：轴心受拉构件的抗力设计值相差不大，我国安全度低的原因在于我国的作用效应设计值偏低；我国受剪构件的安全度水平基本与欧洲相当；对受弯构件而言，我国的安全度设置水平基本与美国一致，但是由于欧洲的作用效应设计较高，使得其安全度水平高于我国；而在受扭构件方面，美国、欧洲的安全度都高于我国。

由此可见，我国安全度设置水平总体与欧美持平，但是规范的作用效应设计值较低。