5 结构分析 [兼容模式]

5结构分析[兼容模式]5结构分析5结构分析条文说明：条文说明本章对02版规范的内容作了较大的变动，丰富了分析模型、弹性分析、弹塑性分析、塑性极限分析等内容，增加了间接作用分析一节。弥补了02版混凝土结构设计规范中结构分析内容的不足。所列条款基本反映了我国混凝土中结构分析内容的不足所列条款基本反映了我国混凝土结构的设计现状、工程经验和实验研究等方面所取得的进展同时也参考了国外标准规范的相关内容展，同时也参考了国外标准规范的相关内容。本规范只列入了结构分析的基本原则和各种分析方法的应用条件。各种结构分析方法的具体内容在有关标准中有更详尽的规定，可遵照执行。5.1基本原则515.1.1混凝土结构应进行整体作用效应分析，必要时尚应对结混凝土结构应进行整体作用效应分析必要时尚应对结构中受力状况特殊的部分进行更详细的分析。条文说明：在所有的情况下，设计计算、验收前均应对结构的整体进行分析。必要时，结构中的重要部位、形状突变部位以及内力和变形有异常变化的部分（例如较大孔洞周围、以及内力和变形有异常变化的部分例如较大孔洞周围节点及其附近区域、支座和集中荷载附近等）应另作更详细的局部分析。5.1基本原则515.1.2当结构在施工和使用期的不同阶段有多种受力状况时当结构在施和使用期的不同阶段有多种受力状况时应分别进行结构分析，并确定其最不利的作用效应组合。对结构的两种极限状态进行结构分析时，应取用相应的作对结构的两种极限状态进行结构分析时应取用相应的作用组合。条文说明条文说明：结构在不同的工作阶段，例如结构的施工期、检修期和使用期，预制构件的制作、运输和安装阶段等，应确定和使用期预制构件的制作运输和安装阶段等应确定其可能的不利作用效应组合。对于重要的结构，应考虑偶然作用可能带来的严重后果，进行相应的结构防倒塌分析。5.1基本原则515.1.3结构分析的模型应符合下列要求：结构分析的模型应符合列要求1结构分析采用的计算简图、几何尺寸、计算参数、边界条采算简算条件以及结构材料性能指标等应符合实际情况，并应有相应的构造措施的构造措施；2结构上各种作用的取值与组合、初始应力和变形状况等，应符合结构的实际状况；3结构分析中所采用的各种近似假定和简化，应有理论、试验依据或经工程实践验证；计算结果的精度应符合工程设计的要求。5.1基本原则51条文说明：结构分析应以结构的实际工作状况和受力条件为依据。结构分析的结果应有相应的构造措施加以保证。例如，固定端和刚节点的承载能力和对变形的限制；塑性铰的充分转动能力；适筋截面的配筋率或压区相对高度的限制等5.1基本原则515.1.4结构分析应符合下列要求：结构分析应符合列要求1满足力学平衡条件；2在不同程度上符合变形协调条件，包括节点和边界的约束度符变条束条件；采用合理的材料本构关系或构件单元的受力变形关系3采用合理的材料本构关系或构件单元的受力-变形关系。条文说明：结构分析方法均应符合三类基本方程，即力学平衡方程，变形协调（几何）条件和本构（物理）关系。其中平衡条件必须满足变形协调条件应在不同程度上予以满足衡条件必须满足；变形协调条件应在不同程度上予以满足，本构关系则需合理的选用。5.1基本原则515.1.5结构分析时，应根据结构类型、材料性能和受力特点结构分析时应根据结构类型材料性能和受力特点等选择下列分析方法：1弹性分析方法；1弹性分析方法2塑性内力重分布分析方法；3弹塑性分析方法；弹塑性分析方法4塑性极限分析方法；试验分析方法5试验分析方法。条文说明：现有的结构分析方法可归纳为五类。各类方法的主要特点和应用范围如下：1弹性分析方法是最基本和最成熟的结构分析方法，也是其他分析方法的基础和特例。它适用于分析一般结构。大部分混凝土结构的设计均基于此方法。结构内力的弹性分析分混凝土结构的设计均基于此方法结构内力的弹性分析和截面承载力的极限状态设计相结合，实用上简易可行。按此设计的结构，其承载力般偏于安全。少数结构因混按此设计的结构其承载力一般偏于安全少数结构因混凝土开裂部分的刚度减小而发生内力重分布，可能影响其他部分的开裂和变形状况考虑到凝结构开裂后刚度他部分的开裂和变形状况。考虑到混凝土结构开裂后刚度的减小，对梁、柱构件可分别取用不同的折减刚度值，且不再考虑刚度随作用效应而变化。在此基础上，结构的内力和变形仍可采用弹性方法进行分析。力和变形仍可采用弹性方法进行分析2考虑塑性内力重分布的分析方法设计超静定混凝土结构，具有充分发挥结构潜力，节约材料，简化设计和方便施工等优点。但应注意到，结构的变形和裂缝可能相应增大。3弹塑性分析方法以钢筋混凝土的实际力学性能为依据，引入相应的本构关系后，可进行结构受力全过程的分析，而且可以较好地解决各种体型和受力复杂结构的分析问题。但这种分析方法比较复杂，计算工作量大，各种非线性本但这种分析方法比较复杂计算工作量大各种非线性本构关系尚不够完善和统一，至今应用范围仍然有限。主要用于重要复杂结构工程的分析和罕遇地震作用下的结构用于重要、复杂结构工程的分析和罕遇地震作用下的结构分析。4塑性极限分析方法又称塑性分析法或极限平衡法。此法主要用于周边有梁或墙支承的双向板设计。工程设计和施工实践经验证明，按此法进行计算和构造设计简便易行，可实践经验证明按此法进行计算和构造设计简便易行可以保证结构的安全。5对体型复杂或受力状况特殊的结构或其部分，可采用试验方法对结构的材料性能、本构关系、作用效应等进行实测或模拟，为结构分析或确定设计参数提供依据。5.1基本原则515.1.6结构分析所采用的计算软件应经考核和验证，其技术结构分析所采用的计算软件应经考核和验证其技术条件应符合本规范和国家现行有关标准的要求。条文说明：结构设计中采用电算分析日益增多，商业的和自编的电算程序都必须保证其运算的可靠性。而且每一项电算的结果都应作必要的判断和校核。结果都应作必要的判断和校核5.2分析模型525.2.1杆系结构宜按空间体系进行结构整体分析，并宜考虑构件的弯曲、轴向、剪切和扭转等变形对结构内力的影响。当进行简化分析时，应符合下列规定：1体形规则的空间结构，可沿柱列或墙轴线分解为不同方向体形规则的空间结构可沿柱列或墙轴线分解为不同方向的平面结构分别进行分析，但应考虑平面结构的空间协同工作。2构件的轴向、剪切和扭转变形对结构内力分析影响不大时，可不予考虑。，可不予考虑条文说明：结构分析时都应结合工程的实际情况和采用的力学模型要求，对结构进行适当的简化处理，使其既能够比较正确地反映结构的真实受力状态，又适应于所选用分析软件的力学模型，从根本上保证分析结构的可靠性。的力学模型从根本上保证分析结构的可靠性5.2.2杆系结构的计算简图宜按下列方法确定：1梁、柱等维构件的轴线宜取为控制截面几何中心的连线梁、柱等一维构件的轴线宜取为控制截面几何中心的连线，墙、板等二维构件的中轴面宜取为控制截面中心线组成的平面或曲面。2现浇结构和装配整体式结构的梁柱节点、柱与基础连接处等可作为刚接；非整体浇筑的次梁两端及板跨两端可作为铰接。3梁、柱等杆件的计算跨度或计算高度可按其两端支承长度的中心距或净距确定，并应根据支承节点的连接刚度或支承反力的位置加以修正；4梁、柱等杆件间连接部分的刚度远大于杆件中间截面的刚度时，在计算模型中可作为刚域处理。条文说明：计算图形宜根据结构的实际形状、构件的受力和变形计算图形宜根据结构的实际形状构件的受力和变形状况、构件间的连接和支承条件以及各种构造措施等，作合理的简化。例如，支座或柱底的固定端应有相应的构造和配筋作保证；有地下室的建筑底层柱、其固定端的位置还取决于底板（梁）的刚度；节点连接构造的整体性决定其刚接或铰接考虑等。当钢筋混凝土梁柱构件截面尺寸相对较大时，梁柱交汇点会形成相对的刚性节点区域。钢域尺寸的合梁柱交汇点会形成相对的刚性节点区域钢域尺寸的合理确定，会在一定程度上影响结构整体分析的精度。5.2.3进行结构整体分析时，对于现浇结构或装配整体式结523进行结构整体分析时对于现浇结构或装配整体式结构，可假定楼盖在其自身平面内为无限刚性。当楼盖开有较大孔或其局部会产生明显的平面内变形时，在结构分析中应考虑其影响。条文说明：一般的建筑结构的楼层大多数为现浇钢筋混凝土楼板或有现浇面层的预制装配式楼板，可近似假定楼板在其自或有现浇面层的预制装配式楼板可近似假定楼板在其自身平面内为无限刚性，以减少结构的自由度数，简化结构实楼分析。实践证明，采用刚性楼板假定对大多数建筑结构进行分析，其分析精度都能够满足工程设计的需要。若因结构布置的变化导致楼板面内刚度削弱或不均匀时，结构分析应考虑楼板面内变形的影响。根据楼面结构的具体情析应考虑楼板面内变形的影响根据楼面结构的况，楼板面内变形可按全楼、部分楼层或部分区域考虑。5.2.4对现浇楼盖和装配整体式楼盖，宜考虑楼板作为翼缘对524对现浇楼盖和装配整体式楼盖宜考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响。梁受压区有效翼缘计算宽度可按表5.2.4所列情况中的最小值取用；也可采用′可按表524所列情况中的最小值取用；也可采用bf梁刚度增大系数法近似考虑，刚度增大系数应根据梁有效翼缘尺寸与梁截面尺寸的相对比例确定。注：1表中b为梁的腹板厚度；2肋形梁在梁跨内设有间距小于纵肋间距的横肋时，可不考的规定虑表中情况3的规定；3加腋的T形、I形和倒L形截面，当受压区加腋的高度hh≥hf′且加腋的长度bh≤3hh时，其翼缘计算宽度可按表中情况3的规定分别增加2bh(T形、I形截面)和bh(倒L形截面)；4独立梁受压区的翼缘板在荷载作用下经验算沿纵肋方向可能产生裂缝时其计算宽度应取腹板宽度能产生裂缝时，其计算宽度应取腹板宽度b。条文说明：现浇楼面和装配整体式楼面的楼板作为梁的有效翼缘，与梁一起形成T形截面，提高了楼面板的刚度，结构分析时应予以考虑。当采用梁刚度放大系数法时，应考虑各梁截面尺寸大小的差异，以及各楼层楼板厚度的差异。各梁截面尺寸大小的差异以及各楼层楼板厚度的差异采用T形截面方式考虑楼板的刚度贡献，相对比较合理。5.2.5当地基与结构的相互作用对结构的内力和变形有显著525影响时，结构分析中宜考虑地基与结构相互作用的影响。5.3弹性分析535.3.1结构的弹性分析方法可用于正常使用极限状态和承载能力极限状态的作用效应分析。杆系结构中构件的截面刚度可按下列原则确定5.3.2杆系结构中构件的截面刚度可按下列原则确定：1混凝土的弹性模量应按本规范表4.1.5采用；2截面惯性矩可按匀质的混凝土全截面计算；3端部加腋的杆件，应考虑其截面变化对结构分析的影响；4不同受力状态构件的截面刚度，宜考虑混凝土开裂、徐变等因素的影响予以折减。条文说明：按构件全截面计算截面惯性矩时，可简化考虑，既不计钢筋的换算面积，也不扣除预应力筋孔道等的面积筋的换算面积，也不扣除预应力筋孔道等的面积。5.3.3混凝土结构弹性分析宜采用结构力学或弹性力学等分析533方法。体形规则的结构，可根据作用的种类和特性，采用适当的简化分析方法。5.3.4当结构的二阶效应可能使作用效应显著增大时，在结构534当结构的二阶效应可能使作用效应显著增大时在结构分析中应考虑二阶效应的不利影响。混凝土结构的重力二阶效应可采用有限元分析方法计算也可采用本规范附录B的简化方法。当采用有限元分析方法时，宜考虑混凝土构件开裂对构件刚度降低的影响。条文说明：条文说明建筑结构的二阶效应包括重力二阶效应（P—Δ效应效应）两部分严格地讲）和受压构件的挠曲效应（P—δ效应）两部分。严格地讲，应考虑P—Δ效应和P—δ效应进行结构分析，应考虑材料的非线性和裂缝、构件的曲率和层间侧移、荷载的持续作的非线性和裂缝构件的曲率和层间侧移荷载的持续作用、混凝土的收缩和徐变等因素。但要实现这样的分析，在目前条件下还有困难，工程分析中一般都采用简化的分析方法。重力二阶效应计算属于结构整体层面的问题，一般在结构整体分析中考虑，本条给出了两种计算方法：有限元法和增大系数法受压构件的挠曲效应计算属于构件限元法和增大系数法。受压构件的挠曲效应计算属于构件层面的问题，一般在构件设计时考虑