PPT《混凝土结构设计规范》修订内容之结构分析

5结构分分析条文说说明：：本章对对02版规范范的内内容作作了较较大的的变动动，丰丰富了了分析析模型型、弹弹性分分析、、弹塑塑性分分析、、塑性性极限限分析析等内内容，，增加加了间间接作作用分分析一一节。。弥补了了02版混凝凝土结结构设设计规规范中中结构构分析析内容容的不不足。。所列列条款款基本本反映映了我我国混混凝土土结构构的设设计现现状、、工程程经验验和实实验研研究等等方面面所取取得的的进展展，同同时也也参考考了国国外标标准规规范的的相关关内容容。本规范范只列列入了了结构构分析析的基基本原原则和和各种种分析析方法法的应应用条条件。。各种种结构构分析析方法法的具具体内内容在在有关关标准准中有有更详详尽的的规定定，可可遵照照执行行。5.1基本原原则5.1.1混凝土土结构构应进进行整整体作作用效效应分分析，，必要要时尚尚应对对结构构中受受力状状况特特殊的的部分分进行行更详详细的的分析析。条文说说明：：在所有有的情情况下下，设设计计计算、、验收收前均均应对对结构构的整整体进进行分分析。。必要要时，，结构构中的的重要要部位位、形形状突突变部部位以以及内内力和和变形形有异异常变变化的的部分分（例例如较较大孔孔洞周周围、、节点点及其其附近近区域域、支支座和和集中中荷载载附近近等））应另另作更更详细细的局局部分分析。对02规范5.1.1进行了了简化化5.1.2当结构构在施施工和和使用用期的的不同同阶段段有多多种受受力状状况时时应应分别别进行行结构构分析析，并并确定定其最最不利利的作作用效效应组组合。。对结构的两两种极限状状态进行结结构分析时时，应取用用相应的作作用组合。。条文说明：：结构在不同同的工作阶阶段，例如如结构的施施工期、检检修期和使使用期，预预制构件的的制作、运运输和安装装阶段等，，应确定其其可能的不不利作用效效应组合。。对于重要的的结构，应应考虑偶然然作用可能能带来的严严重后果，，进行相应应的结构防防倒塌分析析。5.1.3结构分析的的模型应符符合下列要要求：1结构分析采采用的计算算简图、几几何尺寸、、计算参数数、边界条条件以及结结构材料性性能指标等等应符合实实际情况，，并应有相相应的构造造措施；2结构上各种种作用的取取值与组合合、初始应应力和变形形状况等，，应符合结结构的实际际状况；3结构分析中中所采用的的各种近似似假定和简简化，应有有理论、试试验依据或或经工程实实践验证；；计算结果果的精度应应符合工程程设计的要要求。条文说明：：结构分析应应以结构的的实际工作作状况和受受力条件为为依据。结结构分析的的结果应有有相应的构构造措施加加以保证。。例如，固固定端和刚刚节点的承承载能力和和对变形的的限制；塑塑性铰的充充分转动能能力；适筋筋截面的配配筋率或压压区相对高高度的限制制等对02规范5.1.3进行了整理理5.1.4结构分析应应符合下列列要求：1满足力学平平衡条件；；2在不同程度度上符合变变形协调条条件，包括括节点和边边界的约束束条件；3采用合理的的材料本构构关系或构构件单元的的受力-变形关系。条文说明：：结构分析方方法均应符符合三类基基本方程，，即力学平平衡方程，，变形协调调（几何））条件和本本构（物理理）关系。。其中平衡衡条件必须须满足；变变形协调条条件应在不不同程度上上予以满足足，本构关关系则需合合理的选用用。对02规范为本构构关系5.1.5结构分析时时，应根据据结构类型型、材料性性能和受力力特点等选选择下列分分析方法：：1弹性分析方方法；（02规范是线弹弹性分析方方法）2塑性内力重重分布分析析方法；3弹塑性分析析方法；（（新增）4塑性极限分分析方法；；5试验分析方方法。（删掉了02规范非线性性分析方法法）条文说明：：现有的结构构分析方法法可归纳为为五类。各各类方法的的主要特点点和应用范范围如下：：1弹性分析方方法是最基基本和最成成熟的结构构分析方法法，也是其其他分析方方法的基础础和特例。。它适用于于分析一般般结构。大大部分混凝凝土结构的的设计均基基于此方法法。结构内力的的弹性分析析和截面承承载力的极极限状态设设计相结合合，实用上上简易可行行。按此设设计的结构构，其承载载力一般偏偏于安全。。少数结构构因混凝土土开裂部分分的刚度减减小而发生生内力重分分布，可能能影响其他他部分的开开裂和变形形状况。考考虑到混凝凝土结构开开裂后刚度度的减小，，对梁、柱柱构件可分分别取用不不同的折减减刚度值，，且不再考考虑刚度随随作用效应应而变化。。在此基础础上，结构构的内力和和变形仍可可采用弹性性方法进行行分析。2考虑塑性内内力重分布布的分析方方法设计超超静定混凝凝土结构，，具有充分分发挥结构构潜力，节节约材料，，简化设计计和方便施施工等优点点。但应注注意到，结结构的变形形和裂缝可可能相应增增大。3弹塑性分析析方法以钢钢筋混凝土土的实际力力学性能为为依据，引引入相应的的本构关系系后，可进进行结构受受力全过程程的分析，，而且可以以较好地解解决各种体体型和受力力复杂结构构的分析问问题。但这这种分析方方法比较复复杂，计算算工作量大大，各种非非线性本构构关系尚不不够完善和和统一，至至今应用范范围仍然有有限。主要要用于重要要、复杂结结构工程的的分析和罕罕遇地震作作用下的结结构分析。。4塑性极限分分析方法又又称塑性分分析法或极极限平衡法法。此法主主要用于周周边有梁或或墙支承的的双向板设设计。工程程设计和施施工实践经经验证明，，按此法进进行计算和和构造设计计简便易行行，可以保保证结构的的安全。5对体型复杂杂或受力状状况特殊的的结构或其其部分，可可采用试验验方法对结结构的材料料性能、本本构关系、、作用效应应等进行实实测或模拟拟，为结构构分析或确确定设计参参数提供依依据。5.1.6结构分析所所采用的计计算软件应应经考核和和验证，其其技术条件件应符合本本规范和国国家现行有有关标准的的要求。条文说明：：结构设计中中采用电算算分析日益益增多，商商业的和自自编的电算算程序都必必须保证其其运算的可可靠性。而而且每一项项电算的结结果都应作作必要的判判断和校核核。本条保留内内容没有变变化，删掉掉了02规范对电算算结果进行行判断和校校核的条文文内容5.2分析模型5.2.1杆系结构宜按空空间体系进进行结构整整体分析，，并宜考虑虑构件的弯弯曲、轴向向、剪切和和扭转等变变形对结构构内力的影影响。当进行简化化分析时，，应符合下下列规定：：1体形规则的的空间结构构，可沿柱柱列或墙轴轴线分解为为不同方向向的平面结结构分别进进行分析，，但应考虑虑平面结构构的空间协协同工作。。2构件的轴向向、剪切和和扭转变形形对结构内内力分析影影响不大时时，可不予予考虑。删除了02规范5.2.2条的3关于“结构构或杆件的的变形对其其内力的二二阶效应影影响不大时时，可不计计及”的内内容。增加的一节节5.2.2杆系结构的计算算简图宜按按下列方法法确定：1梁、柱等一一维构件的的轴线宜取为为控制截面面几何中心心的连线，，墙、板等二二维构件的的中轴面宜宜取为控制制截面中心心线组成的的平面或曲曲面。2现浇结构和和装配整体体式结构的的梁柱节点点、柱与基基础连接处处等可作为为刚接；非非整体浇筑筑的次梁两两端及板跨跨两端可作作为铰接。。3梁、柱等杆杆件的计算算跨度或计计算高度可可按其两端端支承长度度的中心距距或净距确确定，并应应根据支承承节点的连连接刚度或或支承反力力的位置加加以修正；；4梁、柱等杆杆件间连接接部分的刚刚度远大于于杆件中间间截面的刚刚度时，在在计算模型型中可作为为刚域处理理。条文说明：：计算图形宜宜根据结构构的实际形形状、构件件的受力和和变形状况况、构件间间的连接和和支承条件件以及各种种构造措施施等，作合合理的简化化。例如，支座座或柱底的的固定端应应有相应的的构造和配配筋作保证证；有地下下室的建筑筑底层柱、、其固定端端的位置还还取决于底底板（梁））的刚度；；节点连接接构造的整整体性决定定其刚接或或铰接考虑虑等。当钢钢筋混凝土土梁柱构件件截面尺寸寸相对较大大时，梁柱柱交汇点会会形成相对对的刚性节节点区域。。钢域尺寸寸的合理确确定，会在在一定程度度上影响结结构整体分分析的精度度。5.2.3进行结构构整体分分析时，，对于现现浇结构构或装配配整体式式结构，，可假定定楼盖在在其自身身平面内内为无限限刚性。。当楼盖盖开有较较大孔或或其局部部会产生生明显的的平面内内变形时时，在结结构分析析中应考考虑其影影响。条文说明明：一般的建建筑结构构的楼层层大多数数为现浇浇钢筋混混凝土楼楼板或有有现浇面面层的预预制装配配式楼板板，可近近似假定定楼板在在其自身身平面内内为无限限刚性，，以减少少结构的的自由度度数，简简化结构构分析。。实践证证明，采采用刚性性楼板假假定对大大多数建建筑结构构进行分分析，其其分析精精度都能能够满足足工程设设计的需需要。若若因结构构布置的的变化导导致楼板板面内刚刚度削弱弱或不均均匀时，，结构分分析应考考虑楼板板面内变变形的影影响。根根据楼面面结构的的具体体情况，，楼板面面内变形形可按全全楼、部部分楼层层或部分分区域考考虑。5.2.4对现浇楼楼盖和装装配整体体式楼盖盖，宜考考虑楼板板作为翼翼缘对梁梁刚度和和承载力力的影响响。梁受受压区有有效翼缘缘计算宽宽度bf′可按表5.2.4所列情况况中的最最小值取取用；也也可采用用梁刚度度增大系系数法近近似考虑虑，刚度度增大系系数应根根据梁有有效翼缘缘尺寸与与梁截面面尺寸的的相对比比例确定定对02规范进行行了简化化处理，，原来3项，现取取为1项注：1表中b为梁的腹腹板厚度度；2肋形梁在在梁跨内内设有间间距小于于纵肋间间距的横横肋时，，可不考考虑表中中情况3的规定；；3加腋的T形、I形和倒L形截面，，当受压压区加腋腋的高度度hh≥hf′且加腋的的长度bh≤3hh时，其翼翼缘计算算宽度可可按表中中情况3的规定分分别增加加2bh(T形、I形截面)和bh(倒L形截面)；4独立梁受受压区的的翼缘板板在荷载载作用下下经验算算沿纵肋肋方向可可能产生生裂缝时时，其计计算宽度度应取腹腹板宽度度b。条文说明明：现浇楼面面和装配配整体式式楼面的的楼板作作为梁的的有效翼翼缘，与与梁一起起形成T形截面，，提高了了楼面板板的刚度度，结构构分析时时应予以以考虑。。当采用用梁刚度度放大系系数法时时，应考考虑各梁梁截面尺尺寸大小小的差异异，以及及各楼层层楼板厚厚度的差差异。采采用T形截面方方式考虑虑楼板的的刚度贡贡献，相相对比较较合理。。5.2.5当地基与与结构的的相互作作用对结结构的内内力和变变形有显显著影响响时，结结构分析析中宜考考虑地基基与结构构相互作作用的影影响。5.3弹性分析析5.3.1结构的弹弹性分析析方法可可用于正正常使用用极限状状态和承承载能力力极限状状态的作作用效应应分析。。5.3.2杆系结构中构构件的截截面刚度度可按下下列原则则确定：：1混凝土的的弹性模模量应按按本规范范表4.1.5采用；2截面惯性性矩可按按匀质的的混凝土土全截面面计算；；3端部加腋腋的杆件件，应考考虑其截截面变化化对结构构分析的的影响；；4不同受力力状态构构件的截截面刚度度，宜考考虑混凝凝土开裂裂、徐变变等因素素的影响响予以折折减。条文说明明：按构件全全截面计计算截面面惯性矩矩时，可可简化考考虑，既既不计钢钢筋的换换算面积积，也不不扣除预预应力筋筋孔道等等的面积积。5.3.3混凝土结结构弹性性分析宜宜采用结结构力学学或弹性性力学等等分析方方法。体体形规则则的结构构，可根根据作用用的种类类和特性性，采用用适当的的简化分分析方法法。5.3.4当结构的的二阶效效应可能能使作用用效应显显著增大大时，在在结构分分析中应应考虑二二阶效应应的不利利影响。。混凝土结结构的重重力二阶阶效应可可采用有有限元分分析方法法计算也也可采用用本规范范附录B的简化方方法。当当采用有有限元分分析方法法时，宜宜考虑混混凝土构构件开裂裂对构件件刚度降降低的影影响。条文说明明：建筑结构构的二阶阶效应包包括重力力二阶效效应（P—Δ效应）和和受压构构件的挠挠曲效应应（P—δ效应）两两部分。。严格地地讲，应应考虑P—Δ效应和P—δ效应进行行结构分分析，应应考虑材材料的非非线性和和裂缝、、构件的的曲率和和层间侧侧移、荷荷载的持持续作用用、混凝凝土的收收缩和徐徐变等因因素。但但要实现现这样的的分析，，在目前前条件下下还有困困难，工工程分析析中一般般都采用用简化的的分析方方法。重重力二阶阶效应计计算属于于结构整整体层面面的问题题，一般般在结构构整体分分析中考考虑，本本条给出出了两种种计算方方法：有有限元法法和增大大系数法法。受压压构件的的挠曲效效应计算算属于构构件层面面的问题题，一般般在构件件设计时时考虑，，详见本本规范第第6.2节。5.4塑性内力力重分布布分析5.4.1混凝土连连续梁和和连续单单向板，，可采用塑性性内力重重分布方方法进行行分析。。重力荷载载作用下下的框架、框框架-剪力墙结结构中的现浇浇梁以及双向向板等，经弹性分分析求得得内力后后，可对对支座或或节点弯弯矩进行行适度调调幅，并并确定相相应的跨跨中弯矩矩。条文说明：超静定混凝土土结构在出现现塑性铰的情情况下会发生生内力重分布布。可利用这这一特点进行行构件截面之之间的内力调调幅，以达到到节约的目的的。本条给出出了可以采用用塑性调幅设设计的构件或或结构类型。。02规范这里为““宜”5.4.2按考虑塑性内内力重分布分分析方法设计计的结构和构构件，尚应满满足正常使用用极限状态的的要求，并采采取有效的构构造措施。对对于直接承受受动力荷载的的构件，以及及要求不出现现裂缝或处于三a、三b类环境情况下的的结构，不应应采用考虑塑塑性内力重分分布的分析方方法。条文说明：本条提出了考考虑塑性内力力重分布设计计的条件。考考虑塑性内力力重分布的计计算方法进行行构件或结构构的设计时，，由于塑性铰铰的出现，构构件的变形和和裂缝宽度均均较大。所以以本条进一步步明确允许考考虑塑性内力力重分布构件件的使用环境境，并强调应应进行构件变变形和裂缝宽宽度的验算，，以满足正常常使用极限状状态的要求。。5.4.3钢筋混凝土梁梁支座或节点点边缘截面的的负弯矩调幅幅幅度不宜大大于25%；弯矩调整后后的梁端截面面相对受压区区高度不应超超过0.35，且不宜小于于0.10。钢筋混凝土土板的负弯矩矩调幅幅度不不宜大于20%。条文说明：采用基于弹性性分析的塑性性内力重分布布方法进行弯弯矩调幅时，，调整的幅度度及受压区的的高度均应满满足本条的规规定，以保证证构件出现塑塑性铰的位置置有足够的转转动能力并限限制裂缝宽度度。新增条5.5弹塑性分析5.5.1重要或受力复复杂的结构，，宜采用弹塑塑性分析方法法对结构整体体或局部进行行验算。结构的弹塑塑性分析宜遵遵循下列原则则：1应预先设定结结构的形状、、尺寸、边界界条件、材料料性能和配筋筋等；2材料的性能指指标宜取平均均值或实测值，可按本规范附附录C采用，或通过过试验分析确确定；3宜考虑结构几几何非线性的的不利影响；；4分析结果用于于承载力设计计时，应考虑虑承载力不定定性系数，对对结构的抗力力进行适当调调整。条文说明：弹塑性分析可可根据结构的的类型和复杂杂性、要求的的计算精度等等选择计算方方法。进行弹弹塑性分析时时，结构构件件各部分尺寸寸和材料性能能指标都必须须预先设定。。应根据实际际情况采用不不同的离散尺尺度，确定相相应的本构关关系，如应力力-应变关系、弯弯矩-曲率关系、内内力-变形关系等。。在确定钢筋筋和混凝土的的材料特征值值及本构关系系时，宜事先先进行试验分分析确定，也也可采用附录录C提供的材料强强度、本构模模型或强度准准则。5.5.2混凝土结构的的弹塑性分析析，可根据实实际情况采用用静力或动力力分析方法。。结构的基本本构件计算模模型宜按下列列原则确定：：1梁、柱等杆系系构件可简化化为一维单元元，宜采用纤纤维束模型或或塑性铰模型型；2墙、板等构件件可简化为二二维单元，宜宜采用膜单元元、板单元或或壳单元；3复杂的混凝土土结构、大体体积结构、结结构的节点或或局部区域需需作精细分析析时，宜采用用三维块体单单元。新增条条文说明：结构构件的计计算模型以及及离散尺度应应根据实际情情况以及计算算精度的要求求确定。若一一个方向的正正应力明显大大于其余两个个正交方向的的应力，则构构件可简化为为一维单元；；若两个方向向的正应力均均显著大于另另一个方向的的应力，则应应简化为二维维单元；若构构件三个方向向的正应力无无显著差异，，则构件应按按三维单元考考虑。5.5.3钢筋、混凝土土材料的本构构关系可按本本规范附录C采用，也可通通过试验分析析确定。构件、截面或或各种计算单单元的受力-变形关系宜符符合实际受力力情况。某些变形较大大的构件或节节点进行局部部精细分析时时，宜考虑钢钢筋与混凝土土间的粘结-滑移本构关系系。条文说明：本条给出了在在结构弹塑性性分析中建议议采用的钢筋筋和混您图材材料本构关系系，并建议相相关参数宜通通过实验分析析确定。钢筋筋混凝土界面面的粘结滑移移对其分析结结果影响较显显著地构件（（如：框架结结构梁柱的节节点区域等）），建议在进进行分析时考考虑粘结滑移移的本构关系系。5.6塑性极限分析析5.6.1对不承受多次次重复荷载作作用的混凝土土结构，当有有足够的塑性性变形能力时时，可采用塑塑性极限理论论的分析方法法进行结构的的承载力计算算，同时应满满足正常使用用的要求。条文说明：对于超静定结结构，结构中中的某一个截截面（或某几几个截面）达达到屈服，整整个结构可能能并没有达到到最大承载力力，外荷载还还可以继续增增加。先达到到屈服截面的的塑性变形会会随之不断增增大，并且不不断有其他截截面陆续达到到屈服。直至至有足够数量量的截面达到到屈服，使结结构体系即将将形成几何可可变机构，结结构才达到最最大承载力。。因此，利用用超静定结构构的这一受力力特征，可采采用塑性极限限分析方法来来计算超静定定结构的最大大承载力，并并以达到最大大承载力时的的状态，作为为整个超静定定结构的承载载能力极限状状态。这样既既可以使超静静定结构的内内力分析更接接近实际内力力状态，也可可以充分发挥挥超静定结构构的承载潜力力，使设计更更经济合理。。但是，超静定定结构达到承承载力极限状状态（最大承承载力）时，，结构中较早早达到屈服的的截面已处于于塑性变形阶阶段，即已形形成塑性铰，，这些截面实实际上已具有有一定程度的的损伤。如果果塑性铰具有有足够的变形形能力，则这这种损伤对于于一次加载情情况的最大承承载力影响不不大。但是对对于重复荷载载作用，由于于屈服截面在在塑性阶段重重复加载作用用下的低周疲疲劳效应，会会使塑性铰的的承载能力降降低，从而使使整个结构不不能达到静力力荷载作用下下的最大承载载力。因此为为安全计，建建议塑性极限限分析方法不不得用于承受受多次重复荷荷载作用的的混凝土结构构。5.6.2整体结构的塑塑性极限分析析计算应符合合下列规定：：1对可预测结构构破坏机制的的情况，结构构的极限承载载力可根据设设定的结构塑塑性屈服机制制，采用塑性性极限理论进进行分析；2对难于预测结结构破坏机制制的情况，结结构的极限承承载力可采用用静力或动力力弹塑性分析析方法确定；；3对直接承受偶偶然作用的结结构构件或部部位，应根据据偶然作用的的动力特征考考虑其动力效效应的影响。。条文说明：塑性铰线法应应根据以下假假定进行计算算：1板被塑性铰铰线分成若若干板块，，形成几何何可变体系系；2配筋合理时时，通过塑塑性铰线的的钢筋均达达到屈服，，且塑性铰铰线可在保保持屈服弯弯矩的条件件下产生很很大的转角角变形；3塑性铰线之之间的板块块处于弹性性阶段，与与塑性铰线线上的塑性性变形相比比很小，故故板块可视视为刚体。。条带法可根根据板面荷荷载的合理理传递分布布假定，将将双向板简简化为两个个方向的单单向板进行行计算。对对于开洞口口的双向板板，应在洞洞口周边考考虑加强板板带，并据据此给出板板面荷载的的传递分布布。对于不不考虑竖向向不均匀变变形影响的的双向板发发生板的破破坏机构，，可采用下下述近似方方法进行分分析。承受竖向均均布荷载的的双向矩形形板（图5.6.2），板塑性性铰线上的的总极限弯弯矩值应满满足下式要要求：式中：，——双向板两个个方向的计计算跨度（（m）；p——作用于板面面上的竖向向荷载设计计值（kN/）;，，，——x方向沿板全全宽（））塑性性铰线上的的跨中和两两边中和两两边支座处处的总极限限弯矩绝对对值（kN-m）；，，，——y方向沿板全全长（））塑性铰铰线上的跨跨中和两边边支座处的的总极限弯弯矩绝对值值（kN-m）。总极限弯矩矩分别按两两个方向相相应位置的的单位长度度极限弯矩矩（，，，，，，，，，））和塑性铰铰线投影长长度（，，）计算算确定。极极限分析时时，单位长长度极限弯弯矩（kN-m/m）按板内两两方向实配配钢筋数量量、混凝土土和钢筋强强度设计值值以及截面面高度分别别进行计算算。截面设设计时。宜宜按下列规规定选取单单位长度极极限弯矩的的比值:图5.6.2不考虑竖向向不均匀变变形影响的的矩形双向向板塑性铰铰线分布两个方向跨跨中截面单单位长度极极限弯矩的的比值可取取为（5.6.2-2）两个方向支支座截面与与跨中截面面单位长度度极限弯矩矩的比值：：，，，，，，，可可取1.5~2.5。双向板有简简支边或者者部分极限限弯矩已知知时,式（5.6.2-1）中的总极极限弯矩应应按实际情情况计算。。5.6.3承受均布荷荷载的周边边支承的双双向矩形板板，可采用用塑性铰线线法或条带带法等塑性性极限分析