T《混凝土结构设计规范》修订内容之结构分析

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结构分析条文说明：

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。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5.1.1

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、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。对02规范5.1.1进行了简化5.1.2

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，应取用相应的作用组合。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。5.1.3结构分析的模型应符合下列要求：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；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。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对02规范5.1.3进行了整理5.1.4结构分析应符合下列要求：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条件；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，本构关系则需合理的选用。对02规范为本构关系5.1.5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；（02规范是线弹性分析方法）2

塑性内力重分布分析方法；3

弹塑性分析方法；（新增）4

塑性极限分析方法；5

试验分析方法。

（删掉了02规范非线性分析方法）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。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。5.1.6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。本条保留内容没有变化，删掉了02规范对电算结果进行判断和校核的条文内容5.2分析模型型5.2.1杆系结构宜按按空间体体系进行行结构整整体分析析，并宜宜考虑构构件的弯弯曲、轴轴向、剪剪切和扭扭转等变变形对结结构内力力的影响响。当进行简简化分析析时，应应符合下下列规定定：1体形规则则的空间间结构，，可沿柱柱列或墙墙轴线分分解为不不同方向向的平面面结构分分别进行行分析，，但应考考虑平面面结构的的空间协协同工作作。2构件的轴轴向、剪剪切和扭扭转变形形对结构构内力分分析影响响不大时时，可不不予考虑虑。删除了02规范5.2.2条的3关于“结结构或杆杆件的变变形对其其内力的的二阶效效应影响响不大时时，可不不计及””的内容容。增加的一一节5.2.2杆系结构的计计算简图图宜按下下列方法法确定：：1梁、柱等等一维构构件的轴线宜取取为控制制截面几几何中心心的连线线，墙、板等等二维构构件的中中轴面宜宜取为控控制截面面中心线线组成的的平面或或曲面。。2现浇结构构和装配配整体式式结构的的梁柱节节点、柱柱与基础础连接处处等可作作为刚接接；非整整体浇筑筑的次梁梁两端及及板跨两两端可作作为铰接接。3梁、柱等等杆件的的计算跨跨度或计计算高度度可按其其两端支支承长度度的中心心距或净净距确定定，并应应根据支支承节点点的连接接刚度或或支承反反力的位位置加以以修正；；4梁、柱等等杆件间间连接部部分的刚刚度远大大于杆件件中间截截面的刚刚度时，，在计算算模型中中可作为为刚域处处理。条文说明明：计算图形形宜根据据结构的的实际形形状、构构件的受受力和变变形状况况、构件件间的连连接和支支承条件件以及各各种构造造措施等等，作合合理的简简化。例如，支支座或柱柱底的固固定端应应有相应应的构造造和配筋筋作保证证；有地地下室的的建筑底底层柱、、其固定定端的位位置还取取决于底底板（梁梁）的刚刚度；节节点连接接构造的的整体性性决定其其刚接或或铰接考考虑等。。当钢筋筋混凝土土梁柱构构件截面面尺寸相相对较大大时，梁梁柱交汇汇点会形形成相对对的刚性性节点区区域。钢钢域尺寸寸的合理理确定，，会在一一定程度度上影响响结构整整体分析析的精度度。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对现浇浇楼盖盖和装装配整整体式式楼盖盖，宜宜考虑虑楼板板作为为翼缘缘对梁梁刚度度和承承载力力的影影响。。梁受受压区区有效效翼缘缘计算算宽度度bf′可按表表5.2.4所列情情况中中的最最小值值取用用；也也可采采用梁梁刚度度增大大系数数法近近似考考虑，，刚度度增大大系数数应根根据梁梁有效效翼缘缘尺寸寸与梁梁截面面尺寸寸的相相对比比例确确定对02规范进进行了了简化化处理理，原原来3项，现现取为为1项注：1表中b为梁的的腹板板厚度度；2肋形梁梁在梁梁跨内内设有有间距距小于于纵肋肋间距距的横横肋时时，可可不考考虑表表中情情况3的规定定；3加腋的的T形、I形和倒倒L形截面面，当当受压压区加加腋的的高度度hh≥hf′且加腋腋的长长度bh≤3hh时，其其翼缘缘计算算宽度度可按按表中中情况况3的规定定分别别增加加2bh(T形、I形截面面)和bh(倒L形截面面)；4独立梁梁受压压区的的翼缘缘板在在荷载载作用用下经经验算算沿纵纵肋方方向可可能产产生裂裂缝时时，其其计算算宽度度应取取腹板板宽度度b。条文说说明：：现浇楼楼面和和装配配整体体式楼楼面的的楼板板作为为梁的的有效效翼缘缘，与与梁一一起形形成T形截面面，提提高了了楼面面板的的刚度度，结结构分分析时时应予予以考考虑。。当采采用梁梁刚度度放大大系数数法时时，应应考虑虑各梁梁截面面尺寸寸大小小的差差异，，以及及各楼楼层楼楼板厚厚度的的差异异。采采用T形截面面方式式考虑虑楼板板的刚刚度贡贡献，，相对对比较较合理理。5.2.5当地基基与结结构的的相互互作用用对结结构的的内力力和变变形有有显著著影响响时，，结构构分析析中宜宜考虑虑地基基与结结构相相互作作用的的影响响。5.3弹性分分析5.3.1结构的的弹性性分析析方法法可用用于正正常使使用极极限状状态和和承载载能力力极限限状态态的作作用效效应分分析。。5.3.2杆系结构中中构件件的截截面刚刚度可可按下下列原原则确确定：：1混凝土土的弹弹性模模量应应按本本规范范表4.1.5采用；；2截面惯惯性矩矩可按按匀质质的混混凝土土全截截面计计算；；3端部加加腋的的杆件件，应应考虑虑其截截面变变化对对结构构分析析的影影响；；4不同受受力状状态构构件的的截面面刚度度，宜宜考虑虑混凝凝土开开裂、、徐变变等因因素的的影响响予以以折减减。条文说说明：：按构件件全截截面计计算截截面惯惯性矩矩时，，可简简化考考虑，，既不不计钢钢筋的的换算算面积积，也也不扣扣除预预应力力筋孔孔道等等的面面积。。5.3.3混凝土土结构构弹性性分析析宜采采用结结构力力学或或弹性性力学学等分分析方方法。。体形形规则则的结结构，，可根根据作作用的的种类类和特特性，，采用用适当当的简简化分分析方方法。。5.3.4当结构构的二二阶效效应可可能使使作用用效应应显著著增大大时，，在结结构分分析中中应考考虑二二阶效效应的的不利利影响响。混凝土土结构构的重重力二二阶效效应可可采用用有限限元分分析方方法计计算也也可采采用本本规范范附录录B的简化化方法法。当当采用用有限限元分分析方方法时时，宜宜考虑虑混凝凝土构构件开开裂对对构件件刚度度降低低的影影响。条文说说明：：建筑结结构的的二阶阶效应应包括括重力力二阶阶效应应（P—Δ效应））和受受压构构件的的挠曲曲效应应（P—δ效应））两部部分。。严格格地讲讲，应应考虑虑P—Δ效应和和P—δ效应进进行结结构分分析，，应考考虑材材料的的非线线性和和裂缝缝、构构件的的曲率率和层层间侧侧移、、荷载载的持持续作作用、、混凝凝土的的收缩缩和徐徐变等等因素素。但但要实实现这这样的的分析析，在在目前前条件件下还还有困困难，，工程程分析析中一一般都都采用用简化化的分分析方方法。。重力力二阶阶效应应计算算属于于结构构整体体层面面的问问题，，一般般在结结构整整体分分析中中考虑虑，本本条给给出了了两种种计算算方法法：有有限元元法和和增大大系数数法。。受压压构件件的挠挠曲效效应计计算属属于构构件层层面的的问题题，一一般在在构件件设计计时考考虑，，详见见本规规范第第6.2节。5.4塑性内内力重重分布布分析析5.4.1混凝土土连续续梁和和连续续单向向板，，可采用塑塑性内内力重重分布布方法法进行行分析析。重力荷荷载作作用下下的框架、、框架架-剪力墙墙结构构中的现现浇梁梁以及双双向板板等，经弹性性分析析求得得内力力后，，可对对支座座或节节点弯弯矩进进行适适度调调幅，，并确确定相相应的的跨中中弯矩矩。条文说说明：：超静定定混凝凝土结结构在在出现现塑性性铰的的情况况下会会发生生内力力重分分布。。可利利用这这一特特点进进行构构件截截面之之间的的内力力调幅幅，以以达到到节约约的目目的。。本条条给出出了可可以采采用塑塑性调调幅设设计的的构件件或结结构类类型。。02规范这这里为为“宜宜”5.4.2按考虑虑塑性性内力力重分分布分分析方方法设设计的的结构构和构构件，，尚应应满足足正常常使用用极限限状态态的要要求，，并采采取有有效的的构造造措施施。对对于直直接承承受动动力荷荷载的的构件件，以以及要要求不不出现现裂缝缝或处于于三a、三b类环境情情况下下的结结构，，不应应采用用考虑虑塑性性内力力重分分布的的分析析方法法。条文说说明：：本条提提出了了考虑虑塑性性内力力重分分布设设计的的条件件。考考虑塑塑性内内力重重分布布的计计算方方法进进行构构件或或结构构的设设计时时，由由于塑塑性铰铰的出出现，，构件件的变变形和和裂缝缝宽度度均较较大。。所以以本条条进一一步明明确允允许考考虑塑塑性内内力重重分布布构件件的使使用环环境，，并强强调应应进行行构件件变形形和裂裂缝宽宽度的的验算算，以以满足足正常常使用用极限限状态态的要要求。。5.4.3钢筋混凝土土梁支座或或节点边缘缘截面的负负弯矩调幅幅幅度不宜宜大于25%；弯矩调整整后的梁端端截面相对对受压区高高度不应超超过0.35，且不宜小小于0.10。钢筋混凝凝土板的负负弯矩调幅幅幅度不宜宜大于20%。条文说明：：采用基于弹弹性分析的的塑性内力力重分布方方法进行弯弯矩调幅时时，调整的的幅度及受受压区的高高度均应满满足本条的的规定，以以保证构件件出现塑性性铰的位置置有足够的的转动能力力并限制裂裂缝宽度。。新增条5.5弹塑性分析析5.5.1重要或受力力复杂的结结构，宜采采用弹塑性性分析方法法对结构整整体或局部部进行验算算。结构的弹弹塑性分析析宜遵循下下列原则：：1应预先设定定结构的形形状、尺寸寸、边界条条件、材料料性能和配配筋等；2材料的性能能指标宜取取平均值或实测值，可按本规范范附录C采用，或通通过试验分分析确定；；3宜考虑结构构几何非线线性的不利利影响；4分析结果果用于承承载力设设计时，，应考虑虑承载力力不定性性系数，，对结构构的抗力力进行适适当调整整。条文说明明：弹塑性分分析可根根据结构构的类型型和复杂杂性、要要求的计计算精度度等选择择计算方方法。进进行弹塑塑性分析析时，结结构构件件各部分分尺寸和和材料性性能指标标都必须须预先设设定。应应根据实实际情况况采用不不同的离离散尺度度，确定定相应的的本构关关系，如如应力-应变关系系、弯矩矩-曲率关系系、内力力-变形关系系等。在在确定钢钢筋和混混凝土的的材料特特征值及及本构关关系时，，宜事先先进行试试验分析析确定，，也可采采用附录录C提供的材材料强度度、本构构模型或或强度准准则。5.5.2混凝土结结构的弹弹塑性分分析，可可根据实实际情况况采用静静力或动动力分析析方法。。结构的的基本构构件计算算模型宜宜按下列列原则确确定：1梁、柱等等杆系构构件可简简化为一一维单元元，宜采采用纤维维束模型型或塑性性铰模型型；2墙、板等等构件可可简化为为二维单单元，宜宜采用膜膜单元、、板单元元或壳单单元；3复杂的混混凝土结结构、大大体积结结构、结结构的节节点或局局部区域域需作精精细分析析时，宜宜采用三三维块体体单元。。新增条条文说明明：结构构件件的计算算模型以以及离散散尺度应应根据实实际情况况以及计计算精度度的要求求确定。。若一个个方向的的正应力力明显大大于其余余两个正正交方向向的应力力，则构构件可简简化为一一维单元元；若两两个方向向的正应应力均显显著大于于另一个个方向的的应力，，则应简简化为二二维单元元；若构构件三个个方向的的正应力力无显著著差异，，则构件件应按三三维单元元考虑。。5.5.3钢筋、混混凝土材材料的本本构关系系可按本本规范附附录C采用，也也可通过过试验分分析确定定。构件、截截面或各各种计算算单元的的受力-变形关系系宜符合合实际受受力情况况。某些变形形较大的的构件或或节点进进行局部部精细分分析时，，宜考虑虑钢筋与与混凝土土间的粘粘结-滑移本构构关系。。条文说明明：本条给出出了在结结构弹塑塑性分析析中建议议采用的的钢筋和和混您图图材料本本构关系系，并建建议相关关参数宜宜通过实实验分析析确定。。钢筋混混凝土界界面的粘粘结滑移移对其分分析结果果影响较较显著地地构件（（如：框框架结构构梁柱的的节点区区域等）），建议议在进行行分析时时考虑粘粘结滑移移的本构构关系。。5.6塑性极限限分析5.6.1对不承受受多次重重复荷载载作用的的混凝土土结构，，当有足足够的塑塑性变形形能力时时，可采采用塑性性极限理理论的分分析方法法进行结结构的承承载力计计算，同同时应满满足正常常使用的的要求。。条文说说明：：对于超超静定定结构构，结结构中中的某某一个个截面面（或或某几几个截截面））达到到屈服服，整整个结结构可可能并并没有有达到到最大大承载载力，，外荷荷载还还可以以继续续增加加。先先达到到屈服服截面面的塑塑性变变形会会随之之不断断增大大，并并且不不断有有其他他截面面陆续续达到到屈服服。直直至有有足够够数量量的截截面达达到屈屈服，，使结结构体体系即即将形形成几几何可可变机机构，，结构构才达达到最最大承承载力力。因因此，，利用用超静静定结结构的的这一一受力力特征征，可可采用用塑性性极限限分析析方法法来计计算超超静定定结构构的最最大承承载力力，并并以达达到最最大承承载力力时的的状态态，作作为整整个超超静定定结构构的承承载能能力极极限状状态。。这样样既可可以使使超静静定结结构的的内力力分析析更接接近实实际内内力状状态，，也可可以充充分发发挥超超静定定结构构的承承载潜潜力，，使设设计更更经济济合理理。但是，，超静静定结结构达达到承承载力力极限限状态态（最最大承承载力力）时时，结结构中中较早早达到到屈服服的截截面已已处于于塑性性变形形阶段段，即即已形形成塑塑性铰铰，这这些截截面实实际上上已具具有一一定程程度的的损伤伤。如如果塑塑性铰铰具有有足够够的变变形能能力，，则这这种损损伤对对于一一次加加载情情况的的最大大承载载力影影响不不大。。但是是对于于重复复荷载载作用用，由由于屈屈服截截面在在塑性性阶段段重复复加载载作用用下的的低周周疲劳劳效应应，会会使塑塑性铰铰的承承载能能力降降低，，从而而使整整个结结构不不能达达到静静力荷荷载作作用下下的最最大承承载力力。因因此为为安全全计，，建议议塑性性极限限分析析方法法不得得用于于承受受多次次重复复荷载载作用用的的混凝凝土结结构。。5.6.2整体结结构的的塑性性极限限分析析计算算应符符合下下列规规定：：1对可预预测结结构破破坏机机制的的情况况，结结构的的极限限承载载力可可根据据设定定的结结构塑塑性屈屈服机机制，，采用用塑性性极限限理论论进行行分析析；2对难于于预测测结构构破坏坏机制制的情情况，，结构构的极极限承承载力力可采采用静静力或或动力力弹塑塑性分分析方方法确确定；；3对直接接承受受偶然然作用用的结结构构构件或或部位位，应应根据据偶然然作用用的动动力特特征考考虑其其动力力效应应的影影响。。条文说说明：：塑性铰铰线法法应根根据以以下假假定进进行计计算：：1板被塑塑性铰铰线分分成若若干板板块，，形成成几何何可变变体系系；2配筋合合理时时，通通过塑塑性铰铰线的的钢筋筋均达达到屈屈服，，且塑塑性铰铰线可可在保保持屈屈服弯弯矩的的条件件下产产生很很大的的转角角变形形；3塑性性铰铰线线之之间间的的板板块块处处于于弹弹性性阶阶段段，，与与塑塑性性铰铰线线上上的的塑塑性性变变形形相相比比很很小小，，故故板板块块可可视视为为刚刚体体。。条带带法法可可根根据据板板面面荷荷载载的的合合理理传传递递分分布布假假定定，，将将双双向向板板简简化化为为两两个个方方向向的的单单向向板板进进行行计计算算。。对对于于开开洞洞口口的的双双向向板板，，应应在在洞洞口口周周边边考考虑虑加加强强板板带带，，并并据据此此给给出出板板面面荷荷载载的的传传递递分分布布。。对对于于不不考考虑虑竖竖向向不不均均匀匀变变形形影影响响的的双双向向板板发发生生板板的的破破坏坏机机构构，，可可采采用用下下述述近近似似方方法法进进行行分分析析。。承受受竖竖向向均均布布荷荷载载的的双双向向矩矩形形板板（（图图5.6.2），，板板塑塑性性铰铰线线上上的的总总极极限限弯弯矩矩值值应应满满足足下下式式要要求求：：式中中：：，———双向向板板两两个个方方向向的的计计算算跨跨度度（（m）；；p———作用用于于板板面面上上的的竖竖向向荷荷载载设设计计值值（（kN/）;，，，———x方向向沿沿板板全全宽宽（（））塑塑性性铰铰线线上上的的跨跨中中和和两两边边中中和和两两边边支支座座处处的的总总极极限限弯弯矩矩绝绝对对值值（（kN-m）；；，，，———y方向向沿沿板板全全长长（（））塑塑性性铰铰线线上上的的跨跨中中和和两两边边支支座座处处的的总总极极限限弯弯矩矩绝绝对对值值（（kN-m）。总极限弯矩分分别按两个方方向相应位置置的单位长度度极限弯矩（，，，，，，，，））和塑性铰线线投影长度（（，）计计算确定。极极限分析时，，单位长度极极限弯矩（kN-m/m）按板内两方方向实配钢筋筋数量、混凝凝土和钢筋强强度设计值以以及截面高度度分别进行计计算。截面设设计时。宜按按下列规定选选取单位长度度极限弯矩的的比值:图5.6.2不考虑竖向不不均匀变形影影响的矩形双双向板塑性铰铰线分布两个方向跨中中截面单