《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002）之结构分析
2006-02-15 00:00
5 结构分析
5.1 基本原则
5.1 基本原则
5.1.1 结构按承载能力极限状态计算和按正常使用极限状态验算时，应按国家现行有关标准规定的作用（荷载）对结构的整体进行作用（荷载）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结构分析。
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。
结构可能遭遇火灾、爆炸、撞击等偶然作用时，尚应按国家现行有关标准的要求进行相应的结构分析。
5.1.3 结构分析所需的各种几何尺寸，以及所采用的计算图形、边界条件、作用的取值与组合、材料性能的计算指标、初始应力和变形状况等，应符合结构的实际工作状况，并应具有相应的构造保证措施。
结构分析中所采用的各种简化和近似假定，应有理论或试验的依据，或经工程实践验证。计算结果的准确程度应符合工程设计的要求。
5.1.4 结构分析应符合下列要求：
1、应满足力学平衡条件；
2、应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、应采用合理的材料或构件单元的本构关系。
5.1.5 结构分析时，宜根据结构类型、构件布置、材料性能和受力特点等选择下列方法：
——线弹性分析方法；
——考虑塑性内力重分布的分析方法；
——塑性极限分析方法；
——非线性分析方法；
——试验分析方法。
5.1.6 结构分析所采用的电算程序应经考核和验证，其技术条件应符合本规范和有关标准的要求。
对电算结果，应经判断和校核；在确认其合理有效后，方可用于工程设计。
5.2 线弹性分析方法
5.2.1 线弹性分析方法可用于混凝土结构的承载能力极限状态及正常使用极限状态的作效应分析。
5.2.2 杆系结构宜按空间体系进行结构整体分析，并宜考虑杆件的弯曲、轴向、剪切和扭转变形对结构内力的影响。
当符合下列条件时，可作相应简化：
1、体形规则的空间杆系结构，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，但宜考虑平面结构的空间协同工作；
2、杆件的轴向、剪切和扭转变形对结构内力的影响不大时，可不计及；
3、结构或杆件的变形对其内力的二阶效应影响不大时，可不计及。
5.2.3 杆系结构的计算图形宜按下列方法确定：
1、杆件的轴线宜取截面几何中心的连线；
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；梁、板与其支承构件非整体浇筑时，可作为铰接；
3、杆件的计算跨度或计算高度宜按其两端支承长度的中心距或净距确定，并根据支承节点的连接刚度或支承反力的位置加以修正；
4、杆件间连接部分的刚度远大于杆件中间截面的刚度时，可作为刚域插入计算图形。
5.2.4 杆系结构中杆件的截面刚度应按下列方法确定：
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、Ｔ形截面杆件的截面惯性矩宜考虑翼缘的有效宽度进行计算，也可由截面矩形部分面积的惯性矩作修正后确定；
4、端部加腋的杆件，应考虑其刚度变化对结构分析的影响；
5、不同受力状态杆件的截面刚度，宜考虑混凝土开裂、徐变等因素的影响予以折减。
5.2.5 杆系结构宜采用解析法、有限元法或差分法等分析方法。对体形规则的结构，可根据其受力特点和作用的种类采用有效的简化分析方法。
5.2.6 对与支承构件整体浇筑的梁端，可取支座或节点边缘截面的内力值进行设计。
5.2.7 各种双向板按承载能力极限状态计算和按正常使用极限状态验算时，均可采用线弹性方法进行作用效应分析。
5.2.8 非杆系的二维或三维结构可采用弹性理论分析、有限元分析或试验方法确定其弹性应力分布，根据主拉应力图形的面积确定所需的配筋量和布置，并按多轴应力状态验算混凝土的强度。混凝土的多轴强度和破坏准则或按附录 C 的规定计算。
结构按承载能力极限状态计算时，其荷载和材料性能指标可取为设计值；按正常使用极限状态验算时，其荷载和材料性能指标可取为标准值。
5.3 其他分析方法
5.3.1 房屋建筑中的钢筋混凝土连续梁和连续单向板，宜采用考虑塑性内力重分布的分析方法，其内力值可由弯矩调幅法确定。
框架、框架－剪力墙结构以及双向板等，经过弹性分析求得内力后，也可对支座或节点弯矩进行调幅，并确定相应的跨中弯矩。
按考虑塑性内力重分布的分析方法设计的结构和构件，尚应满足正常使用极限状态的要求或采取有效的构造措施。
对于直接承受动力荷载的构件，以及要求不出现裂缝或处于侵蚀环境等情况下的结构，不应采用考虑塑性内力重分布的分析方法。
5.3.2 承受均布荷载的周边支承的双向矩形板，可采用塑性铰线法或条带法等塑性极限分析方法进行承载能力极状态设计，同时应满足正常使用极限状态的要求。
5.3.3 承受均布荷载的板柱体系，根据结构布置和荷载的特点，可采用弯矩系数法或等代框架法计算承载能力极限状态的内力设计值。
5.3.4 特别重要的或受力状况特殊的大型杆系结构和二维、三维结构，必要时尚应对结构的整体或其部分进行受力全过程的非线性分析。
结构的非线性分析宜遵循下列原则：
1、结构形状、尺寸和边界条件，以及所用材料的强度等级和主要配筋量等应预先设定；
2、材料的性能指标宜取平均值；
3、材料的、截面的、构件的或各种计算单元的非线性本构关系宜通过试验测定；也可采用经过验证的数学模型，其参数值应经过标定或有可靠的的依据。混凝土的单轴应力－应变关系、多轴强度和破坏准则也可按附录 C 采用；
4、宜计入结构的几何非线性对作用效应的不利影响；
5、承载能力极限状态计算时应取作用效应的基本组合，并应根据结构构件的受力特点和破坏形态作相应的修正；正常使用极限状态验算时可取作用效应的标准组合和准永久组合。
5.3.5 对体形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正常使用极限状态和承载能力极限状态进行分析或复核。
5.3.6 当结构所处环境的温度和湿度发生变化，以及混凝土的收缩和徐变等因素在结构中产生的作用效应可能危及结构的正常使用时，应进行专门的结构分析。
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