5 结构分析
5 结构分析
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部位进行更详细的分析。
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组合。
结构可能遭遇火灾、飓风、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、结构材料性能指标以及构造措施等应符合实际工作状况；
2 结构上可能的作用及其组合、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。
5.1.4¶
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。
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；
2 塑性内力重分布分析方法；
3 弹塑性分析方法；
4 塑性极限分析方法；
5 试验分析方法。
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。
应对分析结果进行判断和校核，在确认其合理、有效后方可应用于工程设计。
5.2 分析模型
5.2.1¶
混凝土结构宜按空间体系进行结构整体分析，并宜考虑结构单元的弯曲、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。
5.2.2¶
混凝土结构的计算简图宜按下列方法确定：
1 梁、柱、杆等一维构件的轴线宜取为截面几何中心的连线，墙、板等二维构件的中轴面宜取为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近似作为铰接；
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。
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。当楼盖开有较大洞口或
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。
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梁刚度和承载力的影响。梁受压区有效翼缘计算宽度 $ b_{f}^{\prime} $ 可按表5.2.4所列情况中的最小值取用；也可采用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。
| 情 况 | T形、I形截面 | 倒L形截面 | |||
| 肋形梁(板) | 独立梁 | 肋形梁(板) | |||
| 1 | 按计算跨度 $ l_0 $ 考虑 | $ l_0/3 $ | $ l_0/3 $ | $ l_0/6 $ | |
| 2 | 按梁(肋)净距 $ s_n $ 考虑 | $ b+s_n $ | — | $ b+s_n/2 $ | |
| 3 | 按翼缘高度 $ h_f' $ 考虑 | $ h_f'/h_0 \geq 0.1 $ | — | $ b+12h_f' $ | — |
| $ 0.1 > h_f'/h_0 \geq 0.05 $ | $ b+12h_f' $ | $ b+6h_f' $ | $ b+5h_f' $ | ||
| $ h_f'/h_0 < 0.05 $ | $ b+12h_f' $ | b | $ b+5h_f' $ | ||
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 $ h_{h} $ 不小于 $ h_{f}^{\prime} $ 且加腋的长度 $ b_{h} $ 不大于 $ 3h_{h} $ 时，其翼缘计算宽度可按表中情况 3 的规定分别增加 $ 2b_{h} $ （T 形、I 形截面）和 $ b_{h} $ （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 b。
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
5.3.1¶
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作用效应的分析。
5.3.2¶
结构构件的刚度可按下列原则确定：
1 混凝土的弹性模量可按本规范表 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 不同受力状态下构件的截面刚度，宜考虑混凝土开裂、徐变等因素的影响予以折减。
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的影响。
5.3.5¶
当边界支承位移对双向板的内力及变形有较大影响时，在分析中宜考虑边界支承竖向变形及扭转等的影响。
5.4 塑性内力重分布分析
5.4.1¶
混凝土连续梁和连续单向板，可采用塑性内力重分布方法进行分析。
重力荷载作用下的框架、框架-剪力墙结构中的现浇梁以及双向板等，经弹性分析求得内力后，可对支座或节点弯矩进行适度调幅，并确定相应的跨中弯矩。
5.4.2¶
按考虑塑性内力重分布分析方法设计的结构和构件，应选用符合本规范第4.2.4条规定的钢筋，并应满足正常使用极限状态要求且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三a、三b类环境情况下的结构，不应采用考虑塑性内力重分布的分析方法。
5.4.3¶
钢筋混凝土梁支座或节点边缘截面的负弯矩调幅幅度不宜大于25%；弯矩调整后的梁端截面相对受压区高度不应超过0.35，且不宜小于0.10。
钢筋混凝土板的负弯矩调幅幅度不宜大于20%。
预应力混凝土梁的弯矩调幅幅度应符合本规范第 10.1.8 条的规定。
5.4.4¶
对属于协调扭转的混凝土结构构件，受相邻构件约束的支承梁的扭矩宜考虑内力重分布的影响。
考虑内力重分布后的支承梁，应按弯剪扭构件进行承载力计算。
注：当有充分依据时，也可采用其他设计方法。
5.5 弹塑性分析
5.5.1¶
重要或受力复杂的结构，宜采用弹塑性分析方法对结构整体或局部进行验算。结构的弹塑性分析宜遵循下列原则：
1 应预先设定结构的形状、尺寸、边界条件、材料性能和配筋等；
2 材料的性能指标宜取平均值，并宜通过试验分析确定，也可按本规范附录 C 的规定确定；
3 宜考虑结构几何非线性的不利影响；
4 分析结果用于承载力设计时，宜考虑抗力模型不定性系数对结构的抗力进行适当调整。
5.5.2¶
混凝土结构的弹塑性分析，可根据实际情况采用静力或动力分析方法。结构的基本构件计算模型宜按下列原则确定：
1 梁、柱、杆等杆系构件可简化为一维单元，宜采用纤维束模型或塑性铰模型；
2 墙、板等构件可简化为二维单元，宜采用膜单元、板单元或壳单元；
3 复杂的混凝土结构、大体积混凝土结构、结构的节点或局部区域需作精细分析时，宜采用三维块体单元。
5.5.3¶
构件、截面或各种计算单元的受力-变形本构关系宜符合实际受力情况。某些变形较大的构件或节点进行局部精细分析时，宜考虑钢筋与混凝土间的粘结-滑移本构关系。
钢筋、混凝土材料的本构关系宜通过试验分析确定，也可按
本规范附录 C 采用。
5.6 塑性极限分析
5.6.1¶
对不承受多次重复荷载作用的混凝土结构，当有足够的塑性变形能力时，可采用塑性极限理论的分析方法进行结构的承载力计算，同时应满足正常使用的要求。
5.6.2¶
整体结构的塑性极限分析计算应符合下列规定：
1 对可预测结构破坏机制的情况，结构的极限承载力可根据设定的结构塑性屈服机制，采用塑性极限理论进行分析；
2 对难于预测结构破坏机制的情况，结构的极限承载力可采用静力或动力弹塑性分析方法确定；
3 对直接承受偶然作用的结构构件或部位，应根据偶然作用的动力特征考虑其动力效应的影响。
5.6.3¶
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限状态的分析与设计。
5.7 间接作用分析
5.7.1¶
当混凝土的收缩、徐变以及温度变化等间接作用在结构中产生的作用效应可能危及结构的安全或正常使用时，宜进行间接作用效应的分析，并应采取相应的构造措施和施工措施。
5.7.2¶
混凝土结构进行间接作用效应的分析，可采用本规范第5.5节的弹塑性分析方法；也可考虑裂缝和徐变对构件刚度的影响，按弹性方法进行近似分析。