混凝土受力状态分析

1 一、混凝土结构的极限状态： 1、 承载能力极限状态：结构或结构构件达到最大承载能力、出现疲劳破坏、发生不适于继 续承载的变形或因结构局部破坏而引发的连续倒塌； 2、 正常使用极限状态：结构或结构构件达到正常使用达到某项规定限值或耐久性能的规定 状态。 二、承载能力极限状态计算： 承载能力极限状态下作用组合的效应设计值：对持久设计状况和短暂设计状况应按作 用的基本组合计算；对地震设计状况应按作用的地震组合计算。 对二维、三维混凝土结构构件，当按弹性或弹塑性分析并以应力形式表达时，可 将混凝土应力按区域等代成内力设计值；也可直接采用多轴强度准则进行设计验算。 设计实现方法：对二维或三维非杆系结构构件，当按弹性或弹塑性分析方法得到构件 的应力设计值分布后，可根据主拉应力设计值的合力在配筋方向的投影确定配筋量，按主拉 应力的分布区域确定钢筋布置，并应符合相应的构造要求；当混凝土处于受压状态时，可考 虑受压钢筋和混凝土共同作用，受压钢筋配置应符合构造要求。 三、正常使用极限状态验算： 钢筋混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载的准永久组合，预应力混凝土受弯构件的最 大挠度应按荷载的组合，并均应考虑荷载长期作用的影响进行计算。 钢筋混凝土和预应力混凝土构件，一级裂缝控制等级构件，控制荷载标准组合下受拉 边缘应力；二级裂缝控制等级构件，控制荷载标准组合下受拉边缘应力；三级裂缝控制等级 时，钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度可按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算， 预应力混凝土构件的最大裂缝宽度可按荷载标准组合并考虑长期作用影响的效应计算，二者 均控制最大裂缝宽度。 四、结构分析的分析方法： 弹性分析方法、塑性内力重分布分析方法、弹塑性分析方法、塑性极限分析方法、试 验分析方法。 五、分析模型： 1、 简化分析的规定：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。 2、 计算简图确定方法： （1） 梁、柱、杆等一维构件的轴线宜取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者曲面； （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，在计算模型中科作 为刚域处理。 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。 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。 六、弹性分析： 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。 混凝土节后弹性分析宜采用结构力学或者弹性力学等分析方法。体形规则的结构，可根 2 据作用的种类和特性，采用适当的简化分析方法。 七、塑性内力重分布分析： 混凝土连续梁和连续单向板，可采用塑性内力重分布方法分析。 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。 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%。 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。 八、弹塑性分析： 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。分析宜遵 循的原则： （1） 应预先设定结构的形状、尺寸、边界条件、性能和配筋等； （2） 材料的性能指标宜取平均值，并宜通过实验分析确定，也可按混规附录 C 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。 混凝土结构的弹塑性分析，可根据实际情况采取静力或动力分析方法。 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。 九、塑性极限分析： 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。 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 法进行承载力极限状态的分析与设计。 十、间接作用分析： 混凝土结构进行间接作用效应的分析，可采用弹塑性分析方法；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。 十一、 抗震结构分析： 1、 除抗规特别规定外，建筑结构应进行多遇地震作用下的内力和变形分析，此时，可假定 结构与构件处于弹性工作状态，内力和变形分析可采用线性静力方法或线性动力方法。 2、 不规则且具有明显薄弱部位可能导致重大地震破坏的建筑结构，应按抗规有关规定进行 罕遇地震作用下的弹塑性变形分析。此时，可根据结构特点采用静力弹塑性分析或弹塑 性时程分析方法。当抗规有具体规定时，尚可采用简化方法计算结构的弹塑性变形。 3、 结构抗震分析时，应按照楼、屋盖的平面形状和平面内变形情况确定为刚性、分块刚性、 半刚性、局部弹性和柔性等的横隔板，在按抗侧力系统的布置确定抗侧力构件间的共同 工作并进行各构件间的地震内力分析。 4、 质量和侧向刚度分布接近对称且楼、屋盖可视为刚性横隔板的结构，以及本有关章 节有具体规定的结构，可采用平面结构模型进行抗震分析。其他情况应采用空间结构模 型进行抗震分析。 5、 建筑结构的抗震性能化设计要求： （1） 分析模型应正确、合理地反映地震作用的传递途径和楼盖在不同地震动水准下 是否整体或分块处于弹性工作状态。 3 （2） 弹性分析可采用线性方法，弹塑性分析可根据性能目标所预期的结构弹塑性状 态，分别采用增加阻尼的等效线性化方法以及静力或动力非线性方法。 （3） 结构非线性分析模型相对于弹性分析模型可有所简化，但二者在多遇地震下的 线性分析结果应基本一致；应计入重力二阶效应、合理确定弹塑性参数，应依 据构件的实际截面、配筋等计算承载力，可通过与理想弹性假定计算结果的对 比分析，着重发现构件可能破坏的部位及弹塑性变形程度。 6、 各类建筑结构的抗震计算，应采用下列方法： （1） 底部剪力法：高度不超过 40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较 均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构。 （2） 振兴分解反应谱法：除(1)外的建筑结构。 （3） 时程分析法：特别不规则的建筑、甲类建筑和抗规表 5.1.2-1 所列高度范围的 高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算；当取三组加速度时 程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值； 当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解 反应谱法的较大值。 （4） 计算罕遇地震下结构的变形，应按抗规 5.5 节规定，采用简化的弹塑性分析方 法或弹塑性时程分析发。 （5） 平面投影尺度很大的空间结构，应按抗规 5.1.2 第 5款要求进行抗震验算。 7、 截面抗震验算： 结构构件的地震作用效应和其他荷载效应应进行基本组合 8、 抗震变形验算： （1） 抗规表 5.5.1 所列各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，控制其楼 层内最大的弹性层间位移； （2） 结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算，控制结构薄弱层（部位）弹 塑性层间位移。