本章为新增内容,弥补了我国历来混凝土结构设计规范中结构分析内容方面的不足。所列条款反映了我国混凝土结构的设计现状、工程经验和试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时,可遵照执行。
5.1.1
在所有的情况下均应对结构的整体进行分析。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、支座和集中荷载附近等),必要时应另作更详细的局部分析。
对结构的两种极限状态进行结构分析时,应采取相应的荷载组合。
5.1.2
结构在不同的工作阶段,例如预制构件的制作、运输和安装阶段,结构的施工期、检修期和使用期等,以及出现偶然事故的情况下,都可能出现多种不利的受力状况,应分别进行结构分析,并确定其可能最不利的作用效应组合。
5.1.3
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作保证。例如:固定端和刚节点的承受弯矩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。
结构分析方法应有可靠的依据和足够的计算准确程度。
5.1.4
所有结构分析方法的建立都基于三类基本方程,即力学平衡方程、变形协调(几何)条件和本构(物理)关系。其中力学平衡条件必须满足;变形协调条件对有些方法不能严格符合,但应在不同程度上予以满足;本构关系则需合理地选用。
5.1.5
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 线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。它适用于分析一切形式的结构和验算结构的两种极限状态。至今,国内外的大部分混凝土结构的设计仍基于此方法。
结构内力的线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的刚度减小,对梁、柱构件分别取用不等的折减刚度值,但各构件(截面)刚度不随荷载效应的大小而变化,则结构的内力和变形仍可采用线弹性方法进行分析。
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。
3 塑性极限分析方法又称塑性分析法或极限平衡法。此法在我国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,可保证安全。
4 非线性分析方法以钢筋混凝土的实际力学性能为依据,引入相应的非线性本构关系后,可准确地分析结构受力全过程的各种荷载效应,而且可以解决一切体形和受力复杂的结构分析问题。这是一种先进的分析方法,已经在国内外一些重要结构的设计中采用,并不同程度地纳入国外的一些主要设计规范。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,主要用于重大结构工程如水坝、核电站结构等的分析和地震下的结构分析。
5 结构或其部分的体形不规则和受力状态复杂,又无恰当的简化分析方法时,可采用试验分析方法。例如剪力墙及其孔洞周围,框架和桁架的主要节点,构件的疲劳,平面应变状态的水坝等。
5.1.6
结构设计中采用电算分析的日益增多,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。