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混凝土结构的分析方法

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
(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; 3)应采用合理的材料或构件单元的本构关系。
1.2 结构分析的基本原则
——选自《混凝土结构设计规范》
(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(5.1.1条)。
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。
混凝土结构的分析方法
1 结构分析应遵循的基本原则 2 分析方法及其适用范围
1 结构分析应遵循的原则
1.1 结构分析的步骤
结构选型和布置确定之后,可以进行结构分 析。步骤如下:
(1)假定结构构件截面尺寸,选择材料的品种和 级别。
(2)确定结构计算简图。 (3)计算荷载的大小。 (4)选择合适的结构分析方法。 (5)进行结构的内力和变形计算 (6)进行配筋计算,验算变形和裂缝。
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。
2 分析方法及其适用范围
混凝土结构的分析方法可归纳为五类: (1)线弹性分析方法; (2)考虑塑性内力重分布的分析方法; (3)弹塑性分析方法; (4)塑性极限分析方法(又称塑性分析法或
极限平衡法); (5)实验分析方法
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。
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。
内力:结构在外力作用下,其内部产生的力,利用结构力学求得。
抗力:由结构构件自身的属性(截面大小、混凝土等级、钢筋配 置),按照混凝土设ห้องสมุดไป่ตู้原理求得的截面承载力。
结构的最不利荷载组合
——即确定活荷载的最不利布置
由于结构是超静定的,某一荷载对不同部位的影响有大小 和 利 弊 之 分 ; 同 样 ,不同位置的荷载对某一点的内力也有大 小和利弊之分。荷载的不利布置是指可得到某截面的最大内 力(绝对值)的荷载布置。
楼盖(屋盖)
板的负 主梁集中荷载 荷面积 的负荷面积
次梁的负 次梁 荷面积
次梁的 间距
主梁

1m

次梁
主梁
2.1连续梁线弹性方法
1.结构控制截面:对结构设计起控制作用的截面。
如何确定?? 取决于结构截面的内力与抗力的比值(M/Mu),比 值最大者的截面即为控制截面。
对于等截面的连续梁板结构,若结构截面配筋相同, 梁、板的控制截面在支座处和跨中处。包括跨中最大 正弯矩、跨中最大负弯矩(绝对值)、支座最大负弯 矩(绝对值)、支座最大剪力。
但恒荷载是永久荷载,且满布在结构上,故在结构中产生的 内力是不变的。而活荷载作用于结构上的位置是变化的,因 而产生的内力也是变化的。则研究结构的最不利荷载组合, 主要研究活荷载的最不利布置。
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)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。
(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。
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。
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。
(以固定约束杆受轴向力作用的解为例)
(5)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。(混凝土结构 设计规范5.1.6 条)
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