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文檔簡介
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結(jié)構(gòu)分析
條文說明:
本章對02版規(guī)范的內(nèi)容作了較大的變動,豐富了分析模型、彈性分析、彈塑性分析、塑性極限分析等內(nèi)容,增加了間接作用分析一節(jié)。彌補了02版混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中結(jié)構(gòu)分析內(nèi)容的不足。所列條款基本反映了我國混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計現(xiàn)狀、工程經(jīng)驗和實驗研究等方面所取得的進展,同時也參考了國外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容。規(guī)范只列入了結(jié)構(gòu)分析的基本原則和各種分析方法的應(yīng)用條件。各種結(jié)構(gòu)分析方法的具體內(nèi)容在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有更詳盡的規(guī)定,可遵照執(zhí)行。第一頁,共五十四頁。5.1基本原則
混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)進行整體作用效應(yīng)分析,必要時尚應(yīng)對結(jié)構(gòu)中受力狀況特殊的部分進行更詳細的分析。條文說明:在所有的情況下,設(shè)計計算、驗收前均應(yīng)對結(jié)構(gòu)的整體進行分析。必要時,結(jié)構(gòu)中的重要部位、形狀突變部位以及內(nèi)力和變形有異常變化的部分(例如較大孔洞周圍、節(jié)點及其附近區(qū)域、支座和集中荷載附近等)應(yīng)另作更詳細的局部分析。對02規(guī)范進行了簡化第二頁,共五十四頁。
當(dāng)結(jié)構(gòu)在施工和使用期的不同階段有多種受力狀況時應(yīng)分別進行結(jié)構(gòu)分析,并確定其最不利的作用效應(yīng)組合。對結(jié)構(gòu)的兩種極限狀態(tài)進行結(jié)構(gòu)分析時,應(yīng)取用相應(yīng)的作用組合。條文說明:
結(jié)構(gòu)在不同的工作階段,例如結(jié)構(gòu)的施工期、檢修期和使用期,預(yù)制構(gòu)件的制作、運輸和安裝階段等,應(yīng)確定其可能的不利作用效應(yīng)組合。對于重要的結(jié)構(gòu),應(yīng)考慮偶然作用可能帶來的嚴(yán)重后果,進行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)防倒塌分析。第三頁,共五十四頁。5.1.3結(jié)構(gòu)分析的模型應(yīng)符合下列要求:1
結(jié)構(gòu)分析采用的計算簡圖、幾何尺寸、計算參數(shù)、邊界條件以及結(jié)構(gòu)材料性能指標(biāo)等應(yīng)符合實際情況,并應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施;2
結(jié)構(gòu)上各種作用的取值與組合、初始應(yīng)力和變形狀況等,應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的實際狀況;3
結(jié)構(gòu)分析中所采用的各種近似假定和簡化,應(yīng)有理論、試驗依據(jù)或經(jīng)工程實踐驗證;計算結(jié)果的精度應(yīng)符合工程設(shè)計的要求。條文說明:結(jié)構(gòu)分析應(yīng)以結(jié)構(gòu)的實際工作狀況和受力條件為依據(jù)。結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施加以保證。例如,固定端和剛節(jié)點的承載能力和對變形的限制;塑性鉸的充分轉(zhuǎn)動能力;適筋截面的配筋率或壓區(qū)相對高度的限制等對02規(guī)范進行了整理第四頁,共五十四頁。5.1.4結(jié)構(gòu)分析應(yīng)符合下列要求:1
滿足力學(xué)平衡條件;2在不同程度上符合變形協(xié)調(diào)條件,包括節(jié)點和邊界的約束條件;3
采用合理的材料本構(gòu)關(guān)系或構(gòu)件單元的受力-變形關(guān)系。條文說明:結(jié)構(gòu)分析方法均應(yīng)符合三類基本方程,即力學(xué)平衡方程,變形協(xié)調(diào)(幾何)條件和本構(gòu)(物理)關(guān)系。其中平衡條件必須滿足;變形協(xié)調(diào)條件應(yīng)在不同程度上予以滿足,本構(gòu)(受力-變形)關(guān)系則需合理的選用。02規(guī)范為本構(gòu)關(guān)系第五頁,共五十四頁。5.1.5結(jié)構(gòu)分析時,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、材料性能和受力特點等選擇下列分析方法:1
彈性分析方法;(02規(guī)范是線彈性分析方法,比如P-△效應(yīng))2
塑性內(nèi)力重分布分析方法;3
彈塑性分析方法;(新增)4
塑性極限分析方法;5
試驗分析方法。
(刪掉了02規(guī)范非線性分析方法)條文說明:現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)分析方法可歸納為五類。各類方法的主要特點和應(yīng)用范圍如下:第六頁,共五十四頁。1
彈性分析方法是最基本和最成熟的結(jié)構(gòu)分析方法,也是其他分析方法的基礎(chǔ)和特例。它適用于分析一般結(jié)構(gòu)。大部分混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計均基于此方法。結(jié)構(gòu)內(nèi)力的彈性分析和截面承載力的極限狀態(tài)設(shè)計相結(jié)合,實用上簡易可行。按此設(shè)計的結(jié)構(gòu),其承載力一般偏于安全。少數(shù)結(jié)構(gòu)因混凝土開裂部分的剛度減小而發(fā)生內(nèi)力重分布,可能影響其他部分的開裂和變形狀況??紤]到混凝土結(jié)構(gòu)開裂后剛度的減小,對梁、柱構(gòu)件可分別取用不同的折減剛度值,且不再考慮剛度隨作用效應(yīng)而變化。在此基礎(chǔ)上,結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形仍可采用彈性方法進行分析。第七頁,共五十四頁。2塑性內(nèi)力重分布分析方法:以彈性分析為基礎(chǔ),考慮某些截面理想塑性而以調(diào)整相應(yīng)內(nèi)力值(調(diào)幅)而作簡化計算的方法。適用于連續(xù)板、連續(xù)梁等結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計??紤]塑性內(nèi)力重分布的分析方法設(shè)計超靜定混凝土結(jié)構(gòu),具有充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)潛力,節(jié)約材料,簡化設(shè)計和方便施工等優(yōu)點。但應(yīng)注意到,結(jié)構(gòu)的變形和裂縫可能相應(yīng)增大。第八頁,共五十四頁。3
彈塑性分析方法以鋼筋混凝土的實際力學(xué)性能為依據(jù),引入相應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系后,可進行結(jié)構(gòu)受力全過程的分析,而且可以較好地解決各種體型和受力復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析問題。但這種分析方法比較復(fù)雜,計算工作量大,各種非線性本構(gòu)關(guān)系尚不夠完善和統(tǒng)一,至今應(yīng)用范圍仍然有限。主要用于重要、復(fù)雜結(jié)構(gòu)工程的分析和罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)分析。
第九頁,共五十四頁。4塑性極限分析方法:超靜定結(jié)構(gòu)體系中,局部區(qū)域屈服后依靠冗余約束仍能承載。以理想的塑性鉸線為模型進行內(nèi)力分析,用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力計算。結(jié)構(gòu)須有較大的延性,且仍能滿足正常使用極限狀態(tài)(變形、裂縫等)的要求。塑性極限分析方法又稱塑性分析法或極限平衡法。此法主要用于周邊有梁或墻支承的雙向板設(shè)計。工程設(shè)計和施工實踐經(jīng)驗證明,按此法進行計算和構(gòu)造設(shè)計簡便易行,可以保證結(jié)構(gòu)的安全。第十頁,共五十四頁。試驗分析方法:對很難算清楚的問題
對體型復(fù)雜或受力狀況特殊的結(jié)構(gòu)或其部分,可采用試驗方法對結(jié)構(gòu)的材料性能、本構(gòu)關(guān)系、作用效應(yīng)等進行實測或模擬,為結(jié)構(gòu)分析或確定設(shè)計參數(shù)提供依據(jù)。
第十一頁,共五十四頁。間接作用分析方法
由于混凝土收縮、溫差、徐變、強迫位移等非荷載作用而引起的效應(yīng)(裂縫寬度等)引起的關(guān)注,成了影響社會安定的重大民生問題。本次修訂增加“間接作用分析”一節(jié),給出了考慮的原則。
由于影響間接作用效應(yīng)的不確定因素太多,目前只能以定性方法和構(gòu)造措施加以控制。這個問題還須與間接作用(荷載)規(guī)范共同作長期努力,才能逐步得到解決。第十二頁,共五十四頁。5.1.6結(jié)構(gòu)分析所采用的計算軟件應(yīng)經(jīng)考核和驗證,其技術(shù)條件應(yīng)符合本規(guī)范和國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。條文說明:
結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用電算分析日益增多,商業(yè)的和自編的電算程序都必須保證其運算的可靠性。而且每一項電算的結(jié)果都應(yīng)作必要的判斷和校核。本條保留內(nèi)容沒有變化,刪掉了02規(guī)范對電算結(jié)果進行判斷和校核的條文內(nèi)容第十三頁,共五十四頁。5.2分析模型5.2.1桿系結(jié)構(gòu)宜按空間體系進行結(jié)構(gòu)整體分析,并宜考慮構(gòu)件的彎曲、軸向、剪切和扭轉(zhuǎn)等變形對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。當(dāng)進行簡化分析時,應(yīng)符合下列規(guī)定:1
體形規(guī)則的空間結(jié)構(gòu),可沿柱列或墻軸線分解為不同方向的平面結(jié)構(gòu)分別進行分析,但應(yīng)考慮平面結(jié)構(gòu)的空間協(xié)同工作。2
構(gòu)件的軸向、剪切和扭轉(zhuǎn)變形對結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析影響不大時,可不予考慮。刪除了02規(guī)范條的3關(guān)于“結(jié)構(gòu)或桿件的變形對其內(nèi)力的二階效應(yīng)影響不大時,可不計及”的內(nèi)容。增加的一節(jié)第十四頁,共五十四頁。
桿系結(jié)構(gòu)的計算簡圖宜按下列方法確定:1
梁、柱等一維構(gòu)件的軸線宜取為控制截面幾何中心的連線,墻、板等二維構(gòu)件的中軸面宜取為控制截面中心線組成的平面或曲面。2
現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和裝配整體式結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點、柱與基礎(chǔ)連接處等可作為剛接;非整體澆筑的次梁兩端及板跨兩端可作為鉸接。3
梁、柱等桿件的計算跨度或計算高度可按其兩端支承長度的中心距或凈距確定,并應(yīng)根據(jù)支承節(jié)點的連接剛度或支承反力的位置加以修正;4
梁、柱等桿件間連接部分的剛度遠大于桿件中間截面的剛度時,在計算模型中可作為剛域處理。第十五頁,共五十四頁。條文說明:
計算圖形宜根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際形狀、構(gòu)件的受力和變形狀況、構(gòu)件間的連接和支承條件以及各種構(gòu)造措施等,作合理的簡化。例如,支座或柱底的固定端應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造和配筋作保證;有地下室的建筑底層柱、其固定端的位置還取決于底板(梁)的剛度;節(jié)點連接構(gòu)造的整體性決定其剛接或鉸接考慮等。當(dāng)鋼筋混凝土梁柱構(gòu)件截面尺寸相對較大時,梁柱交匯點會形成相對的剛性節(jié)點區(qū)域。剛域尺寸的合理確定,會在一定程度上影響結(jié)構(gòu)整體分析的精度。第十六頁,共五十四頁。
進行結(jié)構(gòu)整體分析時,對于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)或裝配整體式結(jié)構(gòu),可假定樓蓋在其自身平面內(nèi)為無限剛性。當(dāng)樓蓋開有較大孔或其局部會產(chǎn)生明顯的平面內(nèi)變形時,在結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)考慮其影響。條文說明:一般的建筑結(jié)構(gòu)的樓層大多數(shù)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板或有現(xiàn)澆面層的預(yù)制裝配式樓板,可近似假定樓板在其自身平面內(nèi)為無限剛性,以減少結(jié)構(gòu)的自由度數(shù),簡化結(jié)構(gòu)分析。實踐證明,采用剛性樓板假定對大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)進行分析,其分析精度都能夠滿足工程設(shè)計的需要。若因結(jié)構(gòu)布置的變化導(dǎo)致樓板面內(nèi)剛度削弱或不均勻時,結(jié)構(gòu)分析應(yīng)考慮樓板面內(nèi)變形的影響。根據(jù)樓面結(jié)構(gòu)的具體情況,樓板面內(nèi)變形可按全樓、部分樓層或部分區(qū)域考慮。第十七頁,共五十四頁。5.2.4對現(xiàn)澆樓蓋和裝配整體式樓蓋,宜考慮樓板作為翼緣對梁剛度和承載力的影響。梁受壓區(qū)有效翼緣計算寬度
bf′可按表5.2.4所列情況中的最小值取用;也可采用梁剛度增大系數(shù)法近似考慮,剛度增大系數(shù)應(yīng)根據(jù)梁有效翼緣尺寸與梁截面尺寸的相對比例確定對02規(guī)范表進行了簡化處理,原來3項,現(xiàn)取為1項第十八頁,共五十四頁。注:1表中b為梁的腹板厚度;2肋形梁在梁跨內(nèi)設(shè)有間距小于縱肋間距的橫肋時,可不考慮表中情況3的規(guī)定;3加腋的T形、I形和倒L形截面,當(dāng)受壓區(qū)加腋的高度hh≥hf′且加腋的長度bh
≤3hh時,其翼緣計算寬度可按表中情況3的規(guī)定分別增加2bh(T形、I形截面)和bh(倒L形截面);4獨立梁受壓區(qū)的翼緣板在荷載作用下經(jīng)驗算沿縱肋方向可能產(chǎn)生裂縫時,其計算寬度應(yīng)取腹板寬度b。條文說明:
現(xiàn)澆樓面和裝配整體式樓面的樓板作為梁的有效翼緣,與梁一起形成T形截面,提高了樓面板的剛度,結(jié)構(gòu)分析時應(yīng)予以考慮。當(dāng)采用梁剛度放大系數(shù)法時,應(yīng)考慮各梁截面尺寸大小的差異,以及各樓層樓板厚度的差異。采用T形截面方式考慮樓板的剛度貢獻,相對比較合理。第十九頁,共五十四頁。5.2.5當(dāng)?shù)鼗c結(jié)構(gòu)的相互作用對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形有顯著影響時,結(jié)構(gòu)分析中宜考慮地基與結(jié)構(gòu)相互作用的影響。第二十頁,共五十四頁。5.3
彈性分析5.3.1結(jié)構(gòu)的彈性分析方法可用于正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)的作用效應(yīng)分析。5.3.2桿系結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面剛度可按下列原則確定:1混凝土的彈性模量應(yīng)按本規(guī)范表4.1.5采用;2截面慣性矩可按勻質(zhì)的混凝土全截面計算;3端部加腋的桿件,應(yīng)考慮其截面變化對結(jié)構(gòu)分析的影響;4不同受力狀態(tài)構(gòu)件的截面剛度,宜考慮混凝土開裂、徐變等因素的影響予以折減。條文說明:按構(gòu)件全截面計算截面慣性矩時,可簡化考慮,既不計鋼筋的換算面積,也不扣除預(yù)應(yīng)力筋孔道等的面積。第二十一頁,共五十四頁。5.3.3混凝土結(jié)構(gòu)彈性分析宜采用結(jié)構(gòu)力學(xué)或彈性力學(xué)等分析方法。體形規(guī)則的結(jié)構(gòu),可根據(jù)作用的種類和特性,采用適當(dāng)?shù)暮喕治龇椒ā?.3.4當(dāng)結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng)可能使作用效應(yīng)顯著增大時,在結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)考慮二階效應(yīng)的不利影響?;炷两Y(jié)構(gòu)的重力二階效應(yīng)可采用有限元分析方法計算也可采用本規(guī)范附錄B的簡化方法。當(dāng)采用有限元分析方法時,宜考慮混凝土構(gòu)件開裂對構(gòu)件剛度降低的影響。第二十二頁,共五十四頁。條文說明:
建筑結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng)包括重力二階效應(yīng)(P—Δ效應(yīng))和受壓構(gòu)件的撓曲效應(yīng)(P—δ效應(yīng))兩部分。嚴(yán)格地講,應(yīng)考慮P—Δ效應(yīng)和P—δ效應(yīng)進行結(jié)構(gòu)分析,應(yīng)考慮材料的非線性和裂縫、構(gòu)件的曲率和層間側(cè)移、荷載的持續(xù)作用、混凝土的收縮和徐變等因素。但要實現(xiàn)這樣的分析,在目前條件下還有困難,工程分析中一般都采用簡化的分析方法。重力二階效應(yīng)計算屬于結(jié)構(gòu)整體層面的問題,一般在結(jié)構(gòu)整體分析中考慮,本條給出了兩種計算方法:有限元法和增大系數(shù)法。受壓構(gòu)件的撓曲效應(yīng)計算屬于構(gòu)件層面的問題,一般在構(gòu)件設(shè)計時考慮,詳見本規(guī)范第6.2節(jié)。第二十三頁,共五十四頁。5.4
塑性內(nèi)力重分布分析
混凝土連續(xù)梁和連續(xù)單向板,可采用塑性內(nèi)力重分布方法進行分析。重力荷載作用下的框架、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的現(xiàn)澆梁以及雙向板等,經(jīng)彈性分析求得內(nèi)力后,可對支座或節(jié)點彎矩進行適度調(diào)幅,并確定相應(yīng)的跨中彎矩。條文說明:
超靜定混凝土結(jié)構(gòu)在出現(xiàn)塑性鉸的情況下會發(fā)生內(nèi)力重分布??衫眠@一特點進行構(gòu)件截面之間的內(nèi)力調(diào)幅,以達到節(jié)約的目的。本條給出了可以采用塑性調(diào)幅設(shè)計的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)類型。02規(guī)范這里為“宜”第二十四頁,共五十四頁。
按考慮塑性內(nèi)力重分布分析方法設(shè)計的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件,尚應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)的要求,并采取有效的構(gòu)造措施。對于直接承受動力荷載的構(gòu)件,以及要求不出現(xiàn)裂縫或處于三a、三b類環(huán)境情況下的結(jié)構(gòu),不應(yīng)采用考慮塑性內(nèi)力重分布的分析方法。條文說明:本條提出了考慮塑性內(nèi)力重分布設(shè)計的條件??紤]塑性內(nèi)力重分布的計算方法進行構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的設(shè)計時,由于塑性鉸的出現(xiàn),構(gòu)件的變形和裂縫寬度均較大。所以本條進一步明確允許考慮塑性內(nèi)力重分布構(gòu)件的使用環(huán)境,并強調(diào)應(yīng)進行構(gòu)件變形和裂縫寬度的驗算,以滿足正常使用極限狀態(tài)的要求。第二十五頁,共五十四頁。
鋼筋混凝土梁支座或節(jié)點邊緣截面的負彎矩調(diào)幅幅度不宜大于25%;彎矩調(diào)整后的梁端截面相對受壓區(qū)高度不應(yīng)超過0.35,且不宜小于0.10。鋼筋混凝土板的負彎矩調(diào)幅幅度不宜大于20%。條文說明:
采用基于彈性分析的塑性內(nèi)力重分布方法進行彎矩調(diào)幅時,調(diào)整的幅度及受壓區(qū)的高度均應(yīng)滿足本條的規(guī)定,以保證構(gòu)件出現(xiàn)塑性鉸的位置有足夠的轉(zhuǎn)動能力并限制裂縫寬度。新增條第二十六頁,共五十四頁。5.5
彈塑性分析
重要或受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu),宜采用彈塑性分析方法對結(jié)構(gòu)整體或局部進行驗算。結(jié)構(gòu)的彈塑性分析宜遵循下列原則:1結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、邊界條件、材料性能和主要配筋量等應(yīng)預(yù)先設(shè)定;2材料的性能指標(biāo)宜取平均值或?qū)崪y值,可按本規(guī)范附錄C采用,或通過試驗分析確定;3宜考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性的不利影響;
4分析結(jié)果用于承載力設(shè)計時,應(yīng)考慮承載力不定性系數(shù),對結(jié)構(gòu)的抗力進行適當(dāng)調(diào)整。第二十七頁,共五十四頁。條文說明:
彈塑性分析可根據(jù)結(jié)構(gòu)的類型和復(fù)雜性、要求的計算精度等選擇計算方法。進行彈塑性分析時,結(jié)構(gòu)構(gòu)件各部分尺寸和材料性能指標(biāo)都必須預(yù)先設(shè)定。應(yīng)根據(jù)實際情況采用不同的離散尺度,確定相應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系(受力-變形關(guān)系),如應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、彎矩-曲率關(guān)系、內(nèi)力-變形關(guān)系等。在確定鋼筋和混凝土的材料特征值及本構(gòu)關(guān)系時,宜事先進行試驗分析確定,也可采用附錄C提供的材料強度、本構(gòu)模型或強度準(zhǔn)則。第二十八頁,共五十四頁。5.5.2混凝土結(jié)構(gòu)的彈塑性分析,可根據(jù)實際情況采用靜力或動力分析方法。結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件計算模型宜按下列原則確定:1
梁、柱等桿系構(gòu)件可簡化為一維單元,宜采用纖維束模型或塑性鉸模型;2
墻、板等構(gòu)件可簡化為二維單元,宜采用膜單元、板單元或殼單元;3復(fù)雜的混凝土結(jié)構(gòu)、大體積結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的節(jié)點或局部區(qū)域需作精細分析時,宜采用三維塊體單元。新增條第二十九頁,共五十四頁。條文說明:
結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算模型以及離散尺度應(yīng)根據(jù)實際情況以及計算精度的要求確定。若一個方向的正應(yīng)力明顯大于其余兩個正交方向的應(yīng)力,則構(gòu)件可簡化為一維單元;若兩個方向的正應(yīng)力均顯著大于另一個方向的應(yīng)力,則應(yīng)簡化為二維單元;若構(gòu)件三個方向的正應(yīng)力無顯著差異,則構(gòu)件應(yīng)按三維單元考慮。第三十頁,共五十四頁。
鋼筋、混凝土材料的本構(gòu)關(guān)系可按本規(guī)范附錄C采用,也可通過試驗分析確定。構(gòu)件、截面或各種計算單元的受力-變形關(guān)系宜符合實際受力情況。
某些變形較大的構(gòu)件或節(jié)點進行局部精細分析時,宜考慮鋼筋與混凝土間的粘結(jié)-滑移本構(gòu)關(guān)系。條文說明:本條給出了在結(jié)構(gòu)彈塑性分析中建議采用的鋼筋和混凝土材料本構(gòu)關(guān)系,并建議相關(guān)參數(shù)宜通過實驗分析確定。鋼筋混凝土界面的粘結(jié)滑移對其分析結(jié)果影響較顯著的構(gòu)件(如:框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點區(qū)域等),建議在進行分析時考慮粘結(jié)滑移的本構(gòu)關(guān)系。第三十一頁,共五十四頁。5.6
塑性極限分析5.6.1對不承受多次重復(fù)荷載作用的混凝土結(jié)構(gòu),當(dāng)有足夠的塑性變形能力時,可采用塑性極限理論的分析方法進行結(jié)構(gòu)的承載力計算,同時應(yīng)滿足正常使用的要求。條文說明:對于超靜定結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)中的某一個截面(或某幾個截面)達到屈服,整個結(jié)構(gòu)可能并沒有達到最大承載力,外荷載還可以繼續(xù)增加。先達到屈服截面的塑性變形會隨之不斷增大,并且不斷有其他截面陸續(xù)達到屈服。直至有足夠數(shù)量的截面達到屈服,使結(jié)構(gòu)體系即將形成幾何可變機構(gòu),結(jié)構(gòu)才達到最大承載力。因此,利用超靜定結(jié)構(gòu)的這一受力特征,可采用塑性極限分析方法來計算超靜定結(jié)構(gòu)的最大承載力,并以達到最大承載力時的狀態(tài),作為整個超靜定結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)。這樣既可以使超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析更接近實際內(nèi)力狀態(tài),也可以充分發(fā)揮超靜定結(jié)構(gòu)的承載潛力,使設(shè)計更經(jīng)濟合理。第三十二頁,共五十四頁。
但是,超靜定結(jié)構(gòu)達到承載力極限狀態(tài)(最大承載力)時,結(jié)構(gòu)中較早達到屈服的截面已處于塑性變形階段,即已形成塑性鉸,這些截面實際上已具有一定程度的損傷。如果塑性鉸具有足夠的變形能力,則這種損傷對于一次加載情況的最大承載力影響不大。但是對于重復(fù)荷載作用,由于屈服截面在塑性階段重復(fù)加載作用下的低周疲勞效應(yīng),會使塑性鉸的承載能力降低,從而使整個結(jié)構(gòu)不能達到靜力荷載作用下的最大承載力。因此為安全計,建議塑性極限分析方法不得用于承受多次重復(fù)荷載作用的混凝土結(jié)構(gòu)。第三十三頁,共五十四頁。5.6.2整體結(jié)構(gòu)的塑性極限分析計算應(yīng)符合下列規(guī)定:1對可預(yù)測結(jié)構(gòu)破壞機制的情況,結(jié)構(gòu)的極限承載力可根據(jù)設(shè)定的結(jié)構(gòu)塑性屈服機制,采用塑性極限理論進行分析;2對難于預(yù)測結(jié)構(gòu)破壞機制的情況,結(jié)構(gòu)的極限承載力可采用靜力或動力彈塑性分析方法確定;3對直接承受偶然作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件或部位,應(yīng)根據(jù)偶然作用的動力特征考慮其動力效應(yīng)的影響。條文說明:塑性鉸線法應(yīng)根據(jù)以下假定進行計算:1
板被塑性鉸線分成若干板塊,形成幾何可變體系;2
配筋合理時,通過塑性鉸線的鋼筋均達到屈服,且塑性鉸線可在保持屈服彎矩的條件下產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)角變形;3
塑性鉸線之間的板塊處于彈性階段,與塑性鉸線上的塑性變形相比很小,故板塊可視為剛體。第三十四頁,共五十四頁。
條帶法可根據(jù)板面荷載的合理傳遞分布假定,將雙向板簡化為兩個方向的單向板進行計算。對于開洞口的雙向板,應(yīng)在洞口周邊考慮加強板帶,并據(jù)此給出板面荷載的傳遞分布。對于不考慮豎向不均勻變形影響的雙向板發(fā)生板的破壞機構(gòu),可采用下述近似方法進行分析。承受豎向均布荷載的雙向矩形板(圖),板塑性鉸線上的總極限彎矩值應(yīng)滿足下式要求:
第三十五頁,共五十四頁。式中:
,——雙向板兩個方向的計算跨度(m);
p
——作用于板面上的豎向荷載設(shè)計值(kN/);,,——x方向沿板全寬()塑性鉸線上的跨中和兩邊中和兩邊支座處的總極限彎矩絕對值(kN-m);,,——y方向沿板全長()塑性鉸線上的跨中和兩邊支座處的總極限彎矩絕對值(kN-m)??倶O限彎矩分別按兩個方向相應(yīng)位置的單位長度極限彎矩(,,,,,)和塑性鉸線投影長度(,)計算確定。極限分析時,單位長度極限彎矩(kN-m/m)按板內(nèi)兩方向?qū)嵟滗摻顢?shù)量、混凝土和鋼筋強度設(shè)計值以及截面高度分別進行計算。截面設(shè)計時。宜按下列規(guī)定選取單位長度極限彎矩的比值:第三十六頁,共五十四頁。圖5.6.2不考慮豎向不均勻變形影響的矩形雙向板塑性鉸線分布第三十七頁,共五十四頁。兩個方向跨中截面單位長度極限彎矩的比值可取為
()兩個方向支座截面與跨中截面單位長度極限彎矩的比值:,,,,可取1.5~2.5。雙向板有簡支邊或者部分極限彎矩已知時,式()中的總極限彎矩應(yīng)按實際情況計算。第三十八頁,共五十四頁。
承受均布荷載的周邊支承的雙向矩形板,可采用塑性鉸線法或條帶法等塑性極限分析方法進行承載能力極限狀態(tài)的分析與設(shè)計。當(dāng)邊界支承位移對板的內(nèi)力及破壞狀態(tài)有較大影響時,宜考慮邊界支承的豎向不均勻變形的影響。第三十九頁,共五十四頁。條文說明:
結(jié)構(gòu)極限分析可采用精確解、上限解和下限解法。當(dāng)采用上限解法時,應(yīng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)的試驗結(jié)果或彈性理論的內(nèi)力分布,預(yù)先建立可能的破壞機構(gòu),然后采用機動法或極限平衡法求解結(jié)構(gòu)的極限荷載。當(dāng)采用下限解法時,可參考彈性理論的內(nèi)力分布,假定一個滿足極限條件的內(nèi)力場,然后用平衡條件求解結(jié)構(gòu)的極限荷載。上限解法要滿足極限分析中的機動條件和平衡條件,一般選取一種破壞機構(gòu),對于板則在板面布置一些塑性鉸線,使板成為機動體系。下限解法須滿足屈服條件和平衡條件。對于鋼筋混凝土板,一般是選取彎矩分布場,這種彎矩分布聲滿足平衡條件以及力的邊界條件,同時又滿足板的屈服條件,即所選取的彎矩分布場中任何一處都不超過截面所能承擔(dān)的極限彎矩。條帶法屬于下限解法。第四十頁,共五十四頁。5.7
間接作用分析5.7.1當(dāng)混凝土的收縮、徐變以及溫度變化等間接作用在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的作用效應(yīng)可能危及結(jié)構(gòu)的安全或正常使用時,宜進行間接作用分析,并應(yīng)采取相應(yīng)的構(gòu)造措施和施工措施。條文說明:大體積混凝土結(jié)構(gòu)、超長混凝土結(jié)構(gòu)在間接荷載作用下的裂縫問題比較明顯,宜對結(jié)構(gòu)進行間接作用效應(yīng)分析。對于允許出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件,應(yīng)考慮裂縫的開展使構(gòu)件剛度降低的影響,否則計算出來的作用效應(yīng)會失真。增加的一節(jié)第四十一頁,共五十四頁。5.7.2溫度作用應(yīng)按下列情況考慮:1混凝土施工期:考慮外界氣溫、混凝土澆筑溫度、膠凝材料水化熱、調(diào)節(jié)溫度狀態(tài)的人工溫度措施、建筑物基底及相鄰部分的熱量傳導(dǎo)等;2結(jié)構(gòu)使用期:考慮季節(jié)溫差、外界氣溫、結(jié)構(gòu)表面日照及內(nèi)部使用環(huán)境溫度等周期性影響等,其溫度作用計算參數(shù)及周期變化過程應(yīng)取自工程附近氣象水文部門的實測資料。條文說明:根據(jù)引起混凝土結(jié)構(gòu)溫度變化的原因和特點的不同,混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)具體情況考慮施工期和(或)使用期的溫度作用,并給出了具體應(yīng)考慮的因素。溫度作用計算參數(shù)和混凝土熱學(xué)、力學(xué)及變形參數(shù)宜根據(jù)實際情況確定。第四十二頁,共五十四頁。5.7.3混凝土結(jié)構(gòu)進行間接作用分析,可采用本規(guī)范第5.5節(jié)的彈塑性分析方法;也可考慮裂縫和徐變對構(gòu)件剛度的影響,按彈性分析方法近似計算。條文說明:
間接作用效應(yīng)分析可采用彈塑性分析方法,也可采用簡化的彈性分析方法,但計算時應(yīng)考慮混凝土的徐變及混凝土的開裂引起的應(yīng)力松弛和應(yīng)力重分布。第四十三頁,共五十四頁。條~條二階效應(yīng)計算方法由法改為新方法二階效應(yīng)分為兩種:P-△效應(yīng)、P-δ效應(yīng),本次規(guī)范著重描述P-δ效應(yīng)的處理方法。第四十四頁,共五十四頁。6.2.3彎矩作用平面內(nèi)截面對稱的偏心受壓構(gòu)件,當(dāng)同一主軸方向的桿端彎矩比不大于0.9且設(shè)計軸壓比不大于0.9時,若構(gòu)件的長細比滿足公式()的要求,可不考慮軸向壓力在該方向撓曲桿件中產(chǎn)生的附加彎矩影響;否則應(yīng)根據(jù)本規(guī)范第條的規(guī)定,按截面的兩個主軸方向分別考慮軸向壓力在撓曲桿件中產(chǎn)生的附加彎矩影響。()式中:、—分別為偏心受壓構(gòu)件兩端截面按結(jié)構(gòu)分析確定的對同一主軸的組合彎矩設(shè)計值,絕對值較大端為,絕對值較小端為,當(dāng)構(gòu)件按單曲率彎曲時,取正值,否則取負值;
—構(gòu)件的計算長度,可近似取偏心受壓構(gòu)件相應(yīng)主軸方向上下支撐點之間的距離;
i—偏心方向的截面回轉(zhuǎn)半徑。第四十五頁,共五十四頁。條文說明:
各類混凝土結(jié)構(gòu)中的偏心受壓構(gòu)件在確定偏心受壓構(gòu)件的內(nèi)力設(shè)計值(M、N、V、T等)時,均應(yīng)遵守本規(guī)范條規(guī)定,考慮二階效應(yīng)(P-△)的影響。第四十六頁,共五十四頁。對于有側(cè)移和無側(cè)移結(jié)構(gòu)的偏心受壓桿件,若桿件的長細比較大時,在軸力作用下,由于桿件自身撓曲變形的影響,通常會增大桿件中間區(qū)段截面的彎矩,即產(chǎn)生P-δ效應(yīng)。只要桿件發(fā)生單曲率彎曲且兩端的彎矩值比較接近時,就可能出現(xiàn)桿件中間區(qū)段截面考慮P-δ效應(yīng)后的彎矩值超過桿端彎矩的情況,從而使桿件中間區(qū)段的截面成為設(shè)計的控制截面;或者即使桿件發(fā)生雙曲率彎曲,但彎矩值超過桿端彎矩的情況。根據(jù)國外相關(guān)文獻資料、規(guī)范以及近期國內(nèi)對不同桿端彎矩比、不同軸壓比和不同長細比的桿件進行計算驗算表明,當(dāng)柱端彎矩比不大于0.9且軸壓比不大于0.9時,若桿件的長細比滿足式(),則考慮桿件自身撓曲后中間區(qū)段截面的彎矩值通常不會超過桿端彎矩,即可以不考慮該方向桿件自身撓曲產(chǎn)生的附加彎矩應(yīng)影響。
本條的構(gòu)件端彎矩設(shè)計值通常指不利組合的彎矩設(shè)計值;對一、二、三、四級抗震等級的混凝土構(gòu)件,此值已經(jīng)考慮了本規(guī)范第十一章規(guī)定的“強柱弱梁”及其它有關(guān)調(diào)整。第四十七頁,共五十四頁。6.2.4排架結(jié)構(gòu)柱的二階效應(yīng)應(yīng)按本規(guī)范第條的規(guī)定計算;其他偏心受壓構(gòu)件,考慮軸向壓力在撓曲桿件中產(chǎn)生的二階效應(yīng)后控制截面彎矩設(shè)計值應(yīng)按下列公式計算:
()
()
()
()
當(dāng)小于1.0時取1.0;對剪力墻類構(gòu)件及核心筒類構(gòu)件,可取等于1.0。
相對02規(guī)范,進行了較大的修改第四十八頁,共五十四頁。式中:Cm——構(gòu)件端截面偏心距調(diào)節(jié)系數(shù),當(dāng)小于0.7時取0.7;
ηns——彎矩增大系數(shù);
N——與彎矩設(shè)計值M2相應(yīng)的軸向壓力設(shè)計值;
ζc——截面曲率修正系數(shù),當(dāng)計算值大于1.0時取1.0;條文說明:本條考慮P-δ效應(yīng)的方法與美國ACI318-08規(guī)范基本相同。美國規(guī)范在計算ηns時采用的是
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