《混凝土结构设计规范》修订内容之结构

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结构分析条文说明：

本章对02版规范的内容作了较大的变动，丰富了分析模型、弹性分析、弹塑性分析、塑性极限分析等内容，增加了间接作用分析一节。弥补了02版混凝土结构设计规范中结构分析内容的不足。所列条款基本反映了我国混凝土结构的设计现状、工程经验和实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，可遵照执行。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的部分进行更详细的分析。条文说明：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。对02规范5.1.1进行了简化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。条文说明：

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。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。条文说明：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对02规范5.1.3进行了整理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。条文说明：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。对02规范为本构关系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；（02规范是线弹性分析方法）2

塑性内力重分布分析方法；3

弹塑性分析方法；（新增）4

塑性极限分析方法；5

试验分析方法。

（删掉了02规范非线性分析方法）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。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

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。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。条文说明：

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。本条保留内容没有变化，删掉了02规范对电算结果进行判断和校核的条文内容5.2分析模型5.2.1杆系结构宜按空间间体系进行结构整整体分析，并宜考考虑构件的弯曲、、轴向、剪切和扭扭转等变形对结构构内力的影响。当进行简化分析时时，应符合下列规规定：1体形规则的空间结结构，可沿柱列或或墙轴线分解为不不同方向的平面结结构分别进行分析析，但应考虑平面面结构的空间协同同工作。2构件的轴向、剪切切和扭转变形对结结构内力分析影响响不大时，可不予予考虑。删除了02规范5.2.2条的3关于“结构或杆件件的变形对其内力力的二阶效应影响响不大时，可不计计及”的内容。增加的一节5.2.2杆系结构的计算简简图宜按下列方法法确定：1梁、柱等一维构件件的轴线宜取为控制截截面几何中心的连连线，墙、板等二维构件件的中轴面宜取为为控制截面中心线线组成的平面或曲曲面。2现浇结构和装配整整体式结构的梁柱柱节点、柱与基础础连接处等可作为为刚接；非整体浇浇筑的次梁两端及及板跨两端可作为为铰接。3梁、柱等杆件的计计算跨度或计算高高度可按其两端支支承长度的中心距距或净距确定，并并应根据支承节点点的连接刚度或支支承反力的位置加加以修正；4梁、柱等杆件间连连接部分的刚度远远大于杆件中间截截面的刚度时，在在计算模型中可作作为刚域处理。条文说明：计算图形宜根据结结构的实际形状、、构件的受力和变变形状况、构件间间的连接和支承条条件以及各种构造造措施等，作合理理的简化。例如，支座或柱底底的固定端应有相相应的构造和配筋筋作保证；有地下下室的建筑底层柱柱、其固定端的位位置还取决于底板板（梁）的刚度；；节点连接构造的的整体性决定其刚刚接或铰接考虑等等。当钢筋混凝土土梁柱构件截面尺尺寸相对较大时，，梁柱交汇点会形形成相对的刚性节节点区域。钢域尺尺寸的合理确定，，会在一定程度上上影响结构整体分分析的精度。5.2.3进行结构整体分析析时，对于现浇结结构或装配整体式式结构，可假定楼楼盖在其自身平面面内为无限刚性。。当楼盖开有较大大孔或其局部会产产生明显的平面内内变形时，在结构构分析中应考虑其其影响。条文说明：一般的建筑结构的的楼层大多数为现现浇钢筋混凝土楼楼板或有现浇面层层的预制装配式楼楼板，可近似假定定楼板在其自身平平面内为无限刚性性，以减少结构的的自由度数，简化化结构分析。实践践证明，采用刚性性楼板假定对大多多数建筑结构进行行分析，其分析精精度都能够满足工工程设计的需要。。若因结构布置的的变化导致楼板面面内刚度削弱或不不均匀时，结构分分析应考虑楼板面面内变形的影响。。根据楼面结构的的具体情况，楼楼板面内变形可按按全楼、部分楼层层或部分区域考虑虑。5.2.4对现浇楼楼盖和装装配整体体式楼盖盖，宜考考虑楼板板作为翼翼缘对梁梁刚度和和承载力力的影响响。梁受受压区有有效翼缘缘计算宽宽度bf′可按表5.2.4所列情况况中的最最小值取取用；也也可采用用梁刚度度增大系系数法近近似考虑虑，刚度度增大系系数应根根据梁有有效翼缘缘尺寸与与梁截面面尺寸的的相对比比例确定定对02规范进行行了简化化处理，，原来3项，现取取为1项注：1表中b为梁的腹腹板厚度度；2肋形梁在在梁跨内内设有间间距小于于纵肋间间距的横横肋时，，可不考考虑表中中情况3的规定；；3加腋的T形、I形和倒L形截面，，当受压压区加腋腋的高度度hh≥hf′且加腋的的长度bh≤3hh时，其翼翼缘计算算宽度可可按表中中情况3的规定分分别增加加2bh(T形、I形截面)和bh(倒L形截面)；4独立梁受受压区的的翼缘板板在荷载载作用下下经验算算沿纵肋肋方向可可能产生生裂缝时时，其计计算宽度度应取腹腹板宽度度b。条文说明明：现浇楼面面和装配配整体式式楼面的的楼板作作为梁的的有效翼翼缘，与与梁一起起形成T形截面，，提高了了楼面板板的刚度度，结构构分析时时应予以以考虑。。当采用用梁刚度度放大系系数法时时，应考考虑各梁梁截面尺尺寸大小小的差异异，以及及各楼层层楼板厚厚度的差差异。采采用T形截面方方式考虑虑楼板的的刚度贡贡献，相相对比较较合理。。5.2.5当地基与与结构的的相互作作用对结结构的内内力和变变形有显显著影响响时，结结构分析析中宜考考虑地基基与结构构相互作作用的影影响。5.3弹性分析析5.3.1结构的弹弹性分析析方法可可用于正正常使用用极限状状态和承承载能力力极限状状态的作作用效应应分析。。5.3.2杆系结构中构构件的截截面刚度度可按下下列原则则确定：：1混凝土的的弹性模模量应按按本规范范表4.1.5采用；2截面惯性性矩可按按匀质的的混凝土土全截面面计算；；3端部加腋腋的杆件件，应考考虑其截截面变化化对结构构分析的的影响；；4不同受力力状态构构件的截截面刚度度，宜考考虑混凝凝土开裂裂、徐变变等因素素的影响响予以折折减。条文说明明：按构件全全截面计计算截面面惯性矩矩时，可可简化考考虑，既既不计钢钢筋的换换算面积积，也不不扣除预预应力筋筋孔道等等的面积积。5.3.3混凝土结结构弹性性分析宜宜采用结结构力学学或弹性性力学等等分析方方法。体体形规则则的结构构，可根根据作用用的种类类和特性性，采用用适当的的简化分分析方法法。5.3.4当结构的的二阶效效应可能能使作用用效应显显著增大大时，在在结构分分析中应应考虑二二阶效应应的不利利影响。。混凝土结结构的重重力二阶阶效应可可采用有有限元分分析方法法计算也也可采用用本规范范附录B的简化方方法。当当采用有有限元分分析方法法时，宜宜考虑混混凝土构构件开裂裂对构件件刚度降降低的影影响。条文说明明：建筑结构构的二阶阶效应包包括重力力二阶效效应（P—Δ效应）和和受压构构件的挠挠曲效应应（P—δ效应）两两部分。。严格地地讲，应应考虑P—Δ效应和P—δ效应进行行结构分分析，应应考虑材材料的非非线性和和裂缝、、构件的的曲率和和层间侧侧移、荷荷载的持持续作用用、混凝凝土的收收缩和徐徐变等因因素。但但要实现现这样的的分析，，在目前前条件下下还有困困难，工工程分析析中一般般都采用用简化的的分析方方法。重重力二阶阶效应计计算属于于结构整整体层面面的问题题，一般般在结构构整体分分析中考考虑，本本条给出出了两种种计算方方法：有有限元法法和增大大系数法法。受压压构件的的挠曲效效应计算算属于构构件层面面的问题题，一般般在构件件设计时时考虑，，详见本本规范第第6.2节。5.4塑性内力力重分布布分析5.4.1混凝土连连续梁和和连续单单向板，，可采用塑性性内力重重分布方方法进行行分析。。重力荷载载作用下下的框架、框框架-剪力墙结结构中的现浇浇梁以及双向向板等，经弹性分分析求得得内力后后，可对对支座或或节点弯弯矩进行行适度调调幅，并并确定相相应的跨跨中弯矩矩。条文说明明：超静定混混凝土结结构在出出现塑性性铰的情情况下会会发生内内力重分分布。可可利用这这一特点点进行构构件截面面之间的的内力调调幅，以以达到节节约的目目的。本本条给出出了可以以采用塑塑性调幅幅设计的的构件或或结构类类型。02规范这里里为“宜宜”5.4.2按考虑塑塑性内力力重分布布分析方方法设计计的结构构和构件件，尚应应满足正正常使用用极限状状态的要要求，并并采取有有效的构构造措施施。对于于直接承承受动力力荷载的的构件，，以及要要求不出出现裂缝缝或处于三三a、三b类环境情况况下的结结构，不不应采用用考虑塑塑性内力力重分布布的分析析方法。条文说明明：本条提出出了考虑虑塑性内内力重分分布设计计的条件件。考虑虑塑性内内力重分分布的计计算方法法进行构构件或结结构的设设计时，，由于塑塑性铰的的出现，，构件的的变形和和裂缝宽宽度均较较大。所所以本条条进一步步明确允允许考虑虑塑性内内力重分分布构件件的使用用环境，，并强调调应进行行构件变变形和裂裂缝宽度度的验算算，以满满足正常常使用极极限状态态的要求求。5.4.3钢筋混凝凝土梁支支座或节节点边缘缘截面的的负弯矩矩调幅幅幅度不宜宜大于25%；弯矩调调整后的的梁端截截面相对对受压区区高度不不应超过过0.35，且不宜宜小于0.10。钢筋混混凝土板板的负弯弯矩调幅幅幅度不不宜大于于20%。条文说明明：采用基于于弹性分分析的塑塑性内力力重分布布方法进进行弯矩矩调幅时时，调整整的幅度度及受压压区的高高度均应应满足本本条的规规定，以以保证构构件出现现塑性铰铰的位置置有足够够的转动动能力并并限制裂裂缝宽度度。新增条5.5弹塑性分分析5.5.1重要或受受力复杂杂的结构构，宜采采用弹塑塑性分析析方法对对结构整整体或局局部进行行验算。结构的的弹塑性性分析宜宜遵循下下列原则则：1应预先设设定结构构的形状状、尺寸寸、边界界条件、、材料性性能和配配筋等；；2材料的性性能指标标宜取平平均值或实测值值，可按本规规范附录录C采用，或或通过试试验分析析确定；；3宜考虑结结构几何何非线性性的不利利影响；；4分析结果果用于承承载力设设计时，，应考虑虑承载力力不定性性系数，，对结构构的抗力力进行适适当调整整。条文说明明：弹塑性分分析可根根据结构构的类型型和复杂杂性、要要求的计计算精度度等选择择计算方方法。进进行弹塑塑性分析析时，结结构构件件各部分分尺寸和和材料性性能指标标都必须须预先设设定。应应根据实实际情况况采用不不同的离离散尺度度，确定定相应的的本构关关系，如如应力-应变关系、弯矩-曲率关系、内力-变形关系等。在确确定钢筋和混凝土土的材料特征值及及本构关系时，宜宜事先进行试验分分析确定，也可采采用附录C提供的材料强度、、本构模型或强度度准则。5.5.2混凝土结构的弹塑塑性分析，可根据据实际情况采用静静力或动力分析方方法。结构的基本本构件计算模型宜宜按下列原则确定定：1梁、柱等杆系构件件可简化为一维单单元，宜采用纤维维束模型或塑性铰铰模型；2墙、板等构件可简简化为二维单元，，宜采用膜单元、、板单元或壳单元元；3复杂的混凝土结构构、大体积结构、、结构的节点或局局部区域需作精细细分析时，宜采用用三维块体单元。。新增条条文说明：结构构件的计算模模型以及离散尺度度应根据实际情况况以及计算精度的的要求确定。若一一个方向的正应力力明显大于其余两两个正交方向的应应力，则构件可简简化为一维单元；；若两个方向的正正应力均显著大于于另一个方向的应应力，则应简化为为二维单元；若构构件三个方向的正正应力无显著差异异，则构件应按三三维单元考虑。5.5.3钢筋、混凝土材料料的本构关系可按按本规范附录C采用，也可通过试试验分析确定。构件、截面或各种种计算单元的受力力-变形关系宜符合实实际受力情况。某些变形较大的构构件或节点进行局局部精细分析时，，宜考虑钢筋与混混凝土间的粘结-滑移本构关系。条文说明：本条给出了在结构构弹塑性分析中建建议采用的钢筋和和混您图材料本构构关系，并建议相相关参数宜通过实实验分析确定。钢钢筋混凝土界面的的粘结滑移对其分分析结果影响较显显著地构件（如：：框架结构梁柱的的节点区域等），，建议在进行分析析时考虑粘结滑移移的本构关系。5.6塑性极限分析5.6.1对不承受多次重复复荷载作用的混凝凝土结构，当有足足够的塑性变形能能力时，可采用塑塑性极限理论的分分析方法进行结构构的承载力计算，，同时应满足正常常使用的要求。条文说明：对于超静定结构，，结构中的某一个个截面（或某几个个截面）达到屈服服，整个结构可能能并没有达到最大大承载力，外荷载载还可以继续增加加。先达到屈服截截面的塑性变形会会随之不断增大，，并且不断有其他他截面陆续达到屈屈服。直至有足够够数量的截面达到到屈服，使结构体体系即将形成几何何可变机构，结构构才达到最大承载载力。因此，利用用超静定结构的这这一受力特征，可可采用塑性极限分分析方法来计算超超静定结构的最大大承载力，并以达达到最大承载力时时的状态，作为整整个超静定结构的的承载能力极限状状态。这样既可以以使超静定结构的的内力分析更接近近实际内力状态，，也可以充分发挥挥超静定结构的承承载潜力，使设计计更经济合理。但是，超静定结构构达到承载力极限限状态（最大承载载力）时，结构中中较早达到屈服的的截面已处于塑性性变形阶段，即已已形成塑性铰，这这些截面实际上已已具有一定程度的的损伤。如果塑性性铰具有足够的变变形能力，则这种种损伤对于一次加加载情况的最大承承载力影响不大。。但是对于重复荷荷载作用，由于屈屈服截面在塑性阶阶段重复加载作用用下的低周疲劳效效应，会使塑性铰铰的承载能力降低低，从而使整个结结构不能达到静力力荷载作用下的最最大承载力。因此此为安全计，建议议塑性极限分析方方法不得用于承受受多次重复荷载作作用的混凝土结结构。5.6.2整体结构的塑性极极限分析计算应符符合下列规定：1对可预测结构破坏坏机制的情况，结结构的极限承载力力可根据设定的结结构塑性屈服机制制，采用塑性极限限理论进行分析；；2对难于预测结构破破坏机制的情况，，结构的极限承载载力可采用静力或或动力弹塑性分析析方法确定；3对直接承受偶然作作用的结构构件或或部位，应根据偶偶然作用的动力特特征考虑其动力效效应的影响。条文说明：塑性铰线法应根据据以下假定进行计计算：1板被塑性铰线分成成若干板块，形成成几何可变体系；；2配筋合理时，通过过塑性铰线的钢筋筋均达到屈服，且且塑性铰线可在保保持屈服弯矩的条条件下产生很大的的转角变形；3塑性铰线之间的板板块处于弹性阶段段，与塑性铰线上上的塑性变形相比比很小，故板块可可视为刚体。条带法可根据板面面荷载的合理传递递分布假定，将双双向板简化为两个个方向的单向板进进行计算。对于开开洞口的双向板，，应在洞口周边考考虑加强板带，并并据此给出板面荷荷载的传递分布。。对于不考虑竖向向不均匀变形影响响的双向板发生板板的破坏机构，可可采用下述近似方方法进行分析。承受竖向均布荷载载的双向矩形板（（图5.6.2），板塑性铰线上上的总极限弯矩值值应满足下式要求求：式中：，——双向板两个方向的的计算跨度（m）；p——作用于板面上的竖竖向荷载设计值（（kN/）;，，——x方向沿板全宽（））塑性铰线线上的跨中和两边边中和两边支座处处的总极限弯矩绝绝对值（kN-m）；，，——y方向沿板全长（））塑性铰线上上的跨中和两边支支座处的总极限弯弯矩绝对值（kN-m）。总极限弯矩分别按按两个方向相应位位置的单位长度极极限弯矩（，，，，，，，）和和塑性铰线投影长长度（，）计计算确定。极限分分析时，单位长度度极限弯矩（kN-m/m）按板内两方向实实配钢筋数量、混混凝土和钢筋强度度设计值以及截面面高度分别进行计计算。截面设计时时。宜按下列规定定选取单位长度极极限弯矩的比值:图5.6.2不考虑竖向不均匀匀变形影响的矩形形双向板塑性铰线线分布两个方向跨中截面面单位长度极限弯弯矩的比值可取为为（5.6.2-2）两个方向支座截面面与跨中截面单位位长度极限弯矩的的比值：，，，，，，，可取1.5~2.5。双向板有简支边或或者部分极限弯矩矩已知时,式（5.6.2-1）中的总极限弯矩矩应按实际情况计计算。5.6.3承受均布荷荷载的周边边支承的双双向矩形板板，可采用用塑性铰线线法或条带带法等塑性性极限分析析方法进行行承载能力力极限状态态的分析与与设计。当边界支承承位移对板板的内力及及破坏状态态有较大影影响时，宜宜考虑边界界支承的竖竖向不均匀匀变形的影影响。条文说明：：结构极限分分析可采用用精确解、、上限解和和下限解法法。当采用用上限解法法时，应根根据具体结结构的试验验结果或弹弹性