混凝土结构设计-(第三版)

　　《混凝土结构设计（第三版）》：　　混凝土结构是由钢筋和混凝土组成的结构，两种材料性能差别很大。一般钢筋的拉、压屈服强度相等，而混凝土的拉、压强度相差悬殊，在应力不大时应力一应变关系即为非线性变化，且出现裂缝后为各向异性体。因此，钢筋混凝土结构在荷载作用下的受力性能十分复杂，是一个不断变化的非线性过程。对混凝土结构，合理地确定其力学模型和选择分析方法是提高设计质量、确保结构安全可靠的重要环节。为此，我国《混凝土结构设计规范》对混凝土结构分析的基本原则和各种分析方法的应用条件做出了明确规定，其内容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。　　1.3.1基本原则　　进行混凝土结构分析时，应遵守以下基本原则：　　（1）混凝土结构按承载能力极限状态计算和按正常使用极限状态验算时，应进行整体作用（荷载）效应分析，必要时还应对结构中的重要部位、形状突变部位以及内力和变形有异常变化的部位（例如较大孔洞周围、节点及其附近、支座和集中荷载附近等）受力状况，进行更详细的分析。　　（2）结构在施工和使用期的不同阶段（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）有多种受力状况时，应分别进行结构分析，并确定其*木利的作用效应组合。当结构可能遭遇火灾、飓风、爆炸、撞击等偶然作用时，尚应按国家现行有关标准的要求进行相应的结构分析。　　（3）结构分析时，所采用的计算简图、几何尺寸、计算参数、边界条件、结构材料性能指标、构造措施等应符合实际工作状况。结构上可能的作用（荷载）及其组合、初始应力和变形状况等也应符合结构的实际工作状况。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。计算结果应有相应的构造措施加以保证，如固定端和刚节点的承受弯矩能力和对变形的限制、塑性铰充分转动的能力、适筋截面的配筋率或受压区相对高度的限值等。　　（4）结构分析方法的建立都是基于三类基本方程，即力学平衡方程、变形协调（几何）条件和本构（物理）关系。其中，结构整体或其中任何一部分的力学平衡条件都必须满足；结构的变形协调条件，包括节点和边界的约束条件等，若难以严格地满足，但应在不同的程度上予以满足；材料或构件单元的力一变形关系，应合理地选取，尽可能符合或接近钢筋混凝土的实际性能。　　（5）混凝土结构分析时，应根据结构类型、材料性能和受力特点等选择合理的分析方法。目前，按力学原理和受力阶段不同，混凝土结构常用的计算方法主要有：　　——线弹性分析方法；一一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。　　上述分析方法中，又各有多种具体的计算方法，如解析法或数值解法、精确解法或近似解法。结构设计时，应根据结构的重要性和使用要求、结构体系的特点、荷载（作用）状况、要求的计算精度等加以选择；计算方法的选取还取决于已有的分析手段，如计算程序、手册、图表等。　　（6）目前，结构设计中一般采用计算机进行结构分析。为了确保计算结果的正确性，结构分析所采用的计算软件应经考核和验证，其技术条件应符合现行国家规范和有关标准的要求；计算分析结果应经判断和校核，在确认其合理、有效后，方可用于工程设计。　　1.3.2分析模型　　混凝土结构宜按空间体系进行结构整体分析，并宜考虑结构构件的弯曲、轴向、剪切和扭转变形对结构内力的影响。应结合工程的实际情况和采用的力学模型，对承重结构进行适当简化，使其既能较正确反映结构的真实受力状态，又能够适应所选用分析软件的力学模型与运算能力，从根本上保证分析结果的可靠性。如对体型规则的空间结构，可沿柱列或墙轴线分解为不同方向的平面结构，考虑平面结构的空间协同工作进行计算；当构件的轴向、剪切和扭转变形对结构内力分析影响不大时，可不予考患。　　结构计算简图应根据结构的实际形状、构件的受力和变形状况、构件间的连接和支承条件以及各种构造措施等，进行合理的简化后确定。梁、柱、杆等一维构件的轴线取为截面几何中心的连线，墙、板等二维构件的中轴面取为截面中心线组成的平面或曲面。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，当有相应的构造和配筋作保证时，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；有地下室的建筑底层柱，其固定端的位置还取决于底板（梁）的刚度；节点连接构造的整体性程度决定连接处是按刚接还是按铰接考虑。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，并根据支承节点的连接刚度或支承反力的位置加以修正。当钢筋混凝土梁柱构件截面尺寸相对较大时，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，梁柱交汇点会形成相对的刚性节点区域，在计算模型中可按刚域处理，刚域尺寸的合理确定，会在一定程度上影响结构整体分析的精度。　　结构整体分析时，为减少结构分析的自由度，提高分析效率，对于现浇钢筋混凝土楼盖或有现浇面层的装配整体式楼盖，可近似假定楼板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，结构分析应考虑楼盖平面内变形的影响，根据楼盖的具体情况，楼盖平面内弹性变形可按全部楼盖、部分楼盖或部分区域考虑。对于现浇钢筋混凝土楼盖和有现浇面层的装配整体式楼盖，可近似采用增加梁翼缘计算宽度的方式来考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的贡献。对带地下室的结构，应适当考虑回填土对结构水平位移的约束作用，当地下室结构的楼层侧向刚度不小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍时，可将地下室顶板作为上部结构水平位移的嵌固部位。当地基与结构的相互作用对结构的内力和变形有显著影响时，结构分析中应考虑地基与结构相互作用的影响。　　……