混凝土结构分析的基本方法及其应用

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1、混凝土结构分析的基本方法及其应用郭志贤（山东省利津县住建局设计院257400）摘要：砼结构分析在砼结构设计中是仅次于结构方案的第二安全层次。混凝土结构分析应满足的三个基木条件,混凝土结构分析的基木方法及不同的使用条件，多高层钢筋混凝土建筑结构的计算分析及其应用。结构分析是保证结构安全的前提，结构设计人员应采用科学、合理的分析手段，不断提高结构分析水平。关键词：结构分析；分析方法；应用许多结构事故或火害调查都表明，结构分析中基木假定和计算简图的失误可能造成很大的偏差，甚至会破坏形态的根木性变化。长期以来，我国规范设计和设计人员比较重视构件的配筋计算而往往忽视结构

2、分析，斤斤计较于截面、配筋、强度，而作为对配筋设计依据的内力来源，却不甚了解。因此，应尽快改变这种木末倒置的现象，建立起清晰的力学概念，并具有必要的结构常识，尽量采用比较科学，合理的分析手段，以提高结构分析的水平。一、砼结构分析应满足的基木条件砼结构是由钢筋和砼组成的，钢筋是比较理想的弹塑性材料，屈服以前为理想弹性，屈服以后则认为是塑性的，而砼材料则要复杂的多，其抗压强度高而抗拉强度较低，相差一个数量级，变形也是非线性的，开裂以后则变成各向异性体，垂直裂缝方向已不可能传递拉力，从而呈现出复杂的弹塑性性质，而由这二种性质完全不同的材料构成的砼结构，力学性能则更为

3、复杂，承载受力以后构件可能经历线性、非线性、幵裂、屈服、压溃等过程，而作为结构分析重要参数的“刚度”，也是处在持续变化之中，尽管砼结构分析比较复杂和困难，但与其它所有的力学问题一样，结构分析应满足下列三个基木条件：1、平衡条件。无论是整个结构体系，各个结构构件，还是其中的局部，甚至是计算单元，力学的平衡条件是必须满足的，这是结构分析的基木保证。2、变形协调。作用（荷载＞必然引起结构的变形，而变形以后结构体系仍应保持完整，即在各个构件连接处仍然连续，在所有的计算单元边界上也应保持协调变形。3、本构关系。在遭受荷载作用后，结构材料（钢筋，砼）或计算单元都会发生变形

4、，而其受力--变形的本构关系应基本符合实际情况。在上述三个基本条件中，平衡条件必须满足，变形协调根据需要在不冋程度上满足，而本构关系则是合理选择的问题，它们在不冋程度上都影响了结构分析的准确程度。二、混凝土结构分析的基本方法：砼结构分析的基本方法，主要有：弹性分析法、塑性内力重分布法、弹塑性分析法、塑性极限分析法、试验分析法，结构分析时，应根据结构类型，材料性能和受力特点等，选择合理的结构分析方法。1、弹性分析法。弹性分析法是结构分析中最简单，最基本的方法，其用定值弹性模量的线形本构关系进行分析，因此十分简单。砼材料可视为匀质体，不考虑钢筋及预应力留孔洞的影响

5、，并由此计算截面惯性矩。分析可以采用结构力学、弹性力学的方法，也可以采用有限元分析或其他方法，体型规则的结构，还可以根据作用的种类及性质，采用适当的简化分析方法。结构弹性分析方法可用于正常使用极限状态和承载能力极限状态作用效应的分析，由于弹性分析方法较简单，对一般结构计算所得的效应（内力）误差并不太大，因此至今仍被大量使用。但应该注意的问题是：构件受力变形后，由于在边界连接处的变形协调可能会对构件本身以及邻近构件的内力造成影响，例如支撑在梁上的板，当承载变形较大吋，支承梁的竖向不均匀变形（沉降）以及转动（约束扭转），都可能会反过来影响板的内力分布。2、塑性内力

6、重分布分析法。重力荷载作用下的框架、框架--剪力墙结构中的现浇梁以及双向板等，经弹性分析求得内力后，可对支座或节点弯矩进行适当调幅，并确定相应的调幅幅度。采用塑性内力重分布分析方法设计结构和构件吋,选用的钢筋应符合混凝土结构规范的规定，并应满足正常使用极限状态要求且采取右效的构造措施。需要注意的是，对于直接承受动力荷载的构件，以及要求不出现裂缝或处于3a、3b类环境情况下的结构，不应采用考虑塑性内力重分布的分析方法。考虑采用塑性内力重分布吋，钢筋砼梁、板、支座或节点边缘截面的负弯矩调幅幅度应符合混凝土结构规范的规定，并i考虑内力重分布后的支承梁，应按弯剪扭构件

7、进行承载力计算。3、弹塑性分析法。工程中受力复杂的结构或重要的结构，应进一步采用弹塑性分析方法。弹塑性分析法的特点是：应预先设定结构的形状、尺寸、边界条件、材料性能和配筋条件等，再对结构整体或局部进行验算，验算的规则如下：(1)采用弹塑性分析法确定作用效应吋，材料的性能指标及本构关系(应力--应变关系)应取平均值，根据具体情况采用不同离散尺度的计算单元及本构关系，并应符合实际受力情况。(2)结构分析的基本构件计算模型：对梁、柱等杆系构件可简化为一维单元，采用纤维束模型或塑性铰模型；墙、板等构件可简化为二维单元，采用膜单元、板单元或壳单元；复杂於结构、大体稅结构

8、，结构的节点或局部区域需作精细分析吋，