现代预应力结构.pptx

9.1 优缺点9.2结构布置方案9.3主梁设计9.4 PC次梁的设计9.5 参考文献第九章 大跨度预应力次梁楼盖体系9.1 优缺点1、优点 次梁受荷面积小，截面高度小，主次梁梁高几乎相同，对降低层高有利，尤其对高层主梁跨度减小，形成小跨多跨纵向框架，主梁及框架柱的弯矩大大降低，截面尺寸减小，配筋减小力筋分散至各次梁中，便于张拉，施工方便，局压减小用材料省，相比主梁方案：钢材省2025%，混凝土省15%。9.1 优缺点2、缺点由于预应力跨度数限制，往往次梁布置在建筑平面的短向致使该方向刚度较弱 （在高烈度地区或高层情况，可以加设抗震墙或筒体）主次梁刚接时，边主梁受扭，特别是次梁跨度较大时9.2结构布置方案1、单跨次梁、跨度较大，2030m，层高23层 为避免主次梁刚接致使主梁受扭过大，可将次梁简支在 主梁上，通过钢板或橡胶平板支座实现铰接p 次梁方向为带铰接连杆的多层排架模型 主梁方向形成多跨非预应力框架（一般在纵向）9.2结构布置方案2、单跨次梁、跨度20m主、次梁（板）现浇、刚接层数不多时（23层），可采用纯框架层数较多时（甚至高层），可利用平面两端的楼、电梯间（筒体）作为主要的抗侧结构，实现多道设防次梁方向，与主梁相连接的次梁简化为连续梁，边支座可简化为简支与柱相接的次梁次梁与柱形成预应力次梁框架主梁方向形成非预应力主梁框架高烈度地区亦可考虑设置抗震墙或筒体9.2 结构布置方案3.多跨次梁次梁跨度1218m，主梁跨度510m主次梁力学模型同上，形成双向框架可利用楼、电梯间设置筒体，形成有两道防线的框-剪 体系，可用于地震区或中高层建筑对于高层，由于梁跨度大、层数多，使柱的轴力太大，故柱的设计十分重要，可考虑设计成壁式框架柱或外 框筒柱 9.2结构布置方案4.其它问题一般采用现浇整体楼盖，装配式亦要有整浇层为加强楼盖的整体刚度，可在次梁间设置RC连系梁为减小边跨次梁对边主梁的扭矩作用，尽量考虑设置外伸悬挑9.3主梁设计9.3.1 边主梁的受扭一、概述在主、次梁刚接的整浇楼盖中，次梁的边跨梁端转动受到主边梁的约束，而边主梁则受到次梁梁端传来的弯(扭)矩作用在相交处存在弯扭平衡和弯扭变形协调关系，边主梁所受扭矩为“协调扭矩”9.3.1 边主梁的受扭普通PC主次梁楼盖中，次梁跨度一般不大，往往可忽略这种协调扭矩作用而在大跨度PC次梁楼盖中，边主梁的跨度相对较小，抗扭刚度较大；而PC次梁的跨度大，弯曲刚度相对较小，因此边主梁可能受到较大的“协调扭矩”作用在大跨度PC次梁楼盖中，既存在荷载产生的“协调扭矩”，还存在等效荷载产生的“次扭矩”一般这种“次扭矩”方向与外荷载相反，是否有利？9.3.1 边主梁的受扭二、相关研究成果1弹性分析法 次梁弯曲刚度、边主梁扭转刚度为不变的弹性刚度，根 据上述平衡关系和变形协调关系，用力学方法可求出协 调扭矩问题：协调扭矩值偏大，甚至无法进行边主梁配筋 实际上边梁开裂后，其扭转刚度大幅下降 产生“弯扭内力重分布”低估了PC次梁的跨中正弯矩二、相关研究成果2零刚度法（加Collins提出）假定边主梁扭转刚度为零协调扭矩为零，配置抗扭构造钢筋问题：边主梁、次梁梁端可能裂缝较宽;主梁的抗扭钢筋配置可能偏少 过高估计了PC次梁跨中正弯矩二、相关研究成果3塑性法（澳Thomas T.C.Hsu提出）边主梁受扭开裂后协调扭矩保持一个定值，并取为开裂扭矩值问题：边梁开裂后虽扭转刚度有明显下降，但协调扭 矩仍随荷载的增加而增长 开裂扭矩的合适取值？特别是当有现浇板时二、相关研究成果4GB00102002：“宜考虑内力重分布”，但没给出具体、明确的规定5国内常用的方法：零刚度法 对梁的弹性扭转刚度折减（折减系数0.41.0）二、相关研究成果6近年的研究边主梁所受“协调扭转”具有阶段性：第一阶段：张拉次梁，边主梁受到“次扭矩”和“次梁自重扭矩作用”，边主梁一般处于“纯受扭状态”可能反向受扭开裂第二阶段：拆除模板和支撑后，边主梁同时受到“弯、剪、扭”的复合作用，且随着外荷载的增加，次扭矩将被荷载扭矩所抵消，且出现正向扭转开裂最后破坏形式取决于边主梁的相应抵抗能力6近年的研究对带整浇板的边主梁，开裂前可取弹性扭转刚度的80，开裂后可取4010纯扭作用下的开裂扭矩可取 Tcro0.8 ft Wt式中，Wt截面抗扭塑性抵抗矩6近年的研究弯扭复合作用下的开裂扭矩与对应的剪力Vcr存在如下相关关系：Tcr/Tcro+Vcr/Vcro=1 式中，Vcro弯剪状态下斜截面的开裂剪力 a剪跨PC次梁开裂前可取弹性弯曲刚度的85，开裂后按“规范”取值次扭矩在弯矩内力的重分布过程中是否变化，如何变化，有待进一步研究9.3.1 边主梁的受扭三、减少边主梁受扭的措施 次梁的边跨设置外伸悬挑段 主梁跨度不宜过大，以减小对其作用的次梁数量 跨度过大（或边跨过大）的次梁（如2030m），将其端部简支在边主梁上（橡胶平板支座）次梁力筋线型采用开口向上的抛物线，以增加有利的次弯矩，但要注意验算拉张阶段反向扭转开裂三、减少边主梁的受扭措施次梁配置上、下束力筋时，将边跨下束力筋布置为直线束并伸至边梁外侧，以产生对抵抗荷载扭矩有利的等效荷载扭矩。同样，注意验算拉张阶段调整边跨端部力筋布置，使其靠近或通过边主梁形心，以减少与荷载扭矩同向的等效荷载扭矩多跨次梁时，布置边跨跨度小一些，中间跨大一些9.3主梁设计9.3.2 边主梁的其它设计要点 1采用梁板整浇，翼缘可加大边主梁的扭转刚度 2适当加大边主梁跨中下部纵筋，以考虑出现扭转裂缝后 边主梁发生内力重分布 3加强弯扭区段的抗扭箍筋和抗扭纵筋配置，注意多肢箍 时，主要是外围封闭箍起抗扭作用9.3.2 边主梁的其它设计要点4扭矩的实用计算方法（1）采用有限元空间分析程序，分阶段对相关杆件刚度进 行折减，并输入相关作用荷载进行计算；对于次梁边 跨较大，且与边主梁刚接的情况，宜采用此方法（2）次梁边跨18m，且荷载不大时情况，可采用常规空 间设计软件，忽略次扭矩作用，对边主梁扭转刚度 折减0.4。注意：同时采取上述“减扭”和“抗扭措施”9.3主梁设计9.3.3 中间主梁的设计要点1尽量采用HRB400级钢筋，钢筋布置不超过二排，否则 加宽梁宽2不考虑次反力，亦不考虑弯矩调幅9.4 PC次梁的设计9.4.1 预应力筋布置（1）力筋曲线形状与荷载弯矩图相适应（2）连续多跨布置、无折线情况下，一般连续三跨，最多 四跨，否则采取分段布置，通过搭接或连接器实现连续（3）中间支座处，力筋要尽可能高，跨中尽可能低，以求 得最大的垂度 注意：力筋在中间支座（跨中）处应考虑：混凝土保 护层+34排（23排）纵筋所需空间 （4）中间小跨及悬挑梁段可设置直线束，以减少摩擦损失9.4 PC次梁的设计9.4.2 其它计算要点（1）次梁为铰支在主梁上的连续梁，与柱相连的次梁按刚 接框架模型（2）除单跨铰支在主梁上的次梁外，均应考虑次弯矩（3）裂缝控制：混凝土拉应力控制（室内正常环境）可取 9.5 参考文献1.“大跨度预应力次梁楼盖结构体系设计”工业建筑 99.102.“重庆市全民健身中心综合楼预应力混凝土结构方案优 化设计”，第三届预应力结构理论与工程应用20043.“重庆金汤大厦后张预应力混凝土结构设计”建筑结构 98.74.“某超长厂房预应力楼盖设计及检测”重庆建筑大学学报 2005.69.5 参考文献5.“多层多跨预应力混凝土结构设计研究”建筑结构学报 94.46.“大跨度预应力次梁楼盖结构体系经济分析”建筑结构 97.107.“单跨多层装配整体预应力框架结构研究”工业建筑 84.68.“基于变刚度的协调扭转分析方法及应用”工程力学 2006.89.“大跨度次梁对边框架主梁产生的扭矩作用分析”四川建筑科学研究 93.4