現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在工程中應(yīng)用及相關(guān)問題探討PPT

1、現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在工程中應(yīng)用及相關(guān)問題探討1林同炎先生的一首詩 全世界是一個(gè)舞臺(tái)， 而所有的工程技術(shù)只不過是一些演員， 他們都有下場的時(shí)候，也都有上場的時(shí)候。 結(jié)構(gòu)控制如象其他工程技術(shù)一樣，扮演著一個(gè)角色， 他的表演分為七個(gè)時(shí)期。最初是嬰孩， 在發(fā)明人的懷抱里受簡單的控制； 然后是好奇的學(xué)童，由富有想象力的工程師深情的創(chuàng)作出 來交給富裕的顧客； 造得很成功，只是費(fèi)去許多材料。 他經(jīng)過的道路很不平坦，某些人歡迎他， 2林同炎先生的一首詩 而另一些人，特別是營造界的官吏則回避他。 現(xiàn)在正在成為軍人， 在全世界各處都在開始批量的生產(chǎn)， 很快還會(huì)同其他的防災(zāi)結(jié)構(gòu)爭勝，不僅安全性高，而且也很經(jīng)濟(jì)。

2、很快就會(huì)成為法官，編訂出法規(guī)來要你遵循， 又編制出公式和圖表來使你容易決定。那時(shí)就已不再是先驅(qū)者的游戲， 而是結(jié)構(gòu)控制在扮演著他這個(gè)角色。第六個(gè)時(shí)期 轉(zhuǎn)變到精益求精的研究和更加大膽的設(shè)計(jì)， 那是前輩們和象牙塔里的人們所夢(mèng)想不到的。 最后是一場普遍應(yīng)用并因而平淡無奇、湮沒無聞， 它終結(jié)著結(jié)構(gòu)控制作為一種防災(zāi)方法、 作為一種結(jié)構(gòu)形式多事的歷史， 如象預(yù)應(yīng)力混凝土一樣，如象木材一樣，如象框架剪力墻結(jié)構(gòu)一樣， 如象任何別的東西一樣。3提綱現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)方案的選用與計(jì)算預(yù)應(yīng)力與抗震超長無縫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些措施預(yù)應(yīng)力與側(cè)向約束4一、現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的主要特征是由原來

3、較為簡單的預(yù)應(yīng)力簡單受力結(jié)構(gòu)構(gòu)件（往往是簡支構(gòu)件）轉(zhuǎn)變成預(yù)應(yīng)力復(fù)雜受力結(jié)構(gòu)（往往是超靜定結(jié)構(gòu)）?，F(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)能滿足高聳、大跨度、大懸挑、重荷載及復(fù)雜結(jié)構(gòu)（如預(yù)應(yīng)力混凝土的電視塔、大型儲(chǔ)罐、壓力容器及核安全殼）等的受力要求。5現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述圖1簡支預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件671、大跨度結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力技術(shù) 用于20米左右跨度的會(huì)議室，電影院，階梯教室，能解決撓度裂縫問題，并由于高強(qiáng)鋼筋的使用，減少總鋼筋面積，使施工更加便捷，不易出現(xiàn)因鋼筋密集造成的蜂窩狗洞。8廈大禮堂9施工中的廈大禮堂10福建省新博物館，建筑面積3.5萬平方米。 112、民用住宅：一位國際著名的建筑大師說過：“建筑行為是將建筑材

4、料加工組合后放到一個(gè)固定的場所。建筑的壽命有幾十年，甚至幾百年，其間社會(huì)生活將發(fā)生很多變化，如何使靜態(tài)的建筑去適應(yīng)變化的社會(huì)中的變化的需要，是一個(gè)引起廣泛關(guān)注的問題?！?213143、高層建筑的使用1516宜發(fā)大廈174、超長框架結(jié)構(gòu)18Jvc電子廠房 1920215、轉(zhuǎn)換構(gòu)件22236、特種結(jié)構(gòu)：242526華北電力調(diào)度塔277、安裝，錨固央視新大樓空中連廊安裝（錨固，安裝）288、頂層柱：2930319、大面積地下室頂板32333435363710、懸挑結(jié)構(gòu)：383911、體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)用，及加固40414212、混凝土空間結(jié)構(gòu)體系4344454613、預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)474849國家體育館50

5、羽毛球館 5152現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述53乒乓球館 5413、一種新型的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)體系-張拉整體結(jié)構(gòu)索穹頂(cable dome)結(jié)構(gòu)是由拉索和壓桿及膜組成的自應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)體系,是最近十幾年發(fā)展起來的一種新型的空間結(jié)構(gòu)形式。 張拉整體結(jié)構(gòu)是一種穩(wěn)定的自平衡結(jié)構(gòu)體系，它由離散的受壓構(gòu)件包含于一組連續(xù)的受拉構(gòu)件內(nèi)部構(gòu)成。屬創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系，跨度結(jié)構(gòu)中擯棄了傳統(tǒng)受彎構(gòu)件，全部由受張索系及膜面和受壓撐桿組成。屋面結(jié)構(gòu)極輕，設(shè)計(jì)構(gòu)思新穎，是先進(jìn)結(jié)構(gòu)體系中的佼佼者。例如漢城奧運(yùn)主賽館、慕尼黑奧運(yùn)體育建筑群等。由于此體系屬國外專利，國內(nèi)尚無工程實(shí)例。 55太陽海岸穹頂位于美國佛羅里達(dá)州的圣彼得堡市,是繼漢城奧林

6、匹克體操館和擊劍館后的又一個(gè)圓形頂?shù)乃黢讽斀Y(jié)構(gòu)建筑,直徑達(dá)210 m.5657二、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的選用與經(jīng)濟(jì)分析預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)作為一種結(jié)構(gòu)體系有許多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺點(diǎn)。結(jié)構(gòu)工程師要有效地、經(jīng)濟(jì)地使用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，必須充分了解預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力度的選擇與結(jié)構(gòu)形式的選擇一樣，是設(shè)計(jì)中的重要問題，應(yīng)以結(jié)構(gòu)的功能和經(jīng)濟(jì)合理為基礎(chǔ)。58預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的選用與經(jīng)濟(jì)分析59預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的選用與經(jīng)濟(jì)分析因而，對(duì)于房屋建筑工程，當(dāng)其處于預(yù)應(yīng)力混凝土的經(jīng)濟(jì)跨度范圍內(nèi)（如12m以上的框架，6m以上跨度的雙向板，7.5m以上的單向板，20m30m的井式樓蓋），采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)方案經(jīng)

7、濟(jì)性會(huì)更明顯。60一個(gè)大跨車庫的幾種設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)分析某公司開發(fā)的地下汽車庫平面尺寸為174m92m，為選擇一種比較優(yōu)化的結(jié)構(gòu)形式，下面對(duì)普通混凝土梁板結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土梁板結(jié)構(gòu)、普通混凝土平板結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力混凝土平板結(jié)構(gòu)的四種方案從幾方面作一比較和分析。61工程介紹626364652樓面荷載1（單位：kg/m2）： 板自重（根據(jù)實(shí)際板厚計(jì)算） 面層恒載（覆土0.5m）： 10.0 活載(消防車)： 20.0 樓面荷載2（單位：kg/m2）： 板自重（根據(jù)實(shí)際板厚計(jì)算） 面層恒載（覆土1.2m）： 24.0 活載： 7.0663三種結(jié)構(gòu)方案鋼筋及混凝土施工費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)比較（表2）67三、綜合比較

8、1建筑使用功能（1）采用方案3或4可以增加凈空。（2）采用預(yù)應(yīng)力可以改善結(jié)構(gòu)的受力性能。（3）采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可以通過在樓蓋內(nèi)建立預(yù)壓應(yīng)力，來抵消收縮和溫度應(yīng)力，防止裂縫的出現(xiàn)。68 2經(jīng)濟(jì)比較 預(yù)應(yīng)力混凝土無梁樓蓋方案比普通混凝土的梁板結(jié)構(gòu)和無梁樓蓋方案有較大的優(yōu)勢(shì)，可節(jié)省造價(jià)約8。 3對(duì)施工進(jìn)度的影響大量的工程實(shí)例表明，由于采用預(yù)應(yīng)力可以簡化模板施工，只要施工組織合理，采用預(yù)應(yīng)力有利于加快施工進(jìn)度。69 4建議方案 從以上比較可以看到，采用預(yù)應(yīng)力混凝土無梁樓蓋不僅可以減少樓蓋的厚度，改善了結(jié)構(gòu)的受力性能和建筑使用功能，而且能節(jié)約材料，降低工程造價(jià)，另外對(duì)超長結(jié)構(gòu)還可以通過預(yù)壓應(yīng)力防止收

9、縮和溫度裂縫的產(chǎn)生。70三、常用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)中的幾個(gè)基本概念 預(yù)應(yīng)力度抗裂度平衡荷載計(jì)算過程71幾個(gè)基本概念：預(yù)應(yīng)力度預(yù)應(yīng)力度的定義常見的有三種：1.根據(jù)混凝土的應(yīng)力來定義，分為全預(yù)應(yīng)力、部分預(yù)應(yīng)力；2.純力學(xué)概念的預(yù)應(yīng)力度，如下式所示，表示預(yù)應(yīng)力筋在總抵抗彎矩中所占的份額；3.根據(jù)荷載平衡，即Mp/Mk（Mp為預(yù)應(yīng)力引起的彎矩,Mk為使用荷載彎矩）。 72幾個(gè)基本概念：抗裂度由于結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力筋長期處于較高應(yīng)力狀態(tài)，其腐蝕比較敏感，因此，各國對(duì)抗裂都有嚴(yán)格的限定。目前我國規(guī)范對(duì)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的裂縫規(guī)定是： 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)及最大裂縫寬度限值 73幾個(gè)基本概念：抗裂度74

10、幾個(gè)基本概念 ：抗裂度一般地，預(yù)應(yīng)力大梁的高寬比較大，因此沿腹板高度的腰筋應(yīng)與鋼筋混凝土大梁有所區(qū)別，腰筋直徑宜大一些，建議大于18mm，間距宜在200mm以內(nèi)。近來，一些工程中，在大梁張拉前，由于收縮及支撐沉降等原因致使梁腹中的裂縫寬度較大，張拉預(yù)應(yīng)力后也不能閉合。這也表明，應(yīng)重視腰筋的設(shè)置。 75幾個(gè)基本概念 ：荷載平衡法荷載平衡法：由于預(yù)應(yīng)力的作用在超靜定結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生次彎矩,故預(yù)應(yīng)力超靜定結(jié)構(gòu)的分析較煩,但若將預(yù)應(yīng)力對(duì)混凝土的作用等效成一組荷載(這組荷載稱為等效荷載),則能簡化其分析過程。等效荷載一般由兩部分組成:(1)在錨固處端部錨具對(duì)混凝土構(gòu)件作用的壓力和集中彎矩;(2)由預(yù)應(yīng)力筋曲

11、率引起的垂直于束中心的橫向分布力或由預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)折引起的集中力。76幾個(gè)基本概念 ：荷載平衡法荷載平衡法圖77預(yù)應(yīng)力梁簡單計(jì)算過程擬以輕度侵蝕環(huán)境中工作的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件為例，嘗試性地提出如下預(yù)應(yīng)力筋與非預(yù)應(yīng)力筋選配的簡單方法，步驟如下：1)通過裂縫控制方程計(jì)算確定預(yù)應(yīng)力筋面積;78由表1可知，對(duì)于無側(cè)限結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，滿足荷載短期效應(yīng)組合下裂縫控制方程所需的預(yù)應(yīng)力筋用量為：79預(yù)應(yīng)力梁簡單計(jì)算過程預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，滿足荷載長期效應(yīng)組合下裂縫控制方程所需的預(yù)應(yīng)力筋用量為：80預(yù)應(yīng)力梁簡單計(jì)算過程預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力筋用量應(yīng)取Ap1、Ap2中較大者，即：確定預(yù)應(yīng)力筋

12、面積后，再根據(jù)承載能力要求按承載力要求確定非預(yù)應(yīng)力筋，過程與普通配筋梁一樣。此后再進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)算，裂縫及撓度驗(yàn)算。當(dāng)裂縫滿足控制要求時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形驗(yàn)算一般是容易通過的。81三、超長無縫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些措施821、裂縫混凝土有裂縫是絕對(duì)的，無裂縫是相對(duì)的?；炷林形⒘芽p的存在，對(duì)混凝土的彈塑性、徐變、強(qiáng)度、變形、泊松比、結(jié)構(gòu)剛度、化學(xué)反應(yīng)等性能有重要影響?；炷灵_裂（裂縫）主要原因是變形作用引起的，變形作用包括溫度、濕度及不均勻沉降等。 832、設(shè)計(jì)措施：超長結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減小豎向構(gòu)件的剛度，主要抗側(cè)力構(gòu)件最好布置在結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度中心。增配構(gòu)造筋提高抗裂性能，配筋應(yīng)采用小直徑、小間距。

13、全截面的配筋率應(yīng)在0.30.5%之間。避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中，在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。 在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高該部位的配筋率，提高混凝土的極限拉伸。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工時(shí)的氣候特征，合理設(shè)置后澆縫。843、地下室鋼筋混凝土墻（1）混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜在C25C35的范圍選用。（2）由于墻體容易出現(xiàn)縱向收縮裂縫，墻體的水平構(gòu)造（溫度）鋼筋的配筋率宜在0.4%0.6%，水平筋的間距應(yīng)小于150mm，采取細(xì)而密的配筋原則。由于墻體受底板或樓板的約束較大，混凝土脹縮不一致，宜在墻體中部或端部設(shè)一道間距為100mm、高1m的“水平暗梁”，水平構(gòu)造筋宜放在豎向受力筋的外側(cè)，這

14、樣，有利于控制墻體有害裂縫的出現(xiàn)。85（3）對(duì)于墻體與柱子相連的結(jié)構(gòu)，由于墻與柱的配筋率相差較大，由于應(yīng)力集中原因，在離柱子12m的墻體上容易出現(xiàn)縱向收縮裂縫。工程實(shí)踐表明，應(yīng)在墻柱連接處設(shè)水平附加筋，附加筋的長度為15002000mm，該處配筋率提高10%15%。這樣，有利于分散墻柱間的應(yīng)力集中，避免縱向裂縫的出現(xiàn)。（4）設(shè)置施工后澆帶。（5）采用摻膨脹劑配制的補(bǔ)償收縮混凝土，并留施工后澆帶。（6）地下一層外墻。在室外地平以上部分，應(yīng)設(shè)置外保溫隔熱層，避免直接暴露。（7）在有條件的工程中，采用部分預(yù)應(yīng)力，使混凝土預(yù)壓應(yīng)力有0.61.0MPa。864、樓蓋結(jié)構(gòu)（1）混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜高，現(xiàn)澆梁

15、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜大于C40。（2）對(duì)于超長結(jié)構(gòu)樓板，鑒于泵送混凝土的收縮值比現(xiàn)澆混凝土大20%30%，為減少有害裂縫，可采用補(bǔ)償收縮混凝土澆筑，但設(shè)計(jì)上要求采用細(xì)而密的雙向配筋，構(gòu)造筋間距小于150mm，配筋率在0.6%左右。樓面和屋面受大氣溫差影響較大，其后澆縫最大間距不宜超過50m。（3）梁（尤其是沿外側(cè)邊梁）應(yīng)加大腰筋直徑，加密間距，并將腰筋按受拉錨固和搭接長度。梁每側(cè)腰筋截面面積不應(yīng)小于扣除厚度后的梁截面面積的0.1%，腰筋間距不宜大于200mm。（4）外側(cè)邊梁不宜外露，宜設(shè)保溫隔熱面層。（5）有條件的工程，在地下室頂板（0層）及屋頂板采用部分預(yù)應(yīng)力，使混凝土預(yù)壓力有0.20.7M

16、Pa。875剪力墻結(jié)構(gòu)不宜超長。剪力墻結(jié)構(gòu)的外墻，宜采用外保溫隔熱做法。6超長結(jié)構(gòu)的屋面保溫隔熱非常重要，應(yīng)采用輕質(zhì)高效吸水率低的材料。施工時(shí)防止雨淋使保溫隔熱材料吸濕而影響效果。有條件的工程，屋面可采用隔熱效果較好的架空板構(gòu)造做法。7外露的挑檐、雨罩、陽臺(tái)，每隔12m左右留一道伸縮縫。8某些使用功能較重要的工程，在混凝土中摻加拉纖維，對(duì)控制裂縫是較有效的措施。889關(guān)于膨脹劑：混凝土的膨脹只有在限制條件下才能產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。所以，構(gòu)造（溫度）鋼筋的設(shè)計(jì)對(duì)該混凝土有效膨脹能的利用和分散收縮應(yīng)力集中起到重要作用。 當(dāng)采用膨脹劑時(shí)，在設(shè)計(jì)圖紙上注明：“采用摻膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土，強(qiáng)度等級(jí)，抗?jié)B等級(jí)

17、，水中養(yǎng)護(hù)14d的混凝土限制膨脹率0.015%（或更高些）”。 8910計(jì)算溫差的取值 9011、框架的溫度應(yīng)力 計(jì)算（1）設(shè)各桿件承受均勻溫差，根據(jù)各柱側(cè)移剛度，求不動(dòng)點(diǎn)；（2）位移平衡Qn；（3）線性Qi；（4）約束位移求出后，從所計(jì)算柱頭的自由位移中減掉約束位移，即取代數(shù)和，便獲得各柱頭的實(shí)際位移（5）根據(jù)實(shí)際位移，假定每個(gè)柱子位移引起的力矩只影響到相鄰跨，簡化計(jì)算出柱子彎矩。91框架結(jié)構(gòu)變形不動(dòng)點(diǎn)計(jì)算簡圖 92框架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力計(jì)算簡圖 93四、預(yù)應(yīng)力與抗震本節(jié)主要介紹預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的地震反應(yīng)和相應(yīng)的構(gòu)造措施，并結(jié)合介紹新預(yù)應(yīng)力抗震規(guī)范和混凝土規(guī)范不同的條文。國內(nèi)外有爭議的一些觀點(diǎn)，以介紹與

18、規(guī)范一致的觀點(diǎn)為主。 94預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的震害表現(xiàn) 1、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的震害表現(xiàn)很可惜，這次的汶川地震強(qiáng)震區(qū)沒有收集到預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的破壞情況。所以我們只好用一些以前的例子。95神戶地震96尼加拉瓜首都馬拉瓜18層的美州銀行大廈97綜上所述,60年代以來,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)受了地震的考驗(yàn)。大量震害調(diào)查表明,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的破壞并不一定比普通混凝土結(jié)構(gòu)嚴(yán)重,其實(shí)際的抗震性能要比人們想象的好得多,只要合理設(shè)計(jì),構(gòu)造措施得當(dāng),精心施工,確保質(zhì)量,是可以推廣到地震區(qū)應(yīng)用的。98預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能2,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能：與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是:大跨度、大柱網(wǎng)

19、、大空間、使用性能良好。但從抗震角度分析，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件尺寸相對(duì)較小，自重較輕，橫梁線剛度較小，結(jié)構(gòu)較柔，自振周期較長，按目前計(jì)算方法所得地震作用較小，這是對(duì)抗震有利的一面。另一方而，也存在著耗能差,地震反應(yīng)大等不利于抗震的問題。99預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能不同預(yù)應(yīng)力度混凝土構(gòu)件的滯回曲線 1003、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)（FIP）于1977年制定了抗震預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議。隨后，新西蘭、美國、日本等國在他們的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中也對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)作出了相關(guān)規(guī)定。近年來，我國眾多學(xué)者對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能和設(shè)計(jì)反應(yīng)譜，有粘結(jié)及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土框架

20、和板柱節(jié)點(diǎn)，整體預(yù)應(yīng)力板柱房屋，預(yù)應(yīng)力混凝土電視塔，以及預(yù)應(yīng)力錨具的低周疲勞性能等進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究和綜合分析研究工作，從而制定了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)程（JGJ140）。101預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的一般原則是：既要做好抗震計(jì)算，又要重視概念設(shè)計(jì)。滿足三個(gè)水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求。 宜有多道抗震防線，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震能力或承載能力的喪失。102預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求在進(jìn)行承載能力設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵守“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的原則。使結(jié)構(gòu)具有合理的剛度和強(qiáng)度分布，避免薄弱層或薄弱部位的出現(xiàn)。提高抗震結(jié)構(gòu)

21、構(gòu)件的延性，改善其變形能力，應(yīng)進(jìn)行多遇或罕遇地震作用下的變形驗(yàn)算。選擇合適的預(yù)應(yīng)力度，滿足配筋限值。加強(qiáng)構(gòu)造，合理選材，尤其要保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接和錨固。103預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)3.1地震作用的取值 在新抗震規(guī)范(GB500112001)中,抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜仍以地震影響系數(shù)曲線的形式給出。104105預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)3.2建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)的延性、預(yù)應(yīng)力度和抗裂度的限制為保證預(yù)應(yīng)力混凝土框架抗震設(shè)計(jì)的延性要求,對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁混凝土截面受壓區(qū)高度和縱向受拉鋼筋配筋率加以限制是至關(guān)重要的。106預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)受拉鋼筋按非預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

22、換算的最大配筋率作出不宜大于2.5%的限值。縱向受拉鋼筋的配筋率限值的規(guī)定,是采用HRB400級(jí)鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折算得出的,當(dāng)采用HRB335級(jí)鋼筋時(shí),其限值可放松到3.0%。 107預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第11.8. 4條或建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范附錄C.2.1.1條規(guī)定:對(duì)一級(jí)抗震框架的梁要求預(yù)應(yīng)力強(qiáng)度比不宜大于0.55,對(duì)于二級(jí)及三級(jí)抗震框架的梁、要求預(yù)應(yīng)力強(qiáng)度比不宜大于0.75。對(duì)于框剪和框筒下的預(yù)應(yīng)力梁可以加大0.1和0.05。=fpyAp/(fpyAp+fyAs)。108預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)在預(yù)應(yīng)力強(qiáng)度比限值下，設(shè)計(jì)裂縫控制等級(jí)宜盡量采用允許出現(xiàn)裂縫的三級(jí)，

23、而不是采用較嚴(yán)的裂縫控制等級(jí)。109預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)梁端底部鋼筋有如下規(guī)定：110預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震措施（3）關(guān)于預(yù)應(yīng)力柱對(duì)柱施加適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力，不但可以適當(dāng)減小柱子截面，減小柱的配筋率，簡化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，方便施工，還可以改善抗震性能。111預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)東南大學(xué)孟少平，同濟(jì)大學(xué)蘇小卒的相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明：柱施加預(yù)應(yīng)力, 延性系數(shù)差距可達(dá)到4倍. 恢復(fù)力較強(qiáng)。由于預(yù)應(yīng)力筋的高強(qiáng)特性,加入預(yù)應(yīng)力筋大大提高了受拉的承載能力.當(dāng)高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形較大時(shí),柱中可能出現(xiàn)拉力.這時(shí)可在柱中加豎向預(yù)應(yīng)力以改善其受力性能.112113預(yù)應(yīng)力混凝

24、土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)為了保證柱截面的延性,應(yīng)控制柱的軸壓比;邊節(jié)點(diǎn)處梁中的預(yù)應(yīng)力筋,盡量向截面中性軸靠近,盡量降低梁在邊節(jié)點(diǎn)處的抗彎能力,使框架梁內(nèi)所配置的預(yù)應(yīng)力筋在柱中引起的次彎矩較為有利,以防止邊柱出鉸。邊柱加配預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)耗能機(jī)制的轉(zhuǎn)換。國內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)表明，非對(duì)稱配筋大偏心受壓預(yù)應(yīng)力混凝土柱的耗能能力和延性都較好，有良好的抗震性能。114在預(yù)應(yīng)力混凝土框架中，對(duì)二、三級(jí)抗震等級(jí)的框架邊柱，其柱端彎矩增大系數(shù)二級(jí)應(yīng)取1.4，三級(jí)應(yīng)取1.2。115預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)軸壓比宜符合表4.3.3的規(guī)定。116預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)117預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)（4）預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)

25、要求：預(yù)應(yīng)力抗震規(guī)范的4.1.2條敘述如下：4.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土框架應(yīng)設(shè)計(jì)為具備良好的變形能力和消耗地震能量能力的延性框架，其組成構(gòu)件應(yīng)避免剪切先于彎曲破壞，節(jié)點(diǎn)不應(yīng)先于其連接構(gòu)件破壞。這一條實(shí)際上是在表達(dá)在罕遇地震作用下的預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)的混合耗能機(jī)制和有限延性設(shè)計(jì)。118預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)框架可能出現(xiàn)的耗能機(jī)制119預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁中，預(yù)應(yīng)力筋的面積是由裂縫控制等級(jí)確定的，為了增加梁端截面延性，則需要配置一定數(shù)量的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，采用混合配筋方式，這在某種程度上增加了梁的強(qiáng)度儲(chǔ)備。國內(nèi)外研究表明，在罕遇地震作用下，要求預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁端臨

26、界截面的屈服先于柱截面產(chǎn)生塑性鉸，呈現(xiàn)梁鉸側(cè)移機(jī)制是難以實(shí)現(xiàn)的；若確保在邊節(jié)點(diǎn)處的梁端出現(xiàn)鉸、柱端不出現(xiàn)鉸，中柱呈現(xiàn)混合側(cè)移機(jī)制時(shí)結(jié)構(gòu)仍是穩(wěn)定的，這將同時(shí)依靠梁鉸和柱鉸耗散地震能量，其對(duì)柱端的截面延性亦有較高要求。120預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土框架設(shè)計(jì)成為在邊柱不允許出鉸(強(qiáng)柱弱梁)、中柱上允許出鉸(強(qiáng)梁弱柱)的混合鉸屈服機(jī)制的有限延性框架。121預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)中為避免內(nèi)節(jié)點(diǎn)破壞,在罕遇地震作用下允許中柱柱端出鉸以形成混合機(jī)制是必要的,也是經(jīng)濟(jì)的,內(nèi)節(jié)點(diǎn)允許出現(xiàn)柱鉸是“丟卒保車”的辦法。122預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)（5）無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用：過去有不專家學(xué)者

27、存在著這樣的看法:無粘結(jié)部分預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)阻尼小，耗能差，地震反應(yīng)大；高強(qiáng)鋼筋的塑性差，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)延性差。所以，不少規(guī)范和建議都限制、甚至禁止無粘結(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在地震區(qū)使用，比如新西蘭、澳大利亞等國家。而在美國，以林同炎為代表的學(xué)派推崇使用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土，相應(yīng)地，工程界在地震區(qū)建造了大量的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。各國對(duì)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的抗震性能存在意見分歧，與此相應(yīng)，各國規(guī)范對(duì)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用，特別是在地震區(qū)的應(yīng)用，意見亦不一致。123預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)我國的新規(guī)范目前對(duì)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用規(guī)定是有條件的使用。 1241125 126總體來說，我國的預(yù)應(yīng)力抗震規(guī)范目前的規(guī)定整

28、體偏嚴(yán)。從國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和研究結(jié)果來看，對(duì)于受壓區(qū)高度、抗裂度控制條件,預(yù)應(yīng)力度等規(guī)定來看，是比較謹(jǐn)慎的。預(yù)應(yīng)力的一些有利作用未計(jì)及，其他規(guī)定較嚴(yán)，因此從這一點(diǎn)來看，按照新的規(guī)范處理現(xiàn)行的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)，應(yīng)該是比較安全的。127五、約束（側(cè)向）對(duì)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)的影響128內(nèi)容本節(jié)主要介紹側(cè)向約束的基本知識(shí)，次內(nèi)力的計(jì)算方法，側(cè)向約束的本質(zhì)，以及考慮約束影響時(shí)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法129在預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)行常規(guī)設(shè)計(jì)方法是基于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的工作原理為基礎(chǔ)建立起來的通常是對(duì)梁施加預(yù)應(yīng)力，從而在結(jié)構(gòu)中建立預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力效果的建立通過預(yù)應(yīng)力筋在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的等效荷載而體現(xiàn)出來的。130131

29、在超靜定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，除了連續(xù)梁等極少數(shù)結(jié)構(gòu)外，絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)為有側(cè)向約束的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。 例如：預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)、板柱結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)132一、側(cè)向約束的基本知識(shí) 側(cè)向約束的定義 所謂側(cè)向約束是指框架、平板一柱結(jié)構(gòu)等多、高層預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的豎向構(gòu)件一一柱、剪力墻和筒體柱。有側(cè)向約束構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，在預(yù)應(yīng)力作用下其內(nèi)力是有自身特點(diǎn)的，它對(duì)結(jié)構(gòu)的作用不同于其它荷載產(chǎn)生的內(nèi)力 。 通常，豎向構(gòu)件有抗側(cè)剛度，當(dāng)水平構(gòu)件在預(yù)壓力作用下發(fā)生軸向變形時(shí)，豎向構(gòu)件約束水平構(gòu)件發(fā)生軸向變形，從而在水平構(gòu)件中產(chǎn)生次軸力，即通俗所說的預(yù)應(yīng)力被“吃掉”的現(xiàn)象。133 側(cè)向約束的常用表示 哈

30、爾濱工業(yè)大學(xué)的鄭文忠提出了側(cè)向約束影響系數(shù)的表示方法。 所謂側(cè)向約束影響系數(shù)是指梁（板）考慮側(cè)向約束與不考慮側(cè)向約束影響由張拉引起的預(yù)加軸力計(jì)算值之比，用表示 。 134圖l所示框架結(jié)構(gòu)柱上下兩端無轉(zhuǎn)角，可令X為結(jié)構(gòu)在單位預(yù)加力作用下梁的軸力值，P為柱在單位預(yù)加力作用下的剪力，施加單位力。圖中所示框架結(jié)構(gòu)梁柱上下兩端無轉(zhuǎn)角，可令X為結(jié)構(gòu)在單位預(yù)加力作用下梁的軸力值，P為柱在單位預(yù)加力作用下的剪力。從而可以求得，側(cè)向約束影響系數(shù)： 135根據(jù)變形一致原理來分析，即預(yù)應(yīng)力梁在結(jié)點(diǎn)處由于預(yù)應(yīng)力的預(yù)壓作用引起的壓縮量，應(yīng)與柱端由于預(yù)應(yīng)力梁的壓縮引起的水平位移相等，通過柱結(jié)點(diǎn)和梁結(jié)點(diǎn)位移相等的條件建立位

31、移平衡方程：側(cè)向約束影響系數(shù)136 側(cè)向約束的不利影響減小預(yù)應(yīng)力的傳遞忽略約束，構(gòu)件的計(jì)算撓度和裂縫寬度可能比實(shí)際值小，對(duì)構(gòu)件的使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)是不利的。忽視側(cè)向約束影響的常規(guī)設(shè)計(jì)方法，其承載能力設(shè)計(jì)是偏不安全的。137 影響側(cè)向約束的因素線剛度比 結(jié)構(gòu)形式施工順序有效預(yù)應(yīng)力的分布線形分布對(duì)約束作用的影響路效、時(shí)效問題138 1）線剛度比 約束構(gòu)件與被約束構(gòu)件的剛度比越大，被約束構(gòu)件中的次軸力越大，約束構(gòu)件中由此引起的內(nèi)力也越大。當(dāng)有多個(gè)約束構(gòu)件，各個(gè)約束構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)力與它們間的側(cè)向剛度比有關(guān)，側(cè)向剛度比越大的構(gòu)件，內(nèi)力也越大。139影響約束的因素 線剛度比對(duì)單層單跨結(jié)構(gòu)隨著梁柱線剛度比的減小，

32、側(cè)向約束對(duì)梁軸力的影響逐漸減小。140 圖2 側(cè)向約束影響系數(shù)與梁柱線剛度的關(guān)系側(cè)向約束影響系數(shù)柱梁線剛度比141 以某廠房為例，該項(xiàng)目為兩層框架結(jié)構(gòu)，其中一層層高9.2米，二層層高7.6米，采用連續(xù)418米的超長無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)。僅取一層結(jié)構(gòu)分析，當(dāng)柱梁線剛度比由0.25增大至4時(shí)，邊跨梁軸力耗散為0.635.33，中跨梁中軸力耗散為0.989.08。影響約束的因素 線剛度比142 重慶大學(xué)對(duì)5跨5層預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，得不同梁柱截面時(shí)頂層梁中軸向預(yù)壓力 注：施加預(yù)加力為2000KN。最大次軸力與預(yù)加力之比為12.7%梁截面（mm）柱截面（mm）跨數(shù)一二三四五400

33、12006006001940.41891.81877.21891.81940.440012008008001895.41801.31773.11801.31895.425010008008001882.01777.71745.81777.71882.0影響約束的因素 線剛度比143 2）結(jié)構(gòu)形式： 結(jié)構(gòu)形式的不同，預(yù)應(yīng)力次軸力大小不同。多跨預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)，隨著跨度增加，預(yù)應(yīng)力框架梁中最大次軸力增大，越靠近中間跨次軸力越大。 144單層單跨結(jié)構(gòu)單層多跨結(jié)構(gòu)單跨多層結(jié)構(gòu)多跨多層結(jié)構(gòu)框筒結(jié)構(gòu) 預(yù)應(yīng)力井字梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層桁架大梁影響約束的因素 結(jié)構(gòu)形式145影響約束的因素 結(jié)構(gòu)形式 單層單跨結(jié)構(gòu) 哈

34、工大鄭文忠在預(yù)應(yīng)力混凝土房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一方法與實(shí)例一書中對(duì)預(yù)應(yīng)力單層單跨框架結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，得出側(cè)向約束有可能 “吃掉”60%的預(yù)加力，提出不考慮側(cè)限的影響不但裂縫控制不能滿足要求，而且承載力將偏于不安全。146影響約束的因素 結(jié)構(gòu)形式 單層多跨結(jié)構(gòu) 對(duì)單層多跨框架，側(cè)限對(duì)框架梁的有效預(yù)壓力的影響隨跨度的增大、跨數(shù)的增多而增大，豎向構(gòu)件對(duì)預(yù)應(yīng)力的影響在兩端最大。隨著跨數(shù)增多，一方面內(nèi)跨梁受側(cè)限影響將減少；另一方面，由于外側(cè)跨的側(cè)限影響，使內(nèi)側(cè)跨的預(yù)壓應(yīng)力值也大幅減少。 147影響約束的因素 結(jié)構(gòu)形式 同濟(jì)大學(xué)對(duì)單層多跨預(yù)應(yīng)力框架的工程實(shí)例分析，建議以下情況考慮側(cè)向約束的影響： 跨度L

35、20m，跨度n3 跨度L30m，跨度n 2 跨度L39m 重慶大學(xué)對(duì)一榀跨度為18m，層高為6m的五跨單層框架進(jìn)行計(jì)算分析，最大軸向預(yù)壓力損失為22.5% 148影響約束的因素 結(jié)構(gòu)形式 單跨多層結(jié)構(gòu) 同濟(jì)大學(xué)對(duì)某單跨多層結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，由于側(cè)向約束引起的預(yù)應(yīng)力損失達(dá)10%。并得出以下結(jié)論：當(dāng)層數(shù)較多，柱截面較大，且層高較小時(shí)，由于柱剛度較大的約束，則底部一層和頂層梁中可能產(chǎn)生較大的次軸力，這將可能影響這兩根梁（有時(shí)會(huì)影響最下和最上各兩層梁）的正常使用和極限承載能力。149影響約束的因素 結(jié)構(gòu)形式 多跨多層結(jié)構(gòu) 與單跨多層預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)類似，但多跨連續(xù)框架梁較長時(shí)，由于邊柱的側(cè)向位移

36、增大，故軸向變形對(duì)邊柱影響較大，而越接近中間跨，預(yù)應(yīng)力的軸向預(yù)壓力耗散的越多，其影響隨柱梁剛度比的增大而增大。 重慶大學(xué)對(duì)5層框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，當(dāng)跨數(shù)從2跨變化到6跨時(shí)，梁中最大軸向預(yù)壓力損失從1.47%增加到8.50%。150影響約束的因素 結(jié)構(gòu)形式 框筒結(jié)構(gòu) 單跨高層框剪結(jié)構(gòu)與單跨多層框架結(jié)構(gòu)的區(qū)別是常見的高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)由內(nèi)筒體與外柱組成，由于內(nèi)筒體（或剪力墻）剛度很大，可視其對(duì)梁的嵌固為固結(jié)；另一區(qū)別是，由于高層結(jié)構(gòu)柱承受較大的豎向荷載，由軸壓比確定出柱截面尺寸往往較大，也即柱子剛度相對(duì)較大。151就其柱、墻側(cè)向約束及梁的軸向變形對(duì)框架梁、柱預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的影響，則基本上與單跨多層框架結(jié)

37、構(gòu)相同。與單跨多層相類似，應(yīng)特別注意底層及頂部兩層所受預(yù)應(yīng)力的影響。 152影響約束的因素 結(jié)構(gòu)形式 預(yù)應(yīng)力井字梁結(jié)構(gòu) 以單層井字梁框架結(jié)構(gòu)為例，在集中軸向力作用下，由柱子的約束引起的梁中次軸力均為拉力，并隨著柱子剛度的增大而增大；而由柱子約束引起梁中的次彎矩也隨著柱子剛度增大而增大。 同濟(jì)大學(xué)研究分析預(yù)應(yīng)力井字梁軸向變形對(duì)結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的影響，計(jì)算得側(cè)向約束引起的預(yù)應(yīng)力損失達(dá)15%30% 153影響約束的因素 結(jié)構(gòu)形式 預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層桁架大梁 當(dāng)轉(zhuǎn)換層施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，除預(yù)加力對(duì)本層產(chǎn)生較大的影響外，其上下層樓面梁或板都會(huì)吸收較大的預(yù)壓力，于本層梁相連的上下柱柱端將產(chǎn)生較大的次彎矩；對(duì)于上下樓面

38、梁的預(yù)加力數(shù)值懸殊的樓層也必須加以注意。同濟(jì)大學(xué)對(duì)某工程的預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)換層桁架大梁進(jìn)行有限元分析，發(fā)現(xiàn)桁架大梁中建立的有效預(yù)應(yīng)力僅為施加荷載的62.9%154 3）施工順序 預(yù)應(yīng)力框架柱對(duì)梁的約束導(dǎo)致框架梁軸向預(yù)應(yīng)力（即次軸力）的減小，且隨施工方式的不同而不同。 主要分為： “全部澆筑，一次張拉”、“逐層澆筑，逐層張拉”、混合施工。 155影響約束的因素 施工順序 多層框架結(jié)構(gòu)，施工順序不同也會(huì)導(dǎo)致側(cè)限影響的不同：全部澆筑，一次張拉逐層澆筑，逐層張拉混合施工156影響約束的因素 施工順序當(dāng)采用“全部澆筑，一次張拉”的施工方法時(shí)，可只考慮本層梁中的側(cè)限影響，對(duì)上部各層梁可忽略157影響約束的因素 施

39、工順序全部澆筑，一次張拉 重慶大學(xué)對(duì)3跨5層預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算 注：括號(hào)內(nèi)為次軸力，受拉為正，受壓為負(fù)。施加預(yù)加力為2000KN。最大次軸力與預(yù)加力之比為3.8%層數(shù)12345第一、三跨1923.89(76.11)2014.20(-14.20)1998.60(1.4) 2000.13(-0.13) 2000.02(-0.02)第二跨1903.84(96.16)2013.60(-13.60) 1999.17(0.83)2000.03(-0.03)2000.05(-0.05)158影響約束的因素 施工順序當(dāng)采用“逐層澆筑，逐層張拉”的施工方法時(shí)，頂層受側(cè)限影響最大，底層也有損失但不

40、及頂層大，其它各層可忽略。159影響約束的因素 施工順序逐層澆筑、逐層張拉 簡斌對(duì)5層3跨預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算 注：括號(hào)內(nèi)為次軸力，受拉為正，受壓為負(fù)。施加預(yù)加力為2000KN。最大次軸力與預(yù)加力之比為3.1%層數(shù)12345第一、三跨1996.03(3.97)1999.71(0.29)1996.91(3.09)2012.73(-12.73)1956.80(43.20)第二跨1991.37(8.63)1999.40(0.60)1994.45(5.55)2016.32(-16.32)1937.63(62.37)160若采用兩種方法混合施工，底層受側(cè)限影響最大，其次是分段施工的后續(xù)第一

41、層。以下討論線型對(duì)次軸力的影響。161對(duì)結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行直線、折線、兩段拋物線和四段拋物線布筋162模型直線配筋1直線配筋2折線配筋兩段拋物線配筋四段拋物線配筋等效軸力（KN）一-1000-1000-1000-1000-1000二-1000-1000-1000-1000-1000次軸力（KN）一86.0784.3616.87-119.53-114.93二-11.4135.0115.798.696.79次軸力占等效軸力的百分比一8.618.441.6911.9511.49二1.143.501.580.870.68無論采用何種線形，當(dāng)采用模型1時(shí)次軸力占等效軸力的百分比大部分大于5，即約束影響均不可忽

42、略；當(dāng)采用模型2時(shí)，約束影響都很小，通常是可以忽略的?？梢?，如果將本結(jié)構(gòu)簡化為普通的框架分析，必然導(dǎo)致忽略次軸力影響，造成工程隱患。163影響約束的因素 路效、時(shí)效問題同一結(jié)構(gòu)，不同的施工過程，對(duì)施工階段的內(nèi)力分析，發(fā)現(xiàn)施工路徑效應(yīng)對(duì)預(yù)應(yīng)力梁構(gòu)件的有效預(yù)應(yīng)力的影響。164二、次內(nèi)力的計(jì)算方法現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì)是由簡支向連續(xù)、構(gòu)件向整體、靜定向超靜定結(jié)構(gòu)發(fā)展。在預(yù)應(yīng)力作用下，靜定結(jié)構(gòu)與超靜定結(jié)構(gòu)的最大區(qū)別在于預(yù)應(yīng)力作用對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了次內(nèi)力。對(duì)于平面桿系結(jié)構(gòu)來說，次內(nèi)力包括次彎矩、次軸力和次剪力；而對(duì)于空間結(jié)構(gòu)而言，還包括次扭矩。由于次內(nèi)力是由約束作用產(chǎn)生的，所以次內(nèi)力在預(yù)

43、應(yīng)力構(gòu)件上的分布有一個(gè)重要的特點(diǎn)：次彎矩和次扭矩沿構(gòu)件軸線的分布是線性的，次剪力和次軸力沿構(gòu)件為常數(shù)分布。次內(nèi)力是影響預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)整體承載性能和正常使用性能的一個(gè)因素，也是工程中經(jīng)常容易忽視的一個(gè)問題。隨著預(yù)應(yīng)力超靜定結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，如何簡捷準(zhǔn)確地計(jì)算預(yù)應(yīng)力作用下的次內(nèi)力是設(shè)計(jì)人員關(guān)注的一個(gè)重要問題。165通常，用求出預(yù)應(yīng)力混凝土超靜定在張拉控制力（設(shè)沿預(yù)應(yīng)力筋不變）的作用下產(chǎn)生的綜合彎矩，減去各種預(yù)應(yīng)力損失引起的約束次彎矩，即得到有效預(yù)應(yīng)力作用下約束次彎矩；將次彎矩微分即得到次剪力；將綜合軸力減去張拉控制力即為次軸力。下面采用等效荷載法來探討求解次剪力的方法，分別采用兩種方式進(jìn)行推

44、導(dǎo)計(jì)算：1. 由次彎矩微分求得次剪力，2. 由綜合剪力減去主剪力求得次剪力。1661. 由次彎矩微分求得次剪力布筋線形的方程為： 主彎矩為： 主剪力為：次剪力為： 等效荷載為：2. 由綜合剪力減去主剪力求得次剪力布筋線形的方程為：主彎矩為：等效荷載為： 主剪力為：次剪力為： 其中：d由邊界條件確定。167算例比較以某雙跨連續(xù)梁為例，矩形截面尺寸為300mm600mm，配置連續(xù)拋物線預(yù)應(yīng)力筋，有效預(yù)應(yīng)力為1000kN，并假定其沿梁全長不變。雙跨連續(xù)梁線形圖 等效荷載圖綜合彎矩圖 主彎矩圖次彎矩圖168法1. 由次彎矩微分求得次剪力綜合彎矩： 綜合剪力：由主彎矩求得主剪力為： 次剪力為：169法2. 由綜合剪力減去主剪力求得次剪力由等效荷載計(jì)算綜合剪力（1）由等效荷載按梁脫離體計(jì)算主剪力，由布筋線形可見，在中支座處線形是不連續(xù)的，此處的主剪力必須考慮邊界條件影響來加以調(diào)整。從而求得：主剪力圖170（2）由等效荷載按簡支計(jì)算主剪力，通常設(shè)計(jì)中認(rèn)為中間的集中力由跨中支座抵消，常常忽略，由此得到從而求得： ，結(jié)果是不準(zhǔn)確的。 通過上述分析可見，用等效荷載法計(jì)算次剪力時(shí)，最好用次彎