預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)方法?，F(xiàn)有的超靜定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法中，難以確定柱、墻、筒等側(cè)限結(jié)構(gòu)對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的傳遞影響以及對設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果的影響的問題。一種預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)方法，區(qū)分出無限側(cè)結(jié)構(gòu)的混凝土結(jié)構(gòu)和有限側(cè)結(jié)構(gòu)的混凝土結(jié)構(gòu)，并引入側(cè)限影響系數(shù)；計(jì)算受張拉區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力筋的截面面積；確定由張拉預(yù)應(yīng)力筋引起的彎矩值和控制截面外荷載彎矩設(shè)計(jì)值之和；進(jìn)行由張拉到預(yù)應(yīng)力筋有效預(yù)應(yīng)力的建立；預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值中高于有效預(yù)應(yīng)力的部分被動地提供抗力；計(jì)算無側(cè)限結(jié)構(gòu)中矩形截面預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力；引入側(cè)限影響系數(shù)進(jìn)行修正，得到有側(cè)限結(jié)構(gòu)中矩形截面預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算公式。本發(fā)明應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)。
【專利說明】預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 房屋建筑中的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)很大部分為超靜定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，而超靜定 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的已有方法中引入了主內(nèi)力、綜合內(nèi)力及次內(nèi)力等概念，存在計(jì)算 理論抽象，不易為工程技術(shù)人員所掌握。這種基于連續(xù)梁工作原理建立起來的超靜定預(yù)應(yīng) 力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，難以確定柱、墻、筒等側(cè)限結(jié)構(gòu)對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的傳遞影響 和設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果的影響，對施工工程造成安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的超靜定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法中，難以確 定柱、墻、筒等側(cè)限結(jié)構(gòu)對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的傳遞影響以及對設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果的影響的問 題，而提出一種預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)方法。
[0004] 一種預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)方法，所述預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì) 方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0005] 步驟一：對所述混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷，若所述混凝土結(jié)構(gòu)確定為無限側(cè)結(jié)構(gòu)的混 凝土結(jié)構(gòu)，則執(zhí)行步驟二至六的方法，若所述混凝土結(jié)構(gòu)確定為有限側(cè)結(jié)構(gòu)的混凝土結(jié)構(gòu)， 則進(jìn)行步驟二至步驟七的計(jì)算；
[0006] 步驟二：計(jì)算受張拉區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力筋的截面面積Ap ;
[0007] 步驟三：確定由張拉預(yù)應(yīng)力筋引起的端部預(yù)加力及跨內(nèi)等效荷載作用下控制截面 的彎矩值&，并確定控制截面外荷載彎矩設(shè)計(jì)值甿3(1，從而計(jì)算控制截面的彎矩值與控制截 面外荷載彎矩設(shè)計(jì)值之和MlMd+Mp ;
[0008] 步驟四：將預(yù)應(yīng)力筋作為能動的作用者，其張拉引起的端部預(yù)加力及跨內(nèi)等效荷 載作為外荷載，進(jìn)行由張拉到預(yù)應(yīng)力筋有效預(yù)應(yīng)力的建立，完成預(yù)應(yīng)力筋工作的第一 階段；
[0009] 步驟五：當(dāng)步驟四所述第一階段的預(yù)應(yīng)力過程結(jié)束后，預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fpy中高于有效預(yù)應(yīng)力。的部分fpy_。被動地提供抗力，完成預(yù)應(yīng)力筋工作的第二階段；
[0010] 步驟六：由控制截面的外荷載彎矩設(shè)計(jì)值Mkjad，及步驟四張拉預(yù)應(yīng)力筋引起的端 部預(yù)加力及跨內(nèi)等效荷載作用下控制截面的彎矩值Mp，利用無側(cè)限結(jié)構(gòu)中矩形截面預(yù)應(yīng) 力混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算公式：
[0011]

【權(quán)利要求】
1. 一種預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的 承載力設(shè)計(jì)方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn)： 步驟一：對所述混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷，若所述混凝土結(jié)構(gòu)確定為無限側(cè)結(jié)構(gòu)的混凝土 結(jié)構(gòu)，則執(zhí)行步驟二至六的方法，若所述混凝土結(jié)構(gòu)確定為有限側(cè)結(jié)構(gòu)的混凝土結(jié)構(gòu)，則進(jìn) 行步驟二至步驟七的計(jì)算； 步驟二：計(jì)算受張拉區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力筋的截面面積Ap ; 步驟三：確定由張拉預(yù)應(yīng)力筋引起的端部預(yù)加力及跨內(nèi)等效荷載作用下控制截面的彎 矩值Mp，并確定控制截面外荷載彎矩設(shè)計(jì)值1_，從而計(jì)算控制截面的彎矩值與控制截面外 荷載彎矩設(shè)計(jì)值之和MlMd+Mp ; 步驟四：將預(yù)應(yīng)力筋作為能動的作用者，其張拉引起的端部預(yù)加力及跨內(nèi)等效荷載作 為外荷載，進(jìn)行由張拉到預(yù)應(yīng)力筋有效預(yù)應(yīng)力〇 的建立，完成預(yù)應(yīng)力筋工作的第一階段； 步驟五：當(dāng)步驟四所述第一階段的預(yù)應(yīng)力過程結(jié)束后，預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fpy中 高于有效預(yù)應(yīng)力〇 的部分fpy_ 〇 被動地提供抗力，完成預(yù)應(yīng)力筋工作的第二階段； 步驟六：由控制截面的外荷載彎矩設(shè)計(jì)值M_d，及步驟四張拉預(yù)應(yīng)力筋引起的端部預(yù) 加力及跨內(nèi)等效荷載作用下控制截面的彎矩值Mp，利用無側(cè)限結(jié)構(gòu)中矩形截面預(yù)應(yīng)力混凝 土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算公式：
進(jìn)行計(jì)算，式中： f。為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，fpy為預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， fy為非預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， 〇 為預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力，b為矩形截面寬度， h為矩形截面高度， ep為預(yù)應(yīng)力筋合力點(diǎn)至截面形心軸的距離，hs為非預(yù)應(yīng)力筋合力點(diǎn)至截面受壓邊緣的距離， hp為預(yù)應(yīng)力筋合力點(diǎn)至截面受壓邊緣的距離， x為混凝土受壓區(qū)高度， As為受拉區(qū)縱向普通鋼筋的截面面積， Ap為受拉區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力筋的截面面積， ai為矩形應(yīng)力圖系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不超過C50時，ai取為1. 0,當(dāng)混凝土強(qiáng)度 等級為C80時，ai取為0. 94,其間按線性內(nèi)插法確定； 步驟七：對步驟六的無側(cè)限結(jié)構(gòu)中矩形截面預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 公式引入側(cè)限影響系數(shù)n進(jìn)行修正，得到有側(cè)限結(jié)構(gòu)中矩形截面預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件 正截面承載力計(jì)算公式：
式中： n為側(cè)限影響系數(shù)，具體為梁或板在具有側(cè)限影響下的軸力計(jì)算值與不具有側(cè)限影響 下的軸力計(jì)算值的比值， 〇 _為預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力， 〇 1為預(yù)應(yīng)力總損失。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟二所 述受拉區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力筋的截面面積Ap的具體確定方法： 首先，根據(jù)施工建筑規(guī)范確定預(yù)應(yīng)力筋保護(hù)層厚度，并根據(jù)荷載類型確定預(yù)應(yīng)力筋線 型； 然后，通過裂縫控制方程計(jì)算確定預(yù)應(yīng)力筋的截面面積AP1，再通過變形控制方程計(jì)算 確定預(yù)應(yīng)力筋的截面面積Ap2，取預(yù)應(yīng)力筋的截面面積Apl和預(yù)應(yīng)力筋的截面面積Ap2二者中 較大者作為預(yù)應(yīng)力筋的截面面積Ap。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟 七所述有限側(cè)結(jié)構(gòu)的混凝土結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土平板一柱結(jié)構(gòu)、 預(yù)應(yīng)力混凝土高層結(jié)構(gòu)的堅(jiān)向構(gòu)件一柱、剪力墻以及筒體中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)方法，其特征在于：步驟七 所述預(yù)應(yīng)力混凝土高層結(jié)構(gòu)的堅(jiān)向構(gòu)件一柱的截面面積尺寸為900-1200_2之間、層高為 3. Om以下。
【文檔編號】G06F19/00GK104408245SQ201410668409
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】鄭文忠, 王英, 周威 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)