《后张预应力平板柱结构实用设计方法的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《后张预应力平板柱结构实用设计方法的研究（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第?卷第?期 ? ? ?年?月东南?大学学报? ? ? ? !? ? ? ? ? ?后张预应力平板一柱结构实用设计方法的研究郑文忠俞伟根吕志涛?东南大学土木工程系,?朽京? ? ?摘要首先 将后张预应 力 平板一柱结构 的综合育矩、次育 矩表达成板、柱 预应力筋面积的函数,然后提出了预应力硅结构构件 裂缝控制及 脸算建议,最后 给出了通 过使用性能计算确 定板、桂预应力筋面积,通过正截面承 载力计算和配筋构造要求确定板、柱非预应力筋面积的设计方法?该法避免了以往繁琐的试算过程,并能使 使用性能和正截面承载力要 求同时达 到 最佳?关 键词预应力?平板?综合 弯矩?次育矩中图 法分 类 号? ?
2、 ?在后张 预应力平板一柱结 构 设计 中,如 何 合理地选配板柱 的预应力筋和非 预应 力筋,是一个相当复 杂 而又急需 解 决 的问题?本文以单层 单跨 板一柱结构 为 例提出了确定 板一柱结 构 中板、柱预应力筋和非预应力筋数量及其 合理匹配关系的实用设 计方 法?这一方法 克服了目前 常用设计方法 中需反复试 算的缺 陷,使配筋 合理化?综合弯矩和次弯矩与板梁、柱预应力筋面积的函数关 系板一柱 结构的 顶层边柱不应 设 计 成钢筋硅 柱,而设 计 成 有粘 结 预应 力 硅?柱,板 则采用后张无粘结工艺?单层单跨后张 预 应力 平板一柱结 构 预应力筋 布置如图?所示,板 中预应力筋的
3、有 效预应力用唯友示,并可 近似取嵘? ?口之丫?心、为板中预应力筋住制应力?柱中预应力筋的有效预应力用味表示,并可近似取唯一? ? ? !、?,柱中预应力筋 控制厂力?设板梁?即柱两侧格板中心线 为界限的板带?中单 位 预 应力 面积 的 预应力引起 板梁的 综合 弯矩 为丽几?表 示综 合弯矩?下标中第一个?表示在板梁中图?预应力筋布五图的综合弯矩,第二 个?表示该综合弯矩 是山板 梁中预应 力筋张拉 引起的?以下符号依此类 推辉表示“柱”?引起柱 的综 合 弯矩 为丽二?当心 为单 位面积时,柱中预应力引起板梁的综 合 弯矩为建设部“八五”科 技研究项目?收稿口期? ?一?一?修改稿收到
4、口期? ?一? ?一? ?第?期郑文忠等?后张预应力平板一柱结构实用设计方 法的研究丽乙,引起柱的综 合 弯矩为 丽盔,则板梁的 综合弯矩?之?和柱 的综 合弯矩? 力可表达为 ?黔一凳黝丈势亦即式中? 孟?盖鸡十?鑫心? 居? 二月乡?二刁?,游,髯 分别 为单榻 等代框架的板梁、柱 中实配预应力筋面积?了?设板梁中单 位 预应力筋面积 的 预应 力 引 起 板梁的 次 弯 矩 为疏? ?表示次弯矩,其余同前?,引起 柱 的次弯矩为矶,当术为单位面积时,柱 的预应 力 引起板 梁的次弯矩为 丽岌,引起 柱的 次弯矩 为 丽蕊,则 板梁的次弯矩?约和 柱的次 弯矩?约 可表达为?籍一睽黝丈?亦
5、即? 矛?韧牛十 ?是挥?子一?蕊游?蕊心?为了便于分 析,今规定对板梁跨 中 丽森,丽儿,?之以上侧 受 拉为正,而丽悬,万乏,?矛以下侧 受拉 为正?支座处 的矶,矶,?之以下侧 受拉 为正?而虱,丽几,丽足以上 侧受拉为 正?对柱上端虱,矶,叫以内侧受 拉为正?而砚,砚,?子以外 侧受拉 为正?部分预应力矽结构构件裂缝控制及验算建议为了通过使用性能计 算 确定衅和挥,首 先应根据环境条件和使用要求,定 出裂缝 控 制 标准?考 虑 到建设部? ? 号文中“当有 可靠的工程 经 验日?,对预应力构 件的抗裂 要求可以适当放 宽, ? ?二?本文建立了用简单名义拉应力控制 裂缝宽度的方 法,
6、并提出了部 分预应 力硅 结构 构件裂缝控制及验 算建议?用名义拉 应力控制裂缝宽度 的方法英国规 范 所采用的 名义拉应力控制裂缝 宽度的 方法,将 裂 缝 宽度 与 假 想 的 硅名义拉应力联系起来,计算 简单,?皿有一定精 度?该法一方面假设 硅截面未开 裂,按 匀质材 料 计 算出硷下边 缘的名义拉应力?另一 方面根据 大量的试 验数据建立起如表?所示 与允 许最大裂缝宽度?司相对应 的硅下边缘允许名义拉 应力?的关系,几应 考虑如表?所示截面高度对允许名义拉应力的影 响系数刀?当截面受 拉区配 有非预应力筋时,硅允许名义拉应力 有所提高,表?混凝土允许名义拉 应力表?棍凝土强度等级
7、预加应力方式裂缝宽度加? ? !? ?。?灌桨的后张法? ?预加应力? ? ? ?一?先张法? ?一?预加应力? ?一?一?其增量?吸?与 普通 钢筋配筋 率成正比,当普通 钢筋配筋 率为?时,对后 张构件可以增加? ?产,对 先张构件可以增加? ?价、?对 齐种情况,名义拉应力最 大不得超 过硅 特 征立方强度的? ?我 国部 分预应力硷结构设计 建议采用了这一方法?东南大学学才民第?卷通过以上分 析,可知考虑截面高 度和普通钢筋 影响后 与某一 裂缝宽度相对应的允许名义拉 应力可表达 为?。?刀仁?。 ,?,沐? ?吸? ? !表?混凝土名义拉应力的截面高度修正系数截面高度 ? 、 ? 、
8、?刁? ? ?修正系数夕式中,?,为未考虑截面高度和拉区非预应 力筋影 响的允 许 名义拉应 力,由表?查 得?价张构件取?“,对先张构 件取? ?,?产为截面高度修正系数,由表?查得?对后? ?,与?,关系的确 定设预应力筋的有效预应力为?,则预应力筋的有效预加力为?尸?叮产人?在?,和?二?一而作用下 梁底 纤维 名义拉应力 为么二全?月,?,? ?式 中,? ,为预加应 力合力点到形心轴的距离?令?。?。,由式?,?推导,有月。?一?,?式 中?材,?一刀、吓?月?今? ,? ?“?。,?乃,? ,?乃?用简单 名义拉应力控制裂缝宽 度的方法?简要分析囚为用 名义拉应力 控制裂缝宽度 的
9、方法适用于矩形、工字形、?形截面构 件,所以可以通过 对矩 形 截面 梁进 行分 析,找出用简单名义拉应力控制裂缝 宽度 的一般 规律?根据对一般 截面配筋情况的分析,可取?。? ? ,?,? ? ? ?,。,? ?,? ?。,则截面设 计 弯矩可通 过下式确定? ? ?。一二?由于使用弯矩通 常为设计 弯矩 的? ? 一? ? ,故可取?一? ?考虑到 预应 力 结 构 中预应 力 筋多为高强钢丝 和钢 纹线,它 们 的强度 标 准值介于? ? ! # %之 间,故有效预应力吓预估 值介于772 8 77 N/ nl n尹之 间,以常用的少1 5钢 绞线作 预应力筋(取a,一0.7 x0.7
10、 5沐f一772 N/ n二尹,f, =1O OON/mm“ )来建立用简单名义拉 应力控制裂缝 宽 度 的方法,不但基本卜反应了高强 钢丝、钢 纹线的有效 预应力和强度 水平,而且 对护 1 2钢绞 线、妒9钢纹线、碳 素钢丝作预应 力筋的 部分预应力硅结构构件的裂缝 控制是略偏于保守的.将 式(6)代人 fob xf,A,+f .月二,经 推导可得一DIf3 5fob l jf,一D:f,如 果 由式(8)计 算的月小于0.3%bh,则 取月,(8)二0.3%b l t 4 .5.确定A,后,便可通过式(6 )求得 预应力筋面积 再.从而推得与 某 一裂缝宽度相对应的简单名义拉应力表达式为
11、第6期郑文 忠等:后张预应力平板一柱结构实用设计方法的研究又一斋一争乃护一,。1+磊x l“ “。通过上 述 分析,可建立计算 简 单名义拉 应力 的程 序框图(图 2 ).2.3.2愉入 数据文件的形成将 硷 强 度等 级 分 别为c 40, c刁 5, cs山截面尺寸 分别 为150X 200, 1 50x刁 0 0, 200X600,300X800, 350X1000;最大裂缝宽度分别 为0.In,m,0.15mn、,0.20mn一,0.25nl n、的120根梁的凡,瑞,f。, b, h, 司,刀, a i与1,f,j,作 为输人数 据文件.2.3.3用简单名义拉应力控制裂缝宽度通 过
12、 对输出数 据文件进行 分析,可将与 最大 裂缝 宽度【 司相 对应 的 简单名义拉应 力瓦表达 为=刀c, f。 (10)式 中,a为拉应力折算系数,可由表3查得挤为截面高度修正系数,可 由表4查得.根 据 东南大学的 工程实践和研究 成果,与。一0.8汀。表3拉 应力折 算系数a图2计算简单名义拉应 力程序框图=0.05n、 n 、相对应 和简单名义拉应 力 为困(1 1)表4截面 高度 修正系数万张拉方式裂缝宽度 /m m0.10.150.20.25截面高度 /nl n、 (20 040060 0 )1000后张法先张法2.02.12.232.552.92.362.773.11.2(1.
13、3)1.158000.9(0.85) 08(0.75)注:当裂缝宽度 为0.2m m, 0.25mm时,取括号内值.2.4后 张部分预应力矽结构 构件裂缝 控制及验 算建议对高 强钢丝、钢 绞线 作预应力筋的后张预应力硅 结 构构 件提 出的 裂缝 控制 及 验算 建议见表5.这里需 要特别指 出,山于用 名义拉应力控制 裂缝 宽度的方法,不但 适用 于受 弯构 件,也适用于偏压构件,我国混 凝土结 构设计规范) ) (GB JIO一 89 )中受弯构 件和偏压 构 件裂缝宽度计算公 式也是 完 全相同 的.所以表5的裂缝 控制及验算建 议 对一般 截面尺寸、中 等 预应 力度以上、普通钢筋
14、配 筋率不小于0.3%的受弯构件和偏心受压构 件 都是适 用的.就 本文 而言这部 分 工作就是 为柱的裂缝 控制而展 开的.3预应力筋的合理选配板、柱 预应力筋用量应满足 l .幻:( l )对无粘 结预 应力硷 板,平 均 预 压应 力 不 宜 小于1.0N/ 2,也不宜大于3.S N/ n1 n产;(2 )在使用荷载下,板 梁硅边缘纤维 的压应 力不宜超 过o.s f。 ,东南大学学才民第24卷在预压 受 拉区中,边 缘纤维的 拉应力不应 超过0.6 7汀川 (3 )因柱外侧 暴露在 室外,柱宜满足 中等 侵蚀性环境下 的裂缝控制要求.表5后 张预应力矽 结 构构 件裂缝控 制及验 算建
15、议外部环境条件荷载作用组合裂缝控制建议抗裂验算建议低侵蚀性短期组合 司 (0Zon、 n 、,二一a, (2. 5 5队 环境长期组合司 (0.0 5mm、一 (。.8汀l b中等侵蚀性短期组合 司毛0 .1 0m m、一咔毛2.颐不.环境长期组合不 得 消 压一 (0高侵蚀性短期组合不得 消压一咔 (。环境长期组合不得消压几一 (。注:(l)万的取值由表4查得;( 2)低浸蚀性环境系指普通居住或办公建筑的内部,相对湿度大于6 0 %以上的时问每年不超过3个月;( 3)中等浸蚀性环境系指环境扣对湿度较高或有短期出现浸蚀性燕汽危险的建筑物的内部,不带高浓度侵蚀性气休的恶劣气候,普通土壤;(4)高侵蚀性环境系指含有少只酸、碱、盐的液体或大量含有氧的水、浸蚀性气休、授蚀性特别强的土壤、侵蚀性工业或海 洋大气的环境,( 5 )普通钢筋宜采用较小直径,且在满足保护层要求的情况下尽可能布置在受拉边缘或 受拉周边.3 .1对选 配 方 法的 简 要分 析 s
