某厂房多跨预应力混凝土框架梁设计
工业厂房中大跨度预应力混凝土梁的研究与应用
工业厂房中大跨度预应力混凝土梁的研究与应用发布时间：2021-06-16T11:15:44.080Z 来源：《建筑科技》2021年3月下作者：康亮亮梁广远[导读] 近年来，我国预应力混凝土运用越来越广泛，桥梁的施工技艺也随之在不断进步，路桥建设也已成为我国建设领域较为重要的建设项目，在我国基础的建设之中也有着十分重要的地位。
它缩短了货物运输的距离，使我国的运输效率得到了大幅度的提高，因此越来越多的桥梁施工技艺被发掘和运用，本文就大跨度的桥梁施工过程所应用的技术原理以及项目施工的控制方法进行分析和探讨，并对混凝土预应力桥梁建设等问题进行分析。
天津市中国五冶集团有限公司天津分公司康亮亮梁广远 300180摘要：近年来，我国预应力混凝土运用越来越广泛，桥梁的施工技艺也随之在不断进步，路桥建设也已成为我国建设领域较为重要的建设项目，在我国基础的建设之中也有着十分重要的地位。
它缩短了货物运输的距离，使我国的运输效率得到了大幅度的提高，因此越来越多的桥梁施工技艺被发掘和运用，本文就大跨度的桥梁施工过程所应用的技术原理以及项目施工的控制方法进行分析和探讨，并对混凝土预应力桥梁建设等问题进行分析。
关键词：工业厂房；大跨度预应力混凝土梁；研究；应用引言新中国成立之初，就开始引进预应力混凝土技术，广泛应用于生产工业厂房的一些重要结构支架和其他建筑物的支撑构架。
在发展初期，由于技术的制约，生产的成本较高，这项预应力混凝土技术没有广泛得到使用。
随着科技和生产的不断发展，大量高大建筑物如雨后春笋般涌现了出来，仅仅靠预应力混凝土技术已经无法满足生产力发展的需求，在这个时候，我国的高强钢材得到了迅速发展，为高大建筑物奠定了基础。
1大跨度预应力混凝土梁结构概述 1.1预应力混凝土转换梁结构的概述我国高层建筑的增多，以及高层建筑功能的多样化已经成为未来的一种发展趋势，这种发展趋势也为我国高层建筑的施工提出了更高的要求，尤其是在钢筋混凝土梁的施工上。
预应力框架梁设计流程
预应力框架梁设计流程英文回答：The design process of prestressed concrete beam can be divided into several steps. Here is a general outline of the design process:1. Determination of design loads: The first step is to determine the design loads that the prestressed concrete beam will be subjected to. This includes dead loads, live loads, and other applicable loads such as wind or earthquake loads.2. Selection of cross-section: Based on the design loads, the appropriate cross-section of the prestressed concrete beam needs to be selected. This involves considering factors such as span length, serviceability requirements, and aesthetic considerations.3. Calculation of prestressing force: The prestressingforce is calculated based on the design loads and the desired deflection criteria. This involves considering the elastic properties of the materials used and the desired level of prestress.4. Design of reinforcement: In addition to prestressing, reinforcement is also provided in the prestressed concrete beam to resist the remaining loads. The reinforcement is designed to ensure that it can handle the tensile forcesthat are not taken care of by prestressing.5. Analysis and verification: The prestressed concrete beam is analyzed and verified using structural analysis methods to ensure that it meets the design requirements. This includes checking for strength, deflection, and other performance criteria.6. Detailing: Once the design is finalized, the prestressed concrete beam is detailed. This involves specifying the location, size, and spacing of prestressing tendons, reinforcement bars, and other details necessaryfor construction.7. Construction: The final step is the construction of the prestressed concrete beam according to the design specifications. This includes placing the tendons, casting the concrete, and curing the beam.中文回答：预应力混凝土梁的设计流程可以分为几个步骤。
预应力混凝土框架梁的设计方法
预应力混凝土框架梁的设计方法一、引言预应力混凝土框架梁是一种广泛应用于建筑结构中的构件，具有优异的承载能力和耐久性。
预应力混凝土框架梁的设计是一项复杂的工作，需要综合考虑多个因素，如荷载、材料、施工等。
本文将介绍预应力混凝土框架梁的设计方法，以供读者参考。
二、设计荷载预应力混凝土框架梁的设计荷载包括常规荷载和特殊荷载两种。
1. 常规荷载常规荷载包括自重、活载和风载。
其中，自重是指梁自身重量，一般按材料密度和截面尺寸计算；活载是指车辆、人员等在梁上行走时产生的荷载，一般按照规范要求计算；风载是指风对建筑物产生的荷载，一般按照规范要求计算。
2. 特殊荷载特殊荷载包括地震荷载和温度荷载。
地震荷载是指地震时产生的荷载，一般按照规范要求计算；温度荷载是指温度变化引起的荷载，一般按照规范要求计算。
三、截面设计预应力混凝土框架梁的截面设计应满足强度、刚度、耐久性和美观等要求。
1. 强度要求强度要求是指梁在承受荷载时，不发生破坏或超限变形。
强度设计应考虑以下几个方面：（1）受弯承载力受弯承载力是指梁在弯曲时的承载能力。
它与预应力钢筋的预应力大小、混凝土强度、截面尺寸和受力状态等因素有关。
受弯承载力计算应满足规范要求。
（2）剪切承载力剪切承载力是指梁在受到剪力作用时的承载能力。
它与混凝土强度、截面尺寸和受力状态等因素有关。
剪切承载力计算应满足规范要求。
（3）轴心承载力轴心承载力是指梁在受到轴向压力作用时的承载能力。
它与混凝土强度、截面尺寸和受力状态等因素有关。
轴心承载力计算应满足规范要求。
2. 刚度要求刚度要求是指梁在承受荷载时，不发生过度变形或振动。
刚度设计应考虑以下几个方面：（1）截面惯性矩截面惯性矩是指梁截面对弯曲产生阻力的能力。
它与截面形状和尺寸有关。
截面惯性矩计算应满足规范要求。
（2）刚度系数刚度系数是指梁在受力状态下的刚度。
它与截面惯性矩、长度、受力状态和材料性质有关。
刚度系数计算应满足规范要求。
3. 耐久性要求耐久性要求是指梁在使用寿命内，不发生裂缝、腐蚀或劣化等现象。
预应力混凝土框架梁张拉计算例题
图 4-2 张拉与锚固阶段曲线预应力筋沿长度方向建立的应力
注：实线为两端张拉：虚线为一端张拉
6) 预应力筋的张拉伸长值应按式 4-2 分段计算。
从 C 到 D 点段的预应力筋伸长值：
Δ L CD
= Pm ⋅ L CD ＝ σ m ⋅ L CD
Ap ⋅ Es
ES
= (1252 + 1177 ) × 6347 2 × 1 . 95 × 10 5
= 39 . 5 ( mm )
其他各段的预应力筋伸长值见表 7.6。 采用两端同时张拉时，预应力筋的总伸长值为 224mm，每台千斤顶张拉速度宜同步，使 两端张拉伸长值基本一致。若先在一端张拉锚固后再在另端补拉，补拉时的张拉伸长值应是 两者之差，本例补拉时伸长值为 21mm。 7) 预应力筋张拉伸长值的控制 量测张拉伸长值是在预应力筋建立初应力之后，曲线束初应力宜取 20％σcon，则实际 采用的张拉程序为：0→0.2σcon（量测初读数）→σcon (量测终读数)。张拉时实际伸长 值应与计算伸长值进行校核，其相对偏差应控制在±6％范围内，合格率应达到 95％，且最 大偏差不应超过±10％。 预应力筋从 0.2σcon 张拉至σcon 时实际量测的伸长值： 最大值（＋6％）：224×（1－0.2）×(1＋6％)＋C=190＋C 最小值（－6％）：224×（1－0.2）×(1－6％)＋C=168＋C 若量测的伸长值超出此允许值应暂停张拉，分析原因并采取措施予以调整后，方可继续 张拉。 设：预应力筋从 0.2σcon 张拉至σcon 时实际量测伸长值ΔL1＝198mm，C＝8mm（设工 具锚夹片内缩和千斤顶内钢绞线伸长各为 2mm）。 则实际伸长值可按下式计算：
0
9.4
26.8
1．0σcon 1276 42.2
三跨预应力混凝土连续箱梁桥设计
1.1.2工程概况....................................................7
1.1.3地基评价....................................................8
1.2设计资料.......................................................8
The third steps is to calculate the loss of pre-stressing and secondary force due to pre-stressing, first dead loads and temperature, bearing displacement, and so on.
3.3桥梁设计荷载..................................................18
大跨度型钢混凝土梁板屋盖设计
大跨度型钢混凝土梁板屋盖设计摘要：随着经济的不断发展，以及功能需求的不断提升，越来越多的大跨度结构形式在各种建筑设计中出现。
按照GB50011-2010建筑抗震设计规范的要求，跨度大于18 m的框架为大跨度框架。
解决大跨度屋面结构有许多方法，如采用钢结构、预应力混凝土梁板结构或者是型钢混凝土梁板结构等。
各种结构形式有各自的特点和要求。
预应力框架主梁的经济跨度为15m～25m，梁跨高比15～20。
在该跨度范围内采用预应力混凝土，可解决大跨度梁的抗裂、挠度问题，扩大柱网，形成大空间，提高建筑物的使用功能。
关键词：大跨度结构；型钢混凝土梁板；屋盖设计前言高层建筑和大跨度建筑是近代经济发展和科学技术进步的产物。
随着经济的发展，人口向城市集中，造成城市用地紧张，促进了高层建筑的发展。
而随着人们物质和精神文明建设的发展，各类公共建筑也不断涌现，这又促进了大跨度建筑的发展。
这两类建筑都具有自重较大，结构构件受力较大，抗震性能要求较高的特点，而型钢混凝土结构相对于传统的钢筋混凝土结构，能更好地适应这些要求，因而在近些年来得到快速的发展。
型钢混凝土结构，又称钢骨混凝土结构或劲性钢筋混凝土结构，它是指梁、柱、墙、筒体等杆件或构件，以型钢为骨架，外围包以钢筋混凝土所形成的组合结构。
使用的型钢可分为实腹式和空腹式两大类：实腹式型钢构件可由型钢或钢板焊成，常见的截面有I、H形等，也有矩形及圆形钢管。
空腹式构件的型钢一般由缀板或缀条连接角钢或槽钢组成。
空腹式型钢比较节约钢材，但制作费用较高，抗震性能相对较差，目前应用不多。
实腹式型钢由于制作简便、承载力大，因此被广泛应用。
1型钢混凝土结构的优缺点1.1与钢筋混凝土构件相比较，型钢混凝土结构具有以下特点：（1）整体工作—型钢骨架与外包钢筋混凝土形成整体，共同受力。
（2）截面尺寸小—钢筋混凝土构件受到自重和配筋率限值的制约，提高承载力和刚度的唯一途径是加大截面尺寸；而型钢混凝土构件可以利用设置较大截面的型钢参与共同受力，承载力相同，截面面积可以大大减小。
2024年注册结构工程师-专业考试(一级)考试历年真题摘选附带答案
2024年注册结构工程师-专业考试（一级）考试历年真题摘选附带答案第1卷一.全考点押密题库(共100题)1.(单项选择题)(每题 1.00 分) 某门式刚架单层厂房基础，采用的是独立基础。
混凝土短柱截面尺寸为500mm×500mm；与水平力作用方向垂直的基础底边长l=1.6m。
相应于荷载效应标准组合时，作用于短柱顶面上的竖向荷载为Fk，水平荷载为Hk。
已知基础采用C30混凝土，基础底面以上土与基础的加权平均容重为20kN/m3，其他参数均如图5-29中所示。
假定基础底边缘最小地基反力设计值为20.5kPa，最大地基反力设计值为219.3kPa，基础底面边长b=2.2m。
则基础Ⅰ—Ⅰ剖面处的弯矩设计值最接近于（）kN·m。
A. 45B. 55C. 68.5D. 752.(单项选择题)(每题 1.00 分) 无筋砌体结构房屋的静力计算，下列关于房屋空间工作性能的表述何项不妥？A. 房屋的空间工作性能与楼（屋）盖的刚度有关B. 房屋的空间工作性能与刚性横墙的间距有关C. 房屋的空间工作性能与伸缩缝处是否设置刚性双墙无关D. 房屋的空间工作性能与建筑物的层数关系不大3.(单项选择题)(每题 1.00 分) Ⅰ．验算软黏土地基基坑隆起稳定性时，可采用十字板剪切强度或三轴不固结不排水抗剪强度指标；Ⅱ．位于复杂地质条件及软土地区的一层地下室基坑工程，可不进行因土方开挖、降水引起的基坑内外土体的变形计算；Ⅲ．作用于支护结构的土压力和水压力，对黏性土宜按水土分算计算，也可按地区经验确定；Ⅳ．当基坑内外存在水头差，粉土应进行抗渗流稳定验算，渗流的水力梯度不应超过临界水力梯度。
试问，依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）的有关规定，针对上述主张正确性的判断，下列何项正确？（）A. Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ正确B. Ⅰ、Ⅲ正确；Ⅱ、Ⅳ错误C. Ⅰ、Ⅳ正确；Ⅱ、Ⅲ错误D. Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ正确；Ⅲ错误4.(单项选择题)(每题 1.00 分) 某矩形截面钢筋混凝土构件，截面b×h＝300mm×500mm，混凝土强度等级为C30。
预应力混凝土框架结构“强柱弱梁”设计方法研究
预应力混凝土框架结构“强柱弱梁”设计方法研究∗张耀庭;杨力;张江【摘要】针对预应力混凝土框架梁设计方法的特殊性，本文以8度区(0.2 g)抗震等级为二级的多层多跨预应力混凝土框架结构为例，研究规范对预应力混凝土框架结构柱端弯矩增大系数取值的合理性，提出以梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩的方法进行预应力混凝土框架结构设计.分别以梁端地震组合弯矩和梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩设计8榀预应力混凝土框架，在OpenSees中建立其基于纤维梁柱单元的数值分析模型，并对其进行静力弹塑性分析与动力时程分析.研究表明：按现行规范设计的预应力混凝土框架结构，在罕遇地震下底层柱端出铰严重，提高其柱端弯矩增大系数，可以有效地改善结构屈服机制；04规程中柱端弯矩增大系数的取值偏小，规程修订时应给予适当提高，对抗震等级为二级的预应力混凝土框架结构，其柱端弯矩增大系数的取值≥2.0；本文建议二级 PC 框架按梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩，其取值为1.4.%For the particularity of design method of prestressed concrete frame beam,this paper took a prestressed concrete frame structure in the 8-degree (0.2g)seismic grade district as an example to study the rationality of moment amplification factors at column ends in the current code,and a design method that the prestressed concrete frame columns could be designed on the basis of the actual seismic flexural moment of the beam was also proposed.Eight prestressed concrete frames were designed according to the combined moment and actual seismic flexural moment.The static elasto-plastic analysis and dynamic elas-tic-plastic analysis were then carried out for the frame structures in OpenSees using fiber elements.Re-search shows thatthe prestressed concrete frame designed by using the current code has serious hinges at the first floor columns under rare earthquake.The seismic performance of yield failure mechanism of the structures was effectively improved with the increment of the factor.Moreover,as the value of moment amplification factors at column ends is low in 04 specification,it should be improved in the new specifica-tion.This paper recommends that for the prestressed concrete frame with second level seismic require-ment,the moment amplification factors at column ends should be increased in the revision of code for seis-mic design of prestressed concrete structures,and on the basis of the combined moment at beam ends,the factor should be higher than 2.0,while on the basis of the actual seismic flexural moment,the factor should be 1.4.【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(044)001【总页数】12页(P65-76)【关键词】强柱弱梁;抗震设计;预应力混凝土框架;Pushover分析;屈服机制【作者】张耀庭;杨力;张江【作者单位】华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉 430074;华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉 430074;华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TU378“强柱弱梁”是在结构抗震设计时使柱端弯矩强于同一节点的梁端弯矩，结构在遭遇强烈地震作用时，梁端会先于柱端屈服，耗散地震能，从而减小柱发生破坏的可能性，降低结构发生整体倒塌的概率[1].为了使框架结构具有足够的变形与耗能能力及合理的破坏机制，各国规范[2-5]都给出了相关的计算方法和构造要求，以实现“强柱弱梁”的延性要求.我国规范[6-8]针对不同抗震等级的框架，采用不同的柱端弯矩增大调整方法来提高柱抗弯承载力，对于一级的框架结构按梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩.对比各国规范“强柱弱梁”的措施发现，中国规范取值偏低[9].因此，在一定程度上改进我国规范“强柱弱梁”的设计方法，有助于提高框架结构的抗震性能[10].我国规范进行预应力混凝土框架结构的设计时，其设计方法存在特殊性，即预应力梁按抗裂要求配置预应力筋，由预应力度配置非预应力筋，并非按梁端地震组合弯矩进行预应力梁配筋[11].针对这样的设计，有关文献指出：梁内仅预应力筋就基本可以满足各种荷载组合下的受弯承载力，甚至还有富余[12]，若再考虑梁内普通纵筋和现浇楼板内同方向钢筋的影响，则预应力梁在该处的受弯承载力，将远大于各种内力组合所要求的承载力[13].由此可知，04规程中，按梁端组合弯矩调整柱端弯矩的设计方法[14-15]是否合理，柱端弯矩增大系数的取值[16-17]是否恰当，均需要进一步研究.众所周知，指导预应力混凝土抗震设计的《预应力混凝土结构抗震设计规程》(简称04规程)是以GB50011-2001(简称01抗震规范)为基础编写的，然而在抗震实施新规范的情形下，与之相对应的预应力混凝土抗震设计规程，则并未修订.这就给抗震设防区的预应力混凝土框架结构的设计，带来一系列麻烦：按04规程设计时，是否需要提高柱端弯矩增大系数？直接采用GB50011-2010(简称10规范)中的系数进行设计是否合理？为了保证新建PC框架的使用安全，有必要进一步研究柱端弯矩确定方法的合理性，及其对多层预应力混凝土框架抗震能力与耗能机制的影响.为此，本文首先参照10规范中二级框架柱端弯矩增大系数的取值，探讨抗震等级为二级的PC框架柱端弯矩增大系数的合理取值，同时参考10规范中抗震等级为一级的框架结构设计方法，提出以梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩的方法，并对该调整系数的合理取值进行研究.即分别以梁端地震组合弯矩与梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩，共设计8榀预应力混凝土框架结构(每种4榀)，在OpenSees中建立其基于纤维梁柱单元的数值分析模型，对其进行Pushover分析与动力弹塑性时程分析，通过计算结果的对比分析，研究预应力混凝土框架结构柱端弯矩调整系数的合理取值及其对结构抗震性能的影响，并探讨预应力混凝土框架结构“强柱弱梁”设计时，以梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩设计方法的可行性.如上所述，本文设计8榀三层两跨预应力混凝土框架，抗震设防烈度为8度(0.2g)，设计地震分组第一组，Ⅱ类场地.根据抗震规范，场地特征周期是0.35 s，结构抗震等级为二级，阻尼比取为0.03.结构的梁、柱混凝土强度等级为C40，纵筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB300钢筋.框架梁预应力筋采用四段二次抛物线形，选用Φs15.2高强低松弛钢铰线，其抗拉强度标准值是1 860 MPa，预应力筋线性布置见图1.屋面、楼层板厚均取120 mm，经计算楼面恒荷载取4.65 kN/m2，活荷载取6.0 kN/m2，楼面梁上线荷载取10 kN/m，屋面恒载取7.15 kN/m2，活荷载取为2.0 kN/m2，屋面梁上线荷载取2.5 kN/m.由于全国各地基本风压范围差别较大，并且风荷载在多层结构中一般不起控制内力作用，对配筋量的影响不大，所以在本文的框架结构设计中均没有考虑风荷载.通过计算最终确定结构的平面布置及主要构件尺寸分别见图2和图3.预应力混凝土框架结构设计时，先在PKPM中对整体框架建模，按照三级抗裂等级进行预应力梁设计，裂缝控制宽度为0.2mm.由于结构平面布置规则，选取中间C轴上的框架进行分析.8榀框架模型的设计原则如下：1)首先依据04技术规程，采用增大梁端地震组合弯矩得到柱端弯矩的方法，设计出框架YKJ01，其柱端弯矩增大系数参考10规范二级框架结构的取值1.5；在YKJ01的基础上，分别提高柱端弯矩增大系数至1.8，2.0，2.4，设计出框架YKJ02，YKJ03和YKJ04.2)根据梁端实配钢筋计算梁端实际抗弯承载力∑Mbua，以∑Mbua作为梁端弯矩调整柱端弯矩，柱端弯矩调整系数分别取1.0,1.1,1.2和1.4，设计出另外4榀框架，即：YKJ05～YKJ08，详见表1.经计算与验算，8个框架的预应力度、裂缝宽度、挠度、轴压比等均满足相关规范与规程的要求，各框架柱的配筋信息见表2.本文以OpenSees[18]软件为平台，建立各平面框架的有限元模型.采用杆系模型，在建模过程中，不考虑填充墙和楼板作用，梁柱节点按固结处理，混凝土采用Concrete01材料，不考虑混凝土受拉，考虑箍筋约束对核心混凝土加强作用，其本构采用Kent-Scott-Park本构模型，表3给出梁柱保护层混凝土及核心混凝土本构模型参数；HRB400钢筋采用Steel02材料，其本构采用基于Menegotto-Pinto 的钢筋本构模型；预应力筋采用考虑捏拢效应、卸载刚度退化的单轴Hysteretic材料.梁柱截面采用纤维截面，截面纤维划分如图4所示.柱考虑P-Delta效应，梁、柱及预应力筋均采用非线性梁柱单元(dispBeamColumn)，每根梁划分为12个单元，底层柱划为5个单元，其他层柱划为4个单元，梁、柱每个单元积分点分别为3个和5个；不考虑节点破坏和钢筋滑移；预应力筋与梁之间采用刚臂单元连接，增大刚臂单元的刚度来保证预应力筋单元与钢筋混凝土单元之间连接，不考虑粘结滑移.PKPM与OpenSees计算YKJ01前三阶自振周期发现，周期误差均较小，一定程度上说明本文所建立的预应力混凝土框架模型的准确性.如表4.静力弹塑性(Pushover)分析是结构在预先假定的一种侧向荷载作用下，考虑结构各种非线性因素，逐步增加侧向荷载，直至结构达到控制位移.该分析可以预测结构和构件在给定的地震作用下的峰值响应和抗震性能，是结构抗震能力分析的主要方法[19].本节通过OpenSees对8个预应力混凝土框架进行Pushover分析，侧向荷载采用倒三角加载模式，结构控制目标位移取结构高度1/50.3.1 框架能力曲线图5和图6分别给出YKJ01-YKJ04和YKJ05-YKJ08框架Pushover分析顶点侧移与基底剪力曲线.从图中发现，按照二级框架设计方法设计的PC框架，随着柱端抗弯能力级差的增大，框架最大基底剪力增大，基底抗侧能力增强，而且推覆曲线后期会有下降阶段，说明结构进入塑性阶段后，结构变形继续增大，但基底承受剪力减小.依据实配钢筋后的梁端抗震受弯承载力调整柱端弯矩的方法所设计PC框架，呈现相同趋势.YKJ02和YKJ05最大基底剪力分别为218 1 kN，203 5 kN，采用∑Mc=1.0∑Mbua确定柱配筋的框架，其抗侧能力增强幅度甚至超过∑Mc=1.8∑Mb配筋的框架.3.2 塑性铰分布及屈服机制本文定义梁纵向受拉钢筋屈服为梁塑性铰形成时刻，柱纵向受拉钢筋屈服或者保护层混凝土达到极限压应变点为柱塑性铰形成时刻[20].图7给出各框架Pushover分析杆端形成塑性铰机制，图中数字表示杆件形成塑性铰顺序.从图中看出，最先出铰位置为底层中柱柱脚，参照10抗震规范设计的PC框架底层柱上下端均出铰，梁端出铰较少，为底层屈服机制，结构抗侧移能力较差.增大柱端弯矩调幅系数，底层中柱柱底仍然最先出铰，但其它柱端塑性铰推迟出现，底层梁端陆续出现塑性铰，呈现柱底和梁端出铰的混合屈服机制.为进一步探讨不同柱端弯矩调整方法对预应力混凝土框架抗震性能的影响，本文在OpenSees中，对8个框架进行动力弹塑性时程分析.4.1 地震波选取根据规范要求，选择3条实际强震记录和1条人工模拟地震波，利用意大利SeismoSoft公司研发的SeismoMatch与SeismoArtif程序进行地震波的选择与人工波的拟合[21]，地震波相关参数见表5.各地震动加速度时程曲线见图8，图9给出了所选地震波的加速度反应谱及平均反应谱，从中可看出所选地震波在理论上比较吻合频谱匹配的选波原则.选择地震波后，首先对YKJ01按8度区多遇地震(amax调整到70 cm/s2)输入4条地震波进行计算，然后对每榀框架按罕遇地震(amax调整到400 cm/s2)输入地震波计算分析，分析时采用瑞雷阻尼矩阵.计算预应力框架YKJ01在多遇地震作用下结构的底部剪力，并与反应谱计算结果进行对比，见表6.可以发现：满足规范规定单条时程计算的结构底部剪力不小于振型分解法计算结果的65%，多条时程曲线下底部剪力平均值不低于振型分解法计算结果的80%，进一步表明所选地震波满足规范要求.4.2 模拟结果及分析8个框架在ImperialValley地震波作用下响应较大，LomaPrieta和人造波RG-3下框架响应较接近，而在ChiChi波下结构响应相对较小.4.2.1 楼层侧移图10给出各预应力混凝土框架结构楼层侧移曲线，并给出各框架在4条罕遇地震动作用下楼层侧移平均值曲线.从楼层侧移平均值曲线可知，分别按照梁端弯矩组合值和梁端实际抗弯能力设计的框架，随着调整系数的增大，各楼层层间侧移呈现减小的趋势，说明提高柱端弯矩增大系数，能提高预应力混凝土框架结构抗侧能力.4.2.2 层间位移角图11为8个PC框架各层在地震作用下最大层间位移角及各框架最大层间位移角平均值曲线.由图看出：所有框架最大层间位移角均满足规范规定弹塑性层间位移角0.02限值的要求，而且按规范设计PC框架底层层间位移角最大，为结构薄弱层，但是随着柱端弯矩增大系数的增大，底层层间位移角呈现减小趋势，第二层层间位移角有增大趋势，某些框架甚至出现在某条地震波下，二层层间位移角大于底层层间位移角的情况.可见，增大柱端弯矩系数，对预应力混凝土框架底层为薄弱层现状在一定程度上有改善，使框架下面两层最大层间位移角趋于均匀，提高了结构抗震性能.4.2.3 塑性铰分布为了说明不同柱梁抗弯能力级差措施对梁柱端塑性转动的不同控制效果，本文给出8个PC框架在Imperial Valley罕遇地震波下框架各杆件端部在整个时程过程中塑性铰出现顺序，梁柱塑性铰定义方法采用与静力弹塑性分析相同的定义，图12中数字表示出现塑性铰顺序.根据图12的塑性铰分布，结合其他3条地震波下的框架反应特性(限于篇幅，未列出)可以发现，不同柱端弯矩增大系数下框架塑性铰机构控制效果分别为：1)预应力混凝土框架YKJ01梁端没出现塑性铰，底层柱上下端全部出现塑性铰，中柱全部出绞，为典型的层间屈服机制，底层为薄弱层首先屈服，底层屈服会导致结构整体倒塌，结构抗震性能较差，与静力弹塑性分析结论一致.充分说明参照10抗震规范设计的PC框架柱端弯矩增大系数取值较小，未能实现罕遇地震下梁铰耗能为主的屈服机制，有必要进一步提高.2)用∑Mc=1.0∑Mbua确定柱配筋的YKJ05框架，其柱抗弯能力增强幅度接近按∑Mc=1.8∑Mb确定柱配筋的YKJ02框架，从图中YKJ02和YKJ05框架的塑性铰分布情况可见，这两榀框架塑性铰控制效果相近.虽然仍有一系列柱端出现塑性铰，但梁端也陆续出现塑性铰，底层薄弱层现象已经消失，而且推迟了柱端塑性铰出现的时间.说明提高柱端弯矩增大系数，在一定程度上改善了结构出铰机制，但改善效果并未达到规范设计希望出现的梁铰破坏机制.3)按照梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩的方法，以∑Mc=ηc∑Mbua作为柱端设计依据时，当柱端系数ηc达到1.4时，结构在罕遇地震下除底层柱底外，其他塑性铰出现在梁端，属于较为理想的塑性铰破坏机制；若采用∑Mc=ηc∑Mb作为柱端弯矩设计依据，则ηc达到2.4才能实现类似的塑性铰破坏机制，此时中间层柱端仍出现部分塑性铰，但该柱端转动较小.在其他3条地震波作用下，这两榀框架的总体反应与ImperialValley波类似，不再详述.说明以梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩设计的PC框架，柱端弯矩调整系数达到1.4时，该框架在4条罕遇地震作用下均出现理想“梁铰机构”.4)对8榀框架在4条罕遇地震下分析发现，底层柱底都会出现塑性铰，说明底层柱底设计时有必要对该弯矩增大系数进一步提高.4.2.4 ∑Mb与∑Mbua影响因素分析∑Mb与∑Mbua之间的差异主要由以下几方面造成：1)预应力梁端钢筋并不是由梁端抗震组合弯矩确定，预应力筋由施工阶段及使用阶段裂缝宽度控制，非预应力筋由规范规定预应力度控制，导致所配钢筋面积高于按承载力计算截面配筋；2)材料设计值与材料标准值之间的差别；3)梁端实配钢筋与计算截面配筋之间的差别，设计严格按5%考虑.为了进一步说明∑Mb与∑Mbua之间的差异，以YKJ01框架为例，计算框架各节点处的∑Mbua/∑Mb如表7所示.∑Mbua/∑Mb直接揭示按∑Mb和按∑Mbua调整柱端弯矩的差异，从表7中可以发现，在边节点处，∑Mbua/∑Mb比值接近1.5，在中节点处，该比值超过1.8.由于各层梁配筋相同，∑Mbua值相同，而不同楼层地震作用力不同，上部楼层地震弯矩偏小，∑Mbua/∑Mb比值随着楼层上升而增大.本文对按不同柱端弯矩调整方法设计的预应力混凝土框架进行非线性分析，得到PC框架实现理想抗震性能的柱端弯矩调整系数取值.结合静力弹塑性分析和非线性时程分析得出结论为：1)梁端实际抗弯承载力∑Mbua远高于梁端弯矩组合设计值∑Mb主要原因是，设计时梁端预应力筋及普通钢筋按抗裂要求配置，导致梁端钢筋超配，提高了梁的抗弯能力.2)静力弹塑性分析和动力时程分析均表明，参考10抗震规范设计PC框架，在罕遇地震作用下，底层柱两端均出现塑性铰，为典型层间屈服机制，结构抗震性能较差.说明10抗震规范规定ηc取值1.5较小，而04预应力规程是在01抗震规范基础上调整取值1.4，这两个取值均偏小，有必要对04预应力规程重新修订并进一步提高该值.3)提高柱端弯矩增大系数后，结构底层柱底出铰情况没有改善，但梁端逐渐出铰，结构屈服机制由“层间屈服机制”变为“混合屈服机制”，表明提高柱端弯矩增大系数，能够一定程度改善PC框架结构屈服破坏机制，有利于结构形成规范期望出现的塑性铰耗能机制.4)通过本文分析发现，对抗震等级为二级的预应力混凝土框架结构进行抗震设计时，为了使结构实现“混合耗能机制”，按照梁端组合弯矩值∑Mb进行调幅，建议柱端弯矩增大系数取值高于2.0.5)进行预应力混凝土框架结构“强柱弱梁”设计时，本文可以按梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩的设计方法.比如，针对抗震等级为二级的预应力混凝土框架结构，柱端弯矩按梁端实际抗弯承载能力方法进行调整时，其调整系数取值1.4.对其它抗震等级的预应力混凝土框架结构，我们将在后续进一步的研究工作中，给出其合理取值范围.【相关文献】[1] 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混凝土框架梁体外预应力加固施工工法(2)
混凝土框架梁体外预应力加固施工工法混凝土框架梁体外预应力加固施工工法一、前言混凝土框架梁是工业建筑和民用建筑中常见的承重结构，但由于物理力学特性以及长期使用导致的老化等原因，其承载能力会逐渐下降。
为了增强梁的承载能力和延长使用寿命，需要采取一些加固措施。
混凝土框架梁体外预应力加固施工工法是一种常用的加固方法，本文将对该工法进行详细介绍。
二、工法特点混凝土框架梁体外预应力加固工法的特点主要包括以下几点：1. 可在不破坏梁原有结构的情况下进行加固，避免了对原结构的二次损伤。
2. 可根据梁的实际情况和需求进行设计和施工，灵活性较高。
3. 预应力技术能够有效地改善结构的力学性能，提高梁的承载能力和抗震性能。
4.工期短、施工方便，能够迅速提升工程进度。
三、适应范围混凝土框架梁体外预应力加固施工工法适用于各种已经建成使用的混凝土框架梁结构，包括工业建筑、民用住宅、商业建筑等。
对于老化、受力不均匀或需要承受更大荷载的梁结构，该工法尤为适用。
四、工艺原理混凝土框架梁体外预应力加固工法的原理基于以下两个方面：1. 预应力技术原理：通过施加预应力，使加固后的混凝土框架梁处于压应力状态，使其受力更加均匀，提高整体的承载能力和抗震性能。
2. 外加钢板原理：在梁的外侧加固钢板，形成一个整体结构，通过钢板的强度和刚度提供额外的受力能力。
五、施工工艺1. 施工准备：包括现场布置、材料准备、设备检查等。
2. 钢板安装：根据设计的加固要求，在梁的两侧安装预制的钢板，通过螺栓或焊接与梁连接。
3. 预应力制作及张拉：根据设计要求，在钢板上预置预应力筋，并通过张拉设备对预应力筋施加预应力。
4. 浇筑保护层：在预应力筋张拉完成后，在钢板与混凝土梁之间浇筑保护层，保护预应力筋免受外界环境侵蚀。
5. 后续处理：包括保养养护、检测验收等。
六、劳动组织混凝土框架梁体外预应力加固施工工法的劳动组织需要包括项目负责人、施工技术人员、预应力技术人员、钢板安装人员等，他们分工合作，负责工程的组织协调和施工实施。
某大跨度框架结构方案比选及设计
某大跨度框架结构方案比选及设计摘要：对某大跨结构分别采用普通混凝土梁、型钢混凝土梁及预应力混凝土梁三种方案进行对比，从结构合理性、对建筑影响以及施工复杂程度等方面进行评价，比选出适合该工程的结构方案，并且验算了局部穿层柱的屈曲稳定性及楼层大跨部位的舒适度。
结果表明该工程设计是安全合理的。
关键词：大跨结构，预应力，屈曲，舒适度前言随着社会经济和建筑设计理念的发展，现代建筑造型呈现出多样化、复杂化，因此对于结构设计要求也越来越高。
尤其在一些特定功能如体育场馆、阶梯教室、影院等建筑中，为了满足使用要求或观感更为舒服，抽柱形成的大跨结构屡见不鲜。
对于大跨结构，根据建筑相关要求、方案合理性、经济性以及施工工期等因素，可采用普通钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、型钢混凝土梁以及钢结构等设计方案。
普通钢筋混凝土梁适用于跨度较小的情况。
当梁跨度较大时，采用普通混凝土梁会可能引起梁下净高不足，且随跨度越来越大，结构本身自重所占总荷载比重较大，合理性较差。
预应力混凝土梁可根据弯矩图形状，选择合适的线形，利用预应力筋产生的反拱效应和自身的高强度，在一定跨度范围内，能很好解决裂缝和挠度问题。
型钢混凝土梁采用内置型钢外包钢筋混凝土形式，因钢材弹性模量大，具有相对较大的刚度，也可用于大跨结构设计。
对于跨度超过35m或者荷载很大时，采用实腹式结构时，自重在荷载中占比较大，此时采用钢桁架等形式较为合理，但其节点构造复杂，施工水平、防火等一系列问题均应考虑。
不同的方案各有优缺点，须针对不同的项目情况和设计条件进行方案比选，才能选出合理的设计方案。
项目简介本工程位于南京市，4层框架结构，长77.2m，宽21.3m，各层层高分别为4.2m，3.8m，3.8m，4.5m。
钢筋混凝土框架结构，丙类建筑，地震设防烈度为7度0.1g，地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ 类，抗震等级为三级，大跨框架为二级。
基本风压为0.4 kN/m2，基本雪压为0.65kN/m2。
预应力混凝土梁-型钢混凝土柱的新型框架结构设计与施工关键技术
为了充分挖掘型钢混凝土(steel reinforced concrete) 结构、预应力混凝土(pre-stressed concrete)结构的优
势，本文提出了一种新的框架结构形式，即预应力混凝土
(PC)梁■型钢混凝土 (SRC)柱的结构形式，对它的设计
方法和施工要点进行研究。
1 PC梁-SRC柱框架设计方法 1.1 PC梁的设计步骤
L结构
工 STRUCTURE CONSTRUCTION
预应力混凝土梁-型钢混凝土柱的新型框架结构 设计与施工关键技术
顾征宇I 潘钻峰2
1.上海烟草集团有限责任公司
杨毅超I 朱亚智2
葛雄2
沈雷鸣'
上海 200082 ; 2.同济大学土木工程学院上海 200092
摘要：根据工程实际，研究了预应力混凝土( PC )梁-型钢混凝土( SRC )柱框架结构设计方法，并用Pushover分析工
1)梁的纵向钢筋可采取双排钢筋等措施尽可能使节点
贯通，其余纵向钢筋可在柱内型钢腹板上预留贯穿孔，型
钢腹板截面损失率宜小于腹板面积的25%；当必须在柱内
建筑施工•第41卷•第6期 1045!
预应 鼎匙、蠱轟轟鳖］謠香落鬆膏设常号醫亨學键技术
图3钢短梁搭接
I_____________
图4钢短梁焊接
型钢翼缘上预留贯穿孔时，宜按柱端最不利组合的弯矩、 轴力验算预留孔截面的承载能力，不满足承载能力要求
预应力混凝土梁的设计方法己比较成熟，可以参照
JGJ 140—2004《预应力混凝土结构抗震设计规程》和 JGJ 369-2016《预应力混凝土结构设计规范》为设计依
据，并按以下步骤进行：预估梁截面尺寸一确定预应力筋 线形位置〜预估普通钢筋与预应力筋用量〜计算预应力损 失〜正/斜截面承载力验算一正常使用状态验算〜施工阶段 抗裂验算〜锚固局部受压验算。
超长大跨度预应力混凝土结构设计
超长大跨度预应力混凝土结构设计发布时间：2022-07-21T09:26:21.189Z 来源：《建筑实践》2022年第41卷第3月第5期作者：关文杰[导读] 由于大型的建筑形式往往含有超长大跨度预应力混凝土结构关文杰华汇工程设计集团股份有限公司青岛分公司山东省青岛市 266000摘要：由于大型的建筑形式往往含有超长大跨度预应力混凝土结构，因此超长大跨度预应力混凝土结构设计在当代建筑中得到广泛的应用。
在进行超长大跨度预应力混凝土结构的设计时，需要紧紧抓住设计要点，并与实际情况相结合，以达到更好的效果。
本文主要探究超长大跨度预应力混凝土结构设计中的要点。
关键词：超长大跨度；预应力；混凝土结构；结构设计1 引言超长大跨预应力混凝土结构因其诸多优势而被广泛采用。
目前，我国在民用建筑中普遍采用的是网架、网壳、桁架、膜结构、薄壳结构等结构形式。
近几年，预应力混凝土结构在工程中的应用得到迅速发展，其设计越来越受到人们的关注。
以下将基于超长大跨度预应力混凝土结构设计要点对笔者所参与的工程实例展开分析，以期更好地凸显结构设计的整体效果。
2 超长大跨度预应力混凝土结构设计要点2.1 预应力筋的合理布置在超长大跨预应力混凝土结构中，预应力筋的合理配置是其关键所在。
一般情况下，梁的正、负的弯矩是呈抛物线形状的，因此，钢筋的排列也是按照交替的方式进行的。
在不等跨无梁大板结构设计中，梁与梁之间的板带跨中都是正弯矩范围，如果在该区域内有预应力钢筋弯曲，负弯矩区就会集中在该区域，这对板的受力是非常不利的。
合理的钢筋排列方式为在大多数跨中部位不弯曲预应力钢筋，而在接近立柱的负弯矩区会使局部预应力钢筋弯曲。
在进行此项工程时，着重于结构设计者的设计，以防止在工程中因预应力筋的布筋问题而产生误差。
此外，在设计时，采用四段抛物线的形式，并不适用于边跨板的预应力筋。
如果将四段抛物线结构应用于边跨板，则会导致边梁周围的应力超过安全值，从而导致边梁的抗裂性能无法达到规范的要求。
预应力结构框架梁设计中预应力筋的估算
Ｍ——按均布荷载 的短 期效应组合 或长期 计计算 。 ２按受弯 承载力要求估算 效应组合计算的弯矩设汁值 ； 预应 力筋 的有 效 预应 力 ，对单 跨 Ｍ ｄ ＝＝ ＝ 。 框架梁 ，可取 ０８－ ． ￣；对二跨和三跨框 架梁的 ｏ 内支座截面 ，可取 Ｏ７ ，边跨跨 中及边 支座 ． 截 面 ， 可 取 Ｏ８ ～ 三 跨 内 跨 中 ． 可 取 ． 式 中 ０６ ； ．口 ・ 预应力度 ，应 根据环境条 件及永 久 混凝 土 的 拉应 力 限制 系 数 ，根 据 裂 荷 载与可变荷 载的 比值确 定 。通常 可在 Ｏ５ ～ ．５ 缝控制等级 、荷载短期效应组合和长期荷载效 Ｏ７ ． ５之间选用 。对于室 内正常条件 的屋面粱 ， 应组合的要求选用 ； 因活 载 占的 比例相 对 比较 小 ，故应 选用 Ｏ ５ ． ７ 截 面抵 抗 矩 塑 型 影 响 系 数 ； 为宜。 混凝 土轴心抗拉强度标准值 ； ｘ— — 按 式 （） 计 算 。 ５ ｅ ｒ 预应 力 筋重 心 至 截 而 重 心轴 的距 ＿
琐 ，当裂缝控 制要求 比较 高时 （ 一级 、二级）， 采用这种方法相对合适 ；当结构的裂缝控制要 Ｘ ＝ 一 求一般 时 ，适合 采用 按受 弯承载 力要 求估算 （） 法 ，而且此 方法需要用外 荷载作用 下的 内力 ， ５ 故 在 设 计 阶 段 使 用 比较 方 便 。 Ｍ厂 外 荷 载效 应组 合 引起 的 弯矩 设计 参 考 文 献 值； 『１林 同 炎． 应 力混 凝 土 结 构 设 计 『 Ｉ 预 Ｍ１． 京 ： 北 Ａ——框 架梁 计 算截 面 的 混凝 土 截 面 面
小 结 预 应 力 筋 的设 计 是 预 应 力结 构 设 计 的 重要
快设 计 进 程 。现 对 预 应 力 混 凝 土 结 构 框 架 梁 设 计 中 预应 力 筋 和非 预 应 力 筋 的预 估 方 法 进 行 归 纳 总结 ，有 助 于工 程 设 计 人 员理 解 各 种 方 法 的
厂房多层多跨预应力混凝土框架梁结构设计
ｌ
３０ １ ｏ。 ０ｘ ● ３ ｔ ００ ００ ４
—
ｌ 米跨 的跨中弯矩 Ｍ＝１ １ Ｎ Ｍ，其 值较 小 ，表 现 了不等跨 梁 ５ １ Ｋ ． ８
内力相差悬殊 的特点 。 ３ ２ Ｂ区框 架梁 内力分析 ．
８
８
昌
。Ａ区框架及粱柱截面 ｂ Ｂ区框架及粱柱截面 ．
梁柱截面 尺 寸 见 图 ２所 示 ，其 中 ２ ４米 跨 粱 截 面 为 ３ ０× ５
＼ ８ １ ３
＼
／
＼ ＼
／ ／
／＼
／ ＼ ／
２ ３ ２＇１ ．３５ ，
＼
２６ １０
２８ １４
图３ Ａ 区框架梁在使 用荷载 图４ Ｂ 区框架梁在使用荷载
作 用 下 弯 矩图 （ Ｎ． Ｋ ｍ）
一
１ ＯＩ １ ２１ ３６
’艟 ９
：
焊 装车间楼面活载要求 较大 ，为 １ ｋ ／ ５ Ｎ ｍ ，而且楼 面 和屋面 均有悬挂机 械设备 之集 中荷重 。根据厂方使 用要求 ，屋面将 用作 花园及 活 动 场 地 ，活 载 为 ２ ｋ ／ （ 区 ）及 ８ Ｎ ｍ （ ．５ Ｎ ｍ Ａ ｋ／ Ｂ 区） 。活荷载较 大是本工程 的特点 。
３ 使 用 荷载 下框 架 梁 弯 矩 图
Ａ、 Ｂ两区框 架在最大使用荷 载作用下 的梁弯矩 图见 图 ３ 、图
４所 示 。
３ １ Ａ区框 架梁内力分析 ．
３１１ 楼 面梁 （ ．． ９＋１ ５＋１ ５米 ）
控制截 面在中跨内支座处 ，Ｍ ＝一２ ３ ｋ ．ｎ ３３ Ｎ Ｉ，而 ９米 跨的各
除两边框架及 伸缩缝两侧框架 外 ，其余 横向框架 均采用 部分 预应力混凝土结 构 ，其中 ２ 米 ＋１ 不等 跨连续 梁 ，在 目前 国 ４ ５米
设计预应力框架的注意事项
设计预应力框架的注意事项预应力商品混凝土结构与普通商品混凝土结构相比有跨度较大、挠度和裂缝较小的优点；和钢结构相比能降低造价和日常的维护费用，而且防火性能较好。
因此，大力发展预应力商品混凝土结构是与现阶段我国国情相适应的。
但在设计中有一些问题不容忽视。
本文在这方面提出了作者的一些观点供大家参考。
一、前言采用预应力商品混凝土是改善结构使用性能、节约钢材和能源、满足建筑空间要求、提高综合经济效益的重要措施。
然而笔者在这几年的工作实践中发现在预应力框架的设计中存在着以下几方面的问题需要引起重视：1、许多设计人员只知道通过预应力技术可以加大梁的跨度、降低梁的挠度、减小梁的裂缝，但对预应力商品混凝土的基本概念、对不同阶段荷载作用下预应力筋及非预应力筋的应力变化情况和裂缝的开展等情况并不清楚。
2、设计人员在设计预应力框架时，设计步骤如何？计算模型应如何建立？预应力等效荷载应如何应用等问题上有许多模糊的认识需加以澄清。
3、由于上述1、2条的原因，因此设计人员实际设计过程中往往采取以下两种方案：（1）在结构方案阶段尽量加柱子避免出现大跨度框架。
（2）实在避免不了，就将预应力的设计委托给预应力施工单位来完成。
笔者认为这两种方案都不可取，第一种方案不能满足建筑的要求，而且不利于结构在设计上的创新。
第二种方案亦不可取，因为它存在着如下隐患：（1）预应力筋虽然是施工单位帮助算了出来，但是预应力筋的配置是否合理，是偏大还是偏小，设计人员往往心中无数，而且有关预应力筋部分的施工图纸最后要由设计人员签字和盖章，因此设计人员要为此承担相应的设计风险。
（2）由于预应力筋的设计与施工全部交给施工单位，设计人员往往按普通商品混凝土梁、柱的设计方法来设计预应力框架的梁和柱。
而实际上预应力框架的梁、柱配筋由于有预应力筋的存在使其配筋构造和普通商品混凝土框架的梁、柱有所区别。
而且会给施工带来许多麻烦，使预应力框架的质量难以保证。
（3）预应力筋的设计和施工全部由预应力施工单位来完成，在施工现场，由于设计图纸上对预应力的相关技术参数要求不详细，给监理的现场监督带来困难。
关于建筑工程中预应力施工技术应用研究
关于建筑工程中预应力施工技术应用研究摘要：我国国民经济持续深入发展，房屋建筑工程的规模得到快速扩大，与此同时建筑工程预应力施工技术应用场景越来越多。
本文对预应力施工技术的主要应用要点展开初步探究，针对应用过程中需要注意的要点提出相应的要求，不断优化预应力技术应用手段。
关键词：建筑工程；预应力；施工技术；应用一、引言近年来我国建筑工程不断提升施工技术应用水平，满足了人民群众快速增长的居住环境的强烈需求，预应力施工技术是这些年来受到建筑业界大力推广的成熟技术，施工过程中应用场景非常广泛，发挥着非常明显的作用，有效地保证了施工质量。
二、建筑工程预应力技术原理和特点混凝土预应力施工技术在我国应用时间不长，在长期工程实践中发现混凝土抗压力强，抗拉力弱容易出现开裂问题，预应力筋的加入混凝土结构中大大增强内部抗拉强度，减少完工后裂缝质量问题的产生。
预应力技术原理主要是按照混凝土结构受力负荷进行计算和设计，当混凝土结构构件负荷值达到设计要求时，使用专用设备进行张拉，此时混凝土结构构件内部产生的拉应力、压应力与外部负荷达到平衡值，混凝土结构形成受力平衡的整体。
预应力技术在混凝土结构施工中的应用过程中，受拉部位已存在预应力，只有外部荷载超过已有预应力情况下，构件才会出现开裂，普通混凝土构件抗拉强度不足，因此，预应力的预先实施张拉有效增强了重要受力结构构件的抗裂能力，抗裂能力效果显著也满足了结构的防水性、抗渗透性、抗腐蚀性，节省混凝土材料成本的同时，在满足荷载效应的条件下混凝土具有较好弹性，大大增加混凝土结构构件的强度、刚度，有效增强建筑结构的抗震能力和安全性，满足复杂多变的建筑环境要求。
预应力技术与普通混凝土施工技术应用对比，也存在一定的限制性，预应力技术质量要求比较高，工艺较复杂，工艺设计过程专业性强，特别是对张拉的机具、灌浆等设备要求维护性能良好且使用成本相对较高，对施工单位的工艺、人力、机械等方面成本控制是一大考验。
大跨度预应力梁设计步骤
PKPM模块PREC的预应力混凝土设计要点1、参考规范1）《混凝土结构设计规范》GB 50010-20102）《预应力混凝土结构抗震设计规程》JGJ 140-20043) 《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJ 92-2004 2、规范构造要求1）《预应力混凝土结构抗震设计规程》JGJ 140-2004截面尺寸:4．2．1 预应力混凝土框架粱的截面尺寸．宜符合下列各项要求：1 截面的宽度不宜小于250mm；2 截面高度与宽度的比值不宜大于4；3 梁高宜在计算跨度的(1／12～1／22)范围内选取．净跨与截面高度之比不宜小于4。
预应力强度比：3、预应力混凝土结构设计软件PREC的操作步骤：1）使用适用于三维结构体系计算的PREC1模块2、3、《混凝土结构设计规范》4、自动布置预应力筋5、存盘退出6、7、8、9、计算后调整预应力线型10、调整预应力钢筋线形的技巧初始设计时，我对预应力混凝土梁仅指定了型号为1的四段抛物线型，计算后程序提示线形不合理，根据上述技巧，我对预应力混凝土梁同时指定了型号为1的四段抛物线型+型号为3的两段折线型，如下：重新计算后，程序不再有警告信息了，说明线形合理了。
发现预应力梁跨中底部裂缝宽度为1.159，大于裂缝限值0.2，需加大梁底纵向钢筋。
将预应力梁底纵筋连通（按最大配）再次验算裂缝，发现变小了，但仍然超过限值0.2；继续修改钢筋，如下：一味地增加梁底普通纵筋，对裂缝宽度控制效果不好，建议此时调整预应力线形形式或增加预应力钢筋。
我增加了预应力钢筋，由原来的每种型号13根增加为每种型号25根，发现裂预应力度均满足规范，梁底受压没有产生裂缝，说明预张拉过头。
我调整预应力线形形式，将其中的2号直线形式集中荷载作用点位置移动值预应力梁的中间（原先在1/3处），发现梁底裂缝满足要求；不过查看梁底纵筋，发现变为22d25，配筋率为1.5%。
此时，发现本工程框架抗震等级为3级，规范规定的预应力度限值为0.75，预应力梁左端上部为1.014，需降低。
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Indust rial Const ruct ion V ol 40,Supplement,2010工业建筑 2010年第40卷增刊某厂房多跨预应力混凝土框架梁设计闫 军 邹 宏 王爱民(中国航空规划建设发展有限公司,北京 100120)摘 要:介绍了某厂房多跨预应力混凝土框架梁的预应力筋布置方案及裂缝控制目标,给出了基于裂缝控制方程的预应力筋用量计算、基于预应力度的普通钢筋用量计算过程,并进行了变形验算。
由于工程预应力筋较长,对管道摩擦损失进行了修正。
梁端换算配筋率超过了规范限值,故在梁端加腋确保结构具有足够的延性。
关键词:预应力混凝土结构;等效荷载;裂缝控制;变形验算DESIGN OF A MULTI SPAN PRESTRESSED CONCRETEFRAME BEAM OF A MILL BUILDINGYan Jun Zo u H ong Wang A imin(China A ero nautical Pr oject &Design Institute,Beijing 100120,China)Abstract:A r rangement for pr estressing tendon in multi span pr estr essed r einf orced concrete fr ame beam for a mill building is int roduced and cr ack co ntr ol crit eria a re chosen Some calculat ion pro cesses are g iv en such as amount of prestr essing tendon on the base of equations o f crack contro l ,amount of ordinar y steel bar o n t he base o f pr estressing ratio,deformat ion check and so o n Pr estr essing tendon is t oo long in this pr oject and prestressing lo st of pipeline fr ictio n is co rr ect ed End sect ion o f beam is increased because rat io of reinfo rcement infr acts limit in t he codeKeywords:prestressed concrete str ucture ;equivalent load;cr ack contro l;defo rmation check第一作者:闫军,男,1972年出生,高级工程师,一级注册结构工程师。
E -m ail:yjun123@s ohu com 收稿日期:2009 11 230 引 言现代预应力混凝土结构具有跨越能力大、耐久性高、造价相对低廉的优点,被广泛应用于大跨度工业与民用建筑中。
对于预应力混凝土框架梁,裂缝控制目标选取得是否恰当将直接影响到工程造价及结构的抗震性能;对于一类环境中的预应力混凝土屋面梁,建议按三级裂缝控制等级进行设计。
规范[1]中钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度计算公式较为繁琐,用名义拉应力法进行裂缝控制设计则使设计过程得到简化。
对于预应力筋较长且曲线形式多样的结构,应对管道摩擦损失进行修正,否则预应力筋配置可能过少,达不到预期的裂缝控制目标。
1 工程概况某单层钢筋混凝土厂房位于合肥市包河工业区内,平面尺寸为166 6m 84m,主要柱网尺寸为21m 9m,层高10 9m ,沿厂房纵向设置两道伸缩缝。
横向为四等跨框架梁(21m 4),采用有粘结预应力混凝土技术,预应力混凝土框架梁截面尺寸为500mm 1400mm ,高跨比为1/15,因屋面开天窗,在每跨梁中1/3区段内无楼板,故计算分析时梁取矩形截面;框架柱截面尺寸为700mm 700m m 。
抗震设防烈度为7度,结构的抗震等级为三级。
屋面恒载7 0kN/m 2,活载0 7kN/m 2。
工程梁板柱采用C40混凝土,预应力筋采用抗拉强度标准值f ptk =1860N/m m 2的 s 15低松弛钢绞线,非预应力筋采用H RB400级钢筋,箍筋采用H PB235级钢筋。
预应力梁采用后张有粘结预应力工艺,孔道通过内径为60(65)m m 的波纹管成型,预应力筋采用两端张拉,锚具采用QM 15-5(QM 15-6)锚具。
2072 裂缝控制目标裂缝控制是设计此类大跨度混凝土结构的一项重要工作,合理选取裂缝控制目标,才能保证工程既安全适用,又经济美观。
根据规范[1]第3 3 4条规定,预应力混凝土屋面梁应按二级裂缝控制等级进行验算。
考虑到这一规定偏严,预应力筋用量偏高,技术经济指标差,不利于部分预应力混凝土结构的推广应用,且从改善预应力混凝土结构的抗震性能来看,预应力筋不宜配置过多,规程[2]第4 2 3条条文说明建议:在预应力强度比 限值下,设计裂缝控制等级宜尽量采用允许出现裂缝的三级,而不是采用较严的裂缝控制等级!。
我国耐久专题组也建议高效预应力混凝土结构构件应允许开裂,且在一般大气条件下室内工作时裂缝开展宽度限值可取为0 2mm,在一般大气条件下室外环境工作时裂缝开展宽度限值可取为0 1mm。
工程按表1[3]的建议确定裂缝控制目标:工程环境为轻度侵蚀环境,在荷载标准组合下应满足cr∀0 20mm,在荷载准永久组合下应满足cr∀0 05mm。
表1 高效预应力混凝土结构裂缝控制建议荷载作用组合外部环境条件轻度侵蚀环境中等侵蚀环境严重侵蚀环境标准组合cr∀0 20mm cr∀0 10m m减压状态准永久组合cr∀0 05mm减压状态减压状态3 计算分析根据荷载平衡法的设计理念,结构上预应力的作用可用等效荷载代替,等效荷载的分布形式可设计为与外荷载的分布形式相同、方向相反、数值相当。
例如,当外荷载为均布荷载时,则预应力筋可取为抛物线形,这时预应力筋产生的等效荷载将与外荷载的作用方向相反,可抵消掉梁上一部分以致全部的外荷载。
显然,应用荷载平衡法设计的关键在于平衡荷载的选择,即预应力应该平衡掉多大的外荷载。
目前,平衡荷载是凭经验来选取的,一般取全部恒载或恒载加部分活荷载,所以荷载平衡法仍是一种试算法,需经几次试算才能确定预应力筋合理用量。
工程采用文献[3]的方法,用混凝土受拉边缘的名义拉应力来控制裂缝宽度,一次计算即可确定预应力筋用量,并采用规范[1]第8 1 2条方法对裂缝宽度进行校核,证明用名义拉应力来控制裂缝宽度是简洁、有效的。
3 1 内力计算框架在永久荷载(可变荷载)标准值作用下的弯矩图见图1。
由图可见,最大支座负弯矩位于边跨内支座( 轴)处,最大跨中正弯矩大致位于边跨0 4倍跨度处。
根据框架的受力特点,工程采用图2所示的预应力筋线型,上、下排预应力筋用量为1# 1。
图3为张拉单位面积(1m m2)预应力筋引起的端部预加力及节间等效荷载。
在图3所示荷载作用下的框架弯矩图见图4。
图1 框架在永久(可变)荷载作用下的弯矩图 kN∃m图2预应力筋线型图3 张拉单位面积预应力筋引起的端部预加力及节间等效荷载 N,N∃mm,N/mm图4 在图3所示荷载作用下框架弯矩图 103N∃mm将以上内力分析结果代入式(1)可确定预应力筋用量。
A p=M s/W-f py h p+ f y h sf y h s A100∀i+N pA+M pW(1)式中符号含义见文[4];对于准永久组合,式中M s应替换为荷载准永久组合下控制截面的弯矩M l。
本工程∀i取4 0N/mm2,!取0 8, 取0 75。
将M s=3 93 109N∃m m,M l=3 76 109N∃m m,N p=1100N,M p=601 4 103N∃mm, [∀ct1]=5 1(准永久组合为3 6)代入式(1)即可求208得在荷载标准组合下A p=3110mm2,在荷载准永久组合下A p=3134mm2。
式(2)为规程[2]对预应力强度比的定义。
=f py A p h pf py A p h p+f y A s h s(2)由式(2)可得式(3)。
A s=(1- )A p f py h pf y h s(3)将此前求得的A p代入式(3)即可求得A s= 3423mm2。
3 2 对预应力损失的修正工程的预应力钢绞线长达84m,预应力管道摩擦损失较大,在距张拉端最远的计算截面处,管道摩擦损失大约占预应力总损失的80%,根据类似工程的实测数据[5]及相关的实验研究结果[6],由于现阶段我国施工水平及各方面条件的限制,对于预应力筋较长且曲线形式多样的结构,孔道摩擦系数#、∃值均大于在较为理想的试验室环境中测试得出的规范值(#=0 0015,∃=0 25)。
工程取#= 0 003,∃=0 35对预应力损失进行修正,图3、图4中括号内的数字即为预应力损失修正后的计算结果。
通过计算荷载准永久组合作用下采用不同的摩擦系数所需预应力筋的用量,见表2(表中摩擦系数1取规范值,摩擦系数2取修正值),可知当计算截面距离张拉端较远时,例如 轴支座处,二者误差达10 2%,不可忽略。
表2 荷载准永久组合作用下A p/A s计算值mm2位置摩擦系数1摩擦系数2误差/%轴支座3134/34233314/36185 4轴支座2499/23242783/258810 2工程在B轴支座处最终选用预应力钢绞线24 s15(A p=3336mm2),上部普通钢筋6 28(A s=3696mm2),下部普通钢筋8 28(A s=4928 mm2)。
按规范[1]式8 1 2-1计算得B轴支座处在荷载标准组合并考虑长期作用的影响下,裂缝宽度为0 18m m,与我们的预期是相吻合的。
3 3 承载力及变形验算根据式(1)、式(3)确定梁配筋后,尚需按规范[1]第7 2 1条进行正截面受弯承载力验算。
经验算,计算截面的抗弯承载力设计值M抗=5 66 103 kN∃m,满足承载力要求;截面混凝土受压区高度与有效高度的比值x/h0=0 33∀0 35;纵向受拉钢筋按非预应力钢筋抗拉强度设计值换算的配筋率为2 57%,规范限值为2 5%。
为满足配筋率要求,在不影响使用功能的前提下,在梁端加腋,高300 m m,宽1500m m,梁端部加腋后截面尺寸为500 m m 1700mm,换算配筋率为2 07%,满足规范要求,确保了梁端塑性铰区具有足够的延性。
预应力大梁的总变形值应满足规范要求,即按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影响的挠度减去两倍张拉预应力筋引起的弹性反拱值不应大于l0/300。