预应力混凝土结构侧向约束影响系数建模方法
【专利摘要】预应力混凝土结构侧向约束影响系数建模方法，本发明涉及混凝土结构侧向约束影响系数建模方法。本发明是要解决现有方法未能合理考虑侧向约束会限制梁或板等水平受弯构件的轴向变形，从而影响预加力向这些水平构件的传递，并且不考虑侧向约束对预应力传递及设计计算结果的影响的问题。通过计算刚度；计算距离；按所获得的各参数矩阵或向量，计算确定预应力混凝土框架侧向约束影响系数矩阵方程。本发明应用于混凝土结构应用领域。
【专利说明】预应力混凝±结构侧向约束影响系数建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及混凝±结构侧向约束影响系数建模方法。
【背景技术】
[0002] 在超静定预应力混凝±结构中，除了连续梁等少数结构外，大部分结构为有侧向 约束预应力混凝±结构。所谓侧向约束是指框架、平板-柱结构等多、高层预应力混凝± 结构中的竖向构件一柱、剪力墙和筒体等。侧向约束会限制梁或板等水平受弯构件的轴向 变形，从而影响预加力向该些水平构件的传递，特别是当侧向约束较明显时，该种影响将更 大。在设计计算有侧向约束的预应力混凝±结构时，若不考虑侧向约束影响须引入楼盖平 面内轴向拉压刚度为无穷大的假定，当侧向约束不大时，设计计算结果是可W接受的；当侧 向约束较大时，预应力混凝±水平构件的承载力计算值将大于其实际承载力，裂缝宽度计 算值将小于其实际裂缝宽度，变形计算值将小于其实际变形。因此，设计计算有明显侧向约 束的预应力混凝±结构时，若不考虑侧向约束对预应力传递及设计计算结果的影响，将影 响工程安全。
[0003] 事实上，结构设计计算时跨数、层数、预应力筋布置、梁柱线刚度比、预应力施工工 艺等具有不确定性，由此，导致对侧向约束影响的分析较为复杂。为合理考虑侧向约束的影 响，在预应力混凝±结构设计计算时应引入侧向约束影响系数，其概念为梁板考虑侧向约 束影响时预应力引起的轴力与不考虑侧向约束影响时预应力一起的轴力计算值之比。因 此，分析确定有侧向约束的预应力混凝±结构的侧向约束影响系数是该类结构设计计算的 关键之一。
【发明内容】
[0004] 本发明是要解决现有方法侧向约束会限制梁或板等水平受弯构件的轴向变形，从 而影响预加力向该些水平构件的传递，并且不考虑侧向约束对预应力传递及设计计算结果 的影响的问题，而提高了预应力混凝±结构侧向约束影响系数建模方法。
[0005] 预应力混凝±结构侧向约束影响系数建模方法，它按W下步骤实现：
[0006] ( -）针对跨数为r的单层多跨预应力混凝±框架结构，计算确定框架梁柱的刚 度，包括，框架梁柱的抗侧移刚度Di (i = 1，…，r+1)，各跨预应力混凝±梁的轴向拉压刚度 ki(i = 1，...'r);
[0007] (二）根据式（5)计算确定距预应力混凝±梁不动点最近的框架柱的距离y ;
[0008]
【权利要求】
1. 预应力混凝土结构侧向约束影响系数建模方法，其特征在于它按以下步骤实现： (一） 针对跨数为r的单层多跨预应力混凝土框架结构，计算确定框架梁柱的刚度，包 括，框架梁柱的抗侧移刚度Di(i= 1，…，r+1)，各跨预应力混凝土梁的轴向拉压刚度h(i =1，…，r); (二） 根据式（5)计算确定距预应力混凝土框架梁不动点最近的框架柱的距离y;
其中，所述LiQ= 1，…，r)为预应力混凝土框架梁各跨跨度，DiQ= 1，…，r+1)为框 架柱的抗侧移刚度，n为不动点所在位置的跨数； (三） 结合步骤（一）和步骤（二）计算确定框架梁相对轴向拉压刚度矩阵[K1]、框 架柱抗侧刚度矩阵[D1]、单位系数矩阵[C1]、单位系数向量{Cl}; (四） 按所获得的各参数矩阵或向量，计算确定单层多跨预应力混凝土框架侧向约束 影响系数矩阵方程U} = ([K1]-[D1] [Cjr1 [D1] {Cl}。
2. 根据权利要求1所述的预应力混凝土结构侧向约束影响系数建模方法，其特征在于 步骤（三）具体为： [K1] 一框架梁相对轴向拉压刚度矩阵，表达为
{Cl}-单位系数向量，可表达为{Cl} = {1O…O0}T。
3. 预应力混凝土结构侧向约束影响系数建模方法，其特征在于它按以下步骤实现： (一） 针对层数为m的单跨多层预应力混凝土框架结构，计算确定各层预应力混凝土框 架梁轴向拉压刚度为kji= 1，…，m)，左右两侧各层框架柱的抗侧移刚度Du和Dy(i= 1，…，m)，张拉各层框架梁中预应力筋时各框架梁端部预加力Npj(j= 1，…，m); (二） 按式（6)计算确定各层框架梁变形不动点位置y1;
其中，所述D1S左侧框架柱的抗侧移刚度，D2为右侧框架柱的抗侧移刚度，L为框架梁 跨度； (三） 依据框架梁柱节点处框架梁轴向压缩变形与框架柱侧向变形协调条件和节点力 平衡条件，计算确定张拉第j层（j= 1，…，m)预应力筋对第j层框架梁引起的轴向压缩值 SAj，j(j=I...，m); (四） 结合步骤（一）、步骤（二）、步骤（三）获得的梁柱相关参数，计算确定，框架梁 相对轴向拉压刚度矩阵[K2]、框架柱抗侧刚度矩阵[D2]、框架梁端端部预加力向量{c22}、单 位系数矩阵[C2]以及各层框架梁轴向内缩向量Ic2J; (五） 按所获得的各参数矩阵或向量，计算确定层框架梁侧向约束影响系数，得到单跨 多层预应力混凝土框架结构侧向约束影响系数矩阵方程。
4. 根据权利要求3所述的预应力混凝土结构侧向约束影响系数建模方法，其特征在于 步骤（四）具体为 [K2] -框架梁相对轴向拉压刚度矩阵，可表达为
的端部预加力Nw.引起的第j层框架梁的轴向内缩值。
5.根据权利要求4所述的预应力混凝土结构侧向约束影响系数建模方法，其特征在于 步骤（五）具体为： (一） 当各层框架梁端部预加力及所配预应力筋筋量相同时， {n} = {X}/Np (2) {X} = ([K2] + [D2] [C2]) ―1 ([D2] {c22} - {c21}) (3) 其中，Np为施加到框架梁端的有效预加力； (二） 若各层框架梁中预应力筋筋量不同，则应将式（3)计算而得各层预加轴力值Xj 除以该层端部预加力Nw.，即各层侧向约束影响系数为： 1^j=xj/Npj ⑷ -单跨多层预应力混凝土框架中第j层框架梁侧向约束影响系数，（j= 1，…，m)。
【文档编号】G06F19/00GK104504234SQ201410668423
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】周威, 郑文忠, 王英 申请人:哈尔滨工业大学