一种超静定预应力混凝土结构弯矩重分布的调幅设计方法
【专利摘要】一种超静定预应力混凝土结构弯矩重分布的调幅设计方法，涉及混凝土结构弯矩重分布的调幅设计方法。本发明为了解决现有的设计方法调幅对象不清晰导致计算结果的精度不高的问题和计算效率较低的问题。本发明通过计算确定张拉引起的支座控制截面处的综合弯矩Mp、结构的主弯矩MF、张拉引起的次弯矩Msec和外载弯矩设计值Mload；计算确定预应力混凝土受弯构件控制截面的极限曲率屈服曲率塑性转角θP及塑性弯矩设计值；求得以Mload+Msec为调幅对象的弯矩调幅系数β，以(1-β)(Mload+Msec)作为支座控制截面弯矩设计值；或者求得以Mload+Mp为调幅对象的弯矩调幅系数以作为支座控制截面弯矩设计值；按经典方法的正截面承载力计算公式计算确定支座控制截面处非预应力筋用量。本发明适用于适于房屋建筑领域。
【专利说明】-种超静定预应力混凝±结构弯矩重分布的调幅设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及混凝±结构弯矩重分布的调幅设计方法。
【背景技术】
[0002] 超静定预应力混凝±结构塑性设计一直是结构工程领域十分关注又有较大争议 的问题，W往，由于研究人员在承载力计算方面一直认为预应力为内力，预应力筋为材料， 弯矩调幅对象仅限于外载设计弯矩和张拉预应力筋引起的次弯矩，将对外载弯矩设计值的 调幅和张拉引起的次弯矩在承载力极限状态下的合理取值的研究人为地割裂起来，对预应 力本质认识不清，导致了超静定预应力混凝±结构塑性设计处于徘徊局面的重要原因。因 此，需要一种能够体现预应力本质、调幅对象清晰且合理考虑各关键参数影响的超静定预 应力混凝±结构弯矩重分布调幅设计方法。
【发明内容】
[0003] 本发明为了解决现有的设计方法调幅对象不清晰导致计算结果的精度不高的问 题和计算效率较低的问题，而提出了一种超静定预应力混凝±结构弯矩重分布的调幅设计 方法。
[0004] -种超静定预应力混凝±结构弯矩重分布的调幅设计方法包括W下步骤：
[0005] 步骤1、在根据防火及耐久性要求确定预应力筋保护层厚度，根据荷载类型确定预 应力筋线型后，通过裂缝控制方程计算确定预应力筋面积Ap,并根据预应力筋面积Ap计算 出预应力筋有效预加力Np ;
[0006] 步骤2、计算确定张拉引起的支座控制截面处的综合弯矩Mp及结构的主弯矩Mp = NpS, e是支座控制截面处预应力筋的偏也距；根据公式M,。。= Mp-Mp计算确定支座控制截面 处张拉引起的次弯矩M,。。；计算确定支座控制截面处的外载弯矩设计值MiDdd ;
[0007] 步骤3、可据预应力筋、非预应力筋和混凝±的本构关系及预应力过程计算确定预 应力混凝±受弯构件控制截面的极限曲率科W及屈服曲率口y，并计算塑性转角e P及塑性弯 矩设计值；
[000引步骤4、确定0p后，W其相对值0p/h。为自变量，建立与WMiMd+Mw。为调幅对象的 弯矩调幅系数目的对应关系，求得弯矩调幅系数目；
[0009] 步骤5、W (1-目）（Mi"ad+Mse。）作为支座控制截面弯矩设计值，按经典方法正截面 承载力计算公式计算确定支座控制截面处非预应力筋用量，并使其满足有关构造配筋的要 求；
[0010] 步骤6、根据荷载静力平衡条件，计算出跨中控制截面处的内力，并据此按经典方 法正截面承载力计算公式计算确定跨中配筋，并使其满足有关构造配筋的要求。
[0011] 一种超静定预应力混凝±结构弯矩重分布的调幅设计方法，包括W下步骤：
[0012] 步骤1、在根据防火及耐久性要求确定预应力筋保护层厚度，根据荷载类型确定预 应力筋线型后，通过裂缝控制方程计算确定预应力筋面积Ap,并根据预应力筋面积Ap计算 出预应力筋有效预加力Np,并计算确定张拉引起的等效荷载；
[0013] 步骤2、计算确定张拉引起的等效荷载作用下支座控制截面处的弯矩Mp与外载弯 矩设计值Miaad及其二者之和（Mhad+Mp);
[0014] 步骤3、可据预应力筋、非预应力筋和混凝±的本构关系及预应力过程计算确定预 应力混凝±受弯构件控制截面的极限曲率口"及屈服曲率，分别计算塑性转角Sp及W MiMd+Mw。为调幅对象的弯矩调幅系数目；
[0015] 步骤4、根据经典方法正截面承载力计算公式与预应力混凝±房屋结构设计统一 方法正截面承载力计算公式等价，计算W MiMd+Mp为调幅对象的弯矩调幅系数京；
[001 引
【权利要求】
1. 一种超静定预应力混凝土结构弯矩重分布的调幅设计方法，其特征在于包括以下步 骤： 步骤1、在根据防火及耐久性要求确定预应力筋保护层厚度，根据荷载类型确定预应力 筋线型后，通过裂缝控制方程计算确定预应力筋面积Ap，并根据预应力筋面积Ap计算出预 应力筋有效预加力Np ; 步骤2、计算确定张拉引起的支座控制截面处的综合弯矩Mp及结构的主弯矩Mf = Npe， e是支座控制截面处预应力筋的偏心距；根据公式= Mp-Mf计算确定支座控制截面处张 拉引起的次弯矩;计算确定支座控制截面处的外载弯矩设计值Mltjad ; 步骤3、可据预应力筋、非预应力筋和混凝土的本构关系及预应力过程计算确定预应力 混凝土受弯构件控制截面的极限曲率队及屈服曲率A，并计算塑性转角e P及塑性弯矩设 计值； 步骤4、确定0 p后，以其相对值0 /Iitl为自变量，建立与以MlMd+M_为调幅对象的弯矩 调幅系数P的对应关系，求得弯矩调幅系数3 ; 步骤5、以（I-P) (MlMd+MsJ作为支座控制截面弯矩设计值，按经典方法正截面承载力 计算公式计算确定支座控制截面处非预应力筋用量，并使其满足有关构造配筋的要求； 步骤6、根据荷载静力平衡条件，计算出跨中控制截面处的内力，并据此按经典方法正 截面承载力计算公式计算确定跨中配筋，并使其满足有关构造配筋的要求。
2. 根据权利要求1所述的一种超静定预应力混凝土结构弯矩重分布的调幅设计方法， 其特征在于步骤4中以其相对值0 /Iitl为自变量，建立与以MlMd+M_为调幅对象的弯矩调 幅系数P的对应关系，求得弯矩调幅系数P，包括以下步骤： 以相对塑性转角QpAtl为横轴，以弯矩调幅系数P为纵轴的平面直角坐标系下，取各 试验点下包线，各试验点取具有95%保证率的下包线，得到适用于以MlMd+MS6。为调幅对象 的弯矩调幅系数P的函数表达式：
是截面有效高度。
3. 根据权利要求1或2所述的一种超静定预应力混凝土结构弯矩重分布的调幅设计方 法，其特征在于步骤5中的（1-P ) (MlMd+MsJ满足：（1-P ) (MlMd+MsJ彡Mk+Mse。，M k为荷载 标准组合下控制截面弯矩设计值。
4. 一种超静定预应力混凝土结构弯矩重分布的调幅设计方法，其特征在于包括以下步 骤： 步骤1、在根据防火及耐久性要求确定预应力筋保护层厚度，根据荷载类型确定预应力 筋线型后，通过裂缝控制方程计算确定预应力筋面积Ap，并根据预应力筋面积Ap计算出预 应力筋有效预加力Np，并计算确定张拉引起的等效荷载； 步骤2、计算确定张拉引起的等效荷载作用下支座控制截面处的弯矩Mp与外载弯矩设 计值Mltjad及其二者之和（MlMd+Mp); 步骤3、可据预应力筋、非预应力筋和混凝土的本构关系及预应力过程计算确定预应 力混凝土受弯构件控制截面的极限曲率氕及屈服曲率A，分别计算塑性转角ep及以 MlMd+M_为调幅对象的弯矩调幅系数e ; 步骤4、根据经典方法正截面承载力计算公式与预应力混凝土房屋结构设计统一方法 正截面承载力计算公式等价，计算以MlMd+Mp为调幅对象的弯矩调幅系数歹；
步骤5、以（1 -万XMw +Mp)作为支座控制截面弯矩设计值，按统一方法正截面承载力 计算公式计算确定支座控制截面处非预应力筋用量，并使其满足构造配筋的要求； 步骤6、根据荷载静力平衡条件，计算出跨中控制截面处的内力，并据此按统一方法正 截面承载力计算公式计算确定跨中配筋，并使其满足构造配筋的要求。
5.根据权利要求4所述的一种超静定预应力混凝土结构弯矩重分布的调幅设计方法， 其特征在于步骤5中的(I -3)(Mw +Mp)满足：（1 -万)(MW +MpR +M;,，Mk为荷载 标准组合下控制截面弯矩设计值。
【文档编号】G06F17/50GK104331581SQ201410668434
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】郑文忠, 周威, 王英 申请人:哈尔滨工业大学