预应力混凝土结构的承载力设计方法
【专利摘要】预应力混凝土结构的承载力设计方法。现有的超静定预应力混凝土结构的设计方法中，难以确定柱、墙、筒等侧限结构对预应力混凝土结构的传递影响以及对设计计算结果的影响的问题。一种预应力混凝土结构的承载力设计方法，区分出无限侧结构的混凝土结构和有限侧结构的混凝土结构，并引入侧限影响系数；计算受张拉区纵向预应力筋的截面面积；确定由张拉预应力筋引起的弯矩值和控制截面外荷载弯矩设计值之和；进行由张拉到预应力筋有效预应力的建立；预应力筋抗拉强度设计值中高于有效预应力的部分被动地提供抗力；计算无侧限结构中矩形截面预应力混凝土受弯构件正截面承载力；引入侧限影响系数进行修正，得到有侧限结构中矩形截面预应力混凝土受弯构件正截面承载力计算公式。本发明应用于预应力混凝土结构的承载力设计。
【专利说明】预应力混凝土结构的承载力设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种预应力混凝土结构的承载力设计方法。
【背景技术】
[0002] 房屋建筑中的预应力混凝土结构很大部分为超静定预应力混凝土结构，而超静定 预应力混凝土结构设计的已有方法中引入了主内力、综合内力及次内力等概念，存在计算 理论抽象，不易为工程技术人员所掌握。这种基于连续梁工作原理建立起来的超静定预应 力混凝土结构的设计方法，难以确定柱、墙、筒等侧限结构对预应力混凝土结构的传递影响 和设计计算结果的影响，对施工工程造成安全隐患。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了解决现有的超静定预应力混凝土结构的设计方法中，难以确 定柱、墙、筒等侧限结构对预应力混凝土结构的传递影响以及对设计计算结果的影响的问 题，而提出一种预应力混凝土结构的承载力设计方法。
[0004] 一种预应力混凝土结构的承载力设计方法，所述预应力混凝土结构的承载力设计 方法通过以下步骤实现：
[0005] 步骤一：对所述混凝土结构进行判断，若所述混凝土结构确定为无限侧结构的混 凝土结构，则执行步骤二至六的方法，若所述混凝土结构确定为有限侧结构的混凝土结构， 则进行步骤二至步骤七的计算；
[0006] 步骤二：计算受张拉区纵向预应力筋的截面面积Ap ;
[0007] 步骤三：确定由张拉预应力筋引起的端部预加力及跨内等效荷载作用下控制截面 的弯矩值&，并确定控制截面外荷载弯矩设计值甿3(1，从而计算控制截面的弯矩值与控制截 面外荷载弯矩设计值之和MlMd+Mp ;
[0008] 步骤四：将预应力筋作为能动的作用者，其张拉引起的端部预加力及跨内等效荷 载作为外荷载，进行由张拉到预应力筋有效预应力的建立，完成预应力筋工作的第一 阶段；
[0009] 步骤五：当步骤四所述第一阶段的预应力过程结束后，预应力筋抗拉强度设计值 fpy中高于有效预应力。的部分fpy_。被动地提供抗力，完成预应力筋工作的第二阶段；
[0010] 步骤六：由控制截面的外荷载弯矩设计值Mkjad，及步骤四张拉预应力筋引起的端 部预加力及跨内等效荷载作用下控制截面的弯矩值Mp，利用无侧限结构中矩形截面预应 力混凝土受弯构件正截面承载力计算公式：
[0011]
【权利要求】
1. 一种预应力混凝土结构的承载力设计方法，其特征在于：所述预应力混凝土结构的 承载力设计方法通过以下步骤实现： 步骤一：对所述混凝土结构进行判断，若所述混凝土结构确定为无限侧结构的混凝土 结构，则执行步骤二至六的方法，若所述混凝土结构确定为有限侧结构的混凝土结构，则进 行步骤二至步骤七的计算； 步骤二：计算受张拉区纵向预应力筋的截面面积Ap ; 步骤三：确定由张拉预应力筋引起的端部预加力及跨内等效荷载作用下控制截面的弯 矩值Mp，并确定控制截面外荷载弯矩设计值1_，从而计算控制截面的弯矩值与控制截面外 荷载弯矩设计值之和MlMd+Mp ; 步骤四：将预应力筋作为能动的作用者，其张拉引起的端部预加力及跨内等效荷载作 为外荷载，进行由张拉到预应力筋有效预应力〇 的建立，完成预应力筋工作的第一阶段； 步骤五：当步骤四所述第一阶段的预应力过程结束后，预应力筋抗拉强度设计值fpy中 高于有效预应力〇 的部分fpy_ 〇 被动地提供抗力，完成预应力筋工作的第二阶段； 步骤六：由控制截面的外荷载弯矩设计值M_d，及步骤四张拉预应力筋引起的端部预 加力及跨内等效荷载作用下控制截面的弯矩值Mp，利用无侧限结构中矩形截面预应力混凝 土受弯构件正截面承载力计算公式：
进行计算，式中： f。为混凝土轴心抗压强度设计值，fpy为预应力筋抗拉强度设计值， fy为非预应力筋抗拉强度设计值， 〇 为预应力筋的有效预应力，b为矩形截面宽度， h为矩形截面高度， ep为预应力筋合力点至截面形心轴的距离，hs为非预应力筋合力点至截面受压边缘的距离， hp为预应力筋合力点至截面受压边缘的距离， x为混凝土受压区高度， As为受拉区纵向普通钢筋的截面面积， Ap为受拉区纵向预应力筋的截面面积， ai为矩形应力图系数，当混凝土强度等级不超过C50时，ai取为1. 0,当混凝土强度 等级为C80时，ai取为0. 94,其间按线性内插法确定； 步骤七：对步骤六的无侧限结构中矩形截面预应力混凝土受弯构件正截面承载力计算 公式引入侧限影响系数n进行修正，得到有侧限结构中矩形截面预应力混凝土受弯构件 正截面承载力计算公式：
式中： n为侧限影响系数，具体为梁或板在具有侧限影响下的轴力计算值与不具有侧限影响 下的轴力计算值的比值， 〇 _为预应力筋张拉控制应力， 〇 1为预应力总损失。
2. 根据权利要求1所述预应力混凝土结构的承载力设计方法，其特征在于：步骤二所 述受拉区纵向预应力筋的截面面积Ap的具体确定方法： 首先，根据施工建筑规范确定预应力筋保护层厚度，并根据荷载类型确定预应力筋线 型； 然后，通过裂缝控制方程计算确定预应力筋的截面面积AP1，再通过变形控制方程计算 确定预应力筋的截面面积Ap2，取预应力筋的截面面积Apl和预应力筋的截面面积Ap2二者中 较大者作为预应力筋的截面面积Ap。
3.根据权利要求1或2所述预应力混凝土结构的承载力设计方法，其特征在于：步骤 七所述有限侧结构的混凝土结构为预应力混凝土框架结构、预应力混凝土平板一柱结构、 预应力混凝土高层结构的坚向构件一柱、剪力墙以及筒体中的一种。
4.根据权利要求3所述预应力混凝土结构的承载力设计方法，其特征在于：步骤七 所述预应力混凝土高层结构的坚向构件一柱的截面面积尺寸为900-1200_2之间、层高为 3. Om以下。
【文档编号】G06F19/00GK104408245SQ201410668409
【公开日】2015年3月11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, 王英, 周威 申请人:哈尔滨工业大学