《侧向约束对预应力混凝土框架压力的影响.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《侧向约束对预应力混凝土框架压力的影响.pdf（2页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、侧向约束对预应力混凝土框架压力的影响 张德峰吕志涛 （东南大学土木学院南京! “ # # $ %） 提要 针对工程设计人员普遍关心的侧向约束是否对框架结构预压力的传递产生影响及影响的大小这一问题， 分析了这种影响并推导出了计算公式。通过实例分析， 提出了考虑侧向约束影响的应用条件， 可供设计参考。 关键词 侧向约束框架结构预压力影响 ,+ ., 0 - , 0 ; , -，/ , 6 0 3 * 4 / + / ( 0 . 0 - 3 4 2 + ) + - ,7 , - ( ; , 7 = ? + ) , 70 ./ ,+ . + 2 5 ) ( ) 0 . 4 3 , - 0 4 ) *
2、- + 6 / ( 6 + 2 * - 0 , 6 / )，/ ,7 , ) ( 8 .- , 6 0 33 , . 7 + / ( 0 . ) 0 6 0 . ) ( 7 , - ( . 8 / , ( . : 2 4 , . 6 ,0 2 + / , - + 2 - , ) / - + ( . / ) + - ,* 4 / 0 - 9 + - 7 = ! “ # $ % & (：2 + / , - + 2 - , ) / - + ( . / )； - + 3 , ) / - 4 6 / 4 - , )；* - , ) / - , ) ) , 7 0 - 6 ,；( . 2 4 , . 6
3、, 一、概述 当前有关预应力混凝土结构的内力计算方法是基于 预应力混凝土连续梁结构的工作原理建立起来的， 可用于 精确计算无侧限的预应力混凝土结构。但若用于象预应 力混凝土框架、 板柱结构、 高层 （框剪、 框筒等） 有侧向约束 的结构时， 由于其竖向构件均有一定的侧向刚度， 会约束 梁或板水平方向的受压变形， 从而影响预压力在这些构件 中的传递， 特别是当竖向构件侧向刚度较大时， 影响更大。 若不加以考虑， 可能会造成这些构件的承载力计算值大于 实际值， 挠度及裂缝宽度计算值则较实际值小， 从而造成 安全隐患。此外， 侧向约束还将在侧向构件自身引起附加 弯矩。因此工程设计人员会关心： 由于侧
4、向约束， 导致预 压构件中预压力值会减少多少以及引起的侧向构件中的 附加弯矩将有多大。为此， 本文以框架结构为例来推导由 于侧向约束导致框架梁中预压力减少的有关公式， 并通过 对国内若干已建工程的计算， 提出了考虑侧向约束影响的 设计建议。 二、侧向约束对框架梁内力影响的计算公式 “ A变形不动点位置的确定 设框架柱抗侧刚度为 !“（“B“，!， ，#） ， 见图“。设在两边柱分别同时对框架 梁施加预压力$， 不动点距左端框架柱的距离为%。 图“ %! # “&“! “&!“(!C （“(!）( (!# （“(!( #) “） 则 %& “ # “&! “(!“ # “&C! “(#) “!#
5、 “ # “&“! “ （“） ! A基本假设“） 假定各框架柱对框架梁的反向约束 力!$ “ （“B“， !， ，#） 与其距变形不动点的距离*“（“B “，!， ，#） 成线性关系， 并且与柱刚度成正比；!） 为公式 推导方便， 假设各框架柱高度相同， 各框架梁断面相等。 C A公式推导 只对框架结构不动点一侧进行分析， 见图!。根据基本假设“） 有如下关系： !$+& *+ *“ !+ !“! $“ （+&“， !， ，+） 图! 设在预压力$作用下， 不动点一侧的框架梁压缩量为： !& （$)!$“）“(（$)!$“)!$!）!(（$)!$“)!$!)!$ +）*+ , - & $ “
6、 +) “ “&“ “(* （） +)“ + “&“! $“ “ +) “ .&“ .(*（） + , - （!） 将!$ “B* “ *“ !“ !“! $“代入式 （!） 得： !& $ “ +) “ “&“ “(* （） +) !$“ !“ + “&“ *“ *“! “ +) “ .&“ .(*（） + , - （C） 由于施加预压力$， 框架边柱顶部产生侧移!6， 则： !6&!$“!“ （D） “E 第C “卷 第E期建筑结构 ! # # “年E月 根据变形协调， 有!“， 化简后得： !# ! “ # ! $% # &“# &() （） $ * +(! $ &“# &) & )#
7、! $% # ,“& ,()（） $ （$） 将式 （%） ，（&） 及# &! # “ * -“& .% ， #!# “ * -“ # .% 代入式 （$） 得： !# ! “ # “ -“ # ! $% # &“# &() （） $ .%+(# “! $ &“#- “&) & )# ! $% # ,“& ,()（） $ （(） 式中“为柱抗侧刚度修正系数， -“&为第&根柱抗弯刚度。 !& ! “ )& )# #& # !# ! “ # “ -“& ! $% # &“# &() （） $ .%+(# “! $ &“#- “&) & )# ! $% # ,“& ,()（） $ )& )# （
8、)） 从式 （(） ，（)） 可以看出： !#!及!&!与框架柱的刚 度、 框架的跨度成正比， 即随着柱刚度及跨度的增大， 侧向 约束将愈加明显； 随着跨数的增多， 内跨梁中的预压力也 将大幅度减少。顺便指出， 侧向约束只是对预应力的轴向 作用产生影响， 而不影响预应力的径向效应。因为等效径 向荷载仅取决于预应力混凝土的法向压力， 而与混凝土所 承受的轴向力无关。 三、侧向约束对框架梁内力影响的实例计算 利用式 （(） 对国内已建成的跨度!# “% $ *的预应 力框架进行了计算， 计算结果见表#。 表! 跨度 （*） 跨数 / 跨高比 0 梁线刚度 $#!-# （+# , (） 柱线刚度 $
9、“!-“. （+# , (） 梁柱线刚 度比 $#$“ !#! （-） # $# ,& . / ,# . # %& . ), . % ( # $# $ . # . , % . # (, . % , # 0 . $ # . ( . , 0& . & , . & / . , ) # 0 . $%# %$ . , $& . (# . # 0# . # ( ,# . #$ . ( $ . / $, . 0 ( . ( 0 ,# & . %& . $ / . # $ . # %# . % $ , . $%# 0 . $# . ( $ . & 0, . ( ( . $ , , . ) $# . ( . /
10、 0& . % )# . $ /# . / % # . ( . ( %& . / (# . % )# . 0 , &# $& . 0 /% . , /# . ( , . ( ( % # $ . 0 . ( $( . / $# . & # . ( % $# $ . / . ( 0# , . $ (, . / . # , 从上述计算结果可以看出， 框架梁预压力的减少随跨 度的增大、 跨数的增多而增大， 随梁柱线刚度比值的降低 而增加， 并且随着跨数的增多， 对内跨有效预压力的影响 加大。 四、侧向约束对框架柱内力的影响 对框架梁施加预应力后， 将导致框架梁的轴向压缩， 从而引起框架柱的侧向移动，
11、柱顶相对于柱底的侧移将在 柱内引起反向的附加弯矩， 通常这一弯矩与竖向荷载作用 下引起的柱内弯矩方向相反且其值较小。对于大跨度预 应力框架结构， 由于层数较少， 设计时竖向荷载常起控制 作用， 不考虑附加弯矩的影响， 通常是偏安全的。 此外， 框架柱内是否产生附加弯矩与预应力的施工方 法有关， 而柱内附加弯矩的大小与柱自身的线刚度、 柱上 下端支承处刚度及柱顶与柱底的相对位移有关。对于整 栋施工、 逐层张拉的多层框架结构， 若各层柱的线刚度相 等， 各层框架梁的截面相同， 材料的强度相同， 施加的预压 力也相同， 则柱上下两端产生的侧移相等， 不产生相对位 移， 因此除底层柱外， 其它各层柱内
12、不产生附加弯矩。对 于逐层施工、 逐层张拉的框架结构， 由于上层框梁是在下 层框梁张拉完毕后浇筑的， 实际上各层柱顶与柱底都存在 相对位移， 因此， 每层柱内都将产生附加弯矩。但由于附 加弯矩由柱及其相连的所有构件共同承担， 框架柱实际分 得的附加弯矩值不大， 可以不加考虑。 五、 结束语 # .侧向约束对框架梁有效预压力的影响随跨度的增 大、 跨数的增多而增大， 随梁柱线刚度比值的减小而增加， 其影响可按本文推导的公式计算。 .通过对工程实例计算结果的分析， 得出如下几点 建议： 对于跨度“ , *的大跨度框架结构， 当跨数/#% 时， 应考虑框架柱对内跨大梁有效预压力的影响； 对于跨 度“
13、% , *的大跨度框架结构， 当跨数/“时， 应考虑 柱对框架大梁侧向约束的影响； 对于跨度“% 0 *的单跨 大跨度框架结构， 应考虑柱对框架大梁侧向约束的影响； 当按本文推导的公式计算柱对框架大梁侧向约束的影响 时， 若!#!$%-， 则可忽略不计。 % .对于大跨度预应力框架结构， 通常预加应力在柱 内产生的附加弯矩与竖向荷载产生的弯矩方向相反， 且其 值不大， 若不考虑这一附加弯矩通常是偏安全的。 & .框架柱内是否产生附加弯矩与预应力的施工方法 有关， 而柱内附加弯矩的大小与柱自身的线刚度、 柱上下 端支承处刚度及柱顶与柱底的相对位移有关。鉴于侧向 约束引起的附加弯矩由柱及与其相连的所有构件共同承 担， 框架柱实际分得的附加弯矩不大， 可以不加考虑。 参考文献 # .吕志涛， 孟少平1现代预应力设计.中国建筑工业出版社，# 0 0 /1 .预应力工程实例应用手册 （房屋建筑篇）.中国建筑工业出版社， # 0 0 &1 % .吕志涛， 孟少平1预应力混凝土框架设计的几个问题.建筑结构 学报， # 0 0 )， （%）1 & .王铁梦.工程结构裂缝控制.中国建筑工业出版社，# 0 0 /1 $