现代预应力混凝土结构在工程中应用及相关问题

现代预应力混凝土结构在工程中应用及相关问题探讨

1林同炎先生的一首诗全世界是一个舞台，而所有的工程技术只不过是一些演员，他们都有下场的时候，也都有上场的时候。结构控制如象其他工程技术一样，扮演着一个角色，他的表演分为七个时期。最初是婴孩，在发明人的怀抱里受简单的控制；然后是好奇的学童，由富有想象力的工程师深情的创作出来交给富裕的顾客；造得很成功，只是费去许多材料。他经过的道路很不平坦，某些人欢迎他，

2林同炎先生的一首诗而另一些人，特别是营造界的官吏则回避他。现在正在成为军人，在全世界各处都在开始批量的生产，很快还会同其他的防灾结构争胜，不仅安全性高，而且也很经济。很快就会成为法官，编订出法规来要你遵循，又编制出公式和图表来使你容易决定。那时就已不再是先驱者的游戏，而是结构控制在扮演着他这个角色。第六个时期转变到精益求精的研究和更加大胆的设计，那是前辈们和象牙塔里的人们所梦想不到的。最后是一场普遍应用并因而平淡无奇、湮没无闻，它终结着结构控制作为一种防灾方法、作为一种结构形式多事的历史，如象预应力混凝土一样，如象木材一样，如象框架－剪力墙结构一样，如象任何别的东西一样。3提纲现代预应力技术概述预应力混凝土结构方案的选用与计算预应力与抗震超长无缝结构设计的一些措施预应力与侧向约束4一、现代预应力技术概述现代预应力混凝土结构的主要特征是由原来较为简单的预应力简单受力结构构件（往往是简支构件）转变成预应力复杂受力结构（往往是超静定结构）。现代预应力混凝土结构能满足高耸、大跨度、大悬挑、重荷载及复杂结构（如预应力混凝土的电视塔、大型储罐、压力容器及核安全壳）等的受力要求。5现代预应力技术概述

图1简支预应力混凝土构件671、大跨度结构，预应力技术用于20米左右跨度的会议室，电影院，阶梯教室，能解决挠度裂缝问题，并由于高强钢筋的使用，减少总钢筋面积，使施工更加便捷，不易出现因钢筋密集造成的蜂窝狗洞。8厦大礼堂9施工中的厦大礼堂10福建省新博物馆，建筑面积3.5万平方米。

112、民用住宅：一位国际著名的建筑大师说过：“建筑行为是将建筑材料加工组合后放到一个固定的场所。建筑的寿命有几十年，甚至几百年，其间社会生活将发生很多变化，如何使静态的建筑去适应变化的社会中的变化的需要，是一个引起广泛关注的问题。”1213143、高层建筑的使用1516宜发大厦

174、超长框架结构18Jvc电子厂房1920215、转换压构件22236、特衡种结构活：242526华北电力阵调度塔277、安装痰，锚固央视新蚂大楼空役中连廊话安装（睬锚固，掩安装）288、顶层跨柱：2930319、大面积惭地下室朗顶板32333435363710、悉悬挑结府构：383911、体欢外预应力怠应用，及个加固40414212、怜混凝土醒空间结缠构体系4344454613、预曲应力钢结鬼构474849国家体昆育馆50羽毛球绑馆5152现代预应源力技术概养述53乒乓球馆5413、屑一种新够型的预悄应力钢系结构体旺系--洒-张拉钉整体结塘构索穹顶(裙cabl润edo害me)结神构是由拉麦索和压杆紫及膜组成遇的自应力机空间结构兰体系,是睬最近十几腹年发展起蛮来的一种宫新型的空从间结构形收式。张拉整淋体结构营是一种揉稳定的床自平衡禁结构体谈系，它爱由离散钩的受压怕构件包伟含于一茧组连续里的受拉疑构件内秃部构成添。属创新结阴构体系，乳跨度结构陡中摈弃了晃传统受弯蚁构件，全坚部由受张饺索系及膜徒面和受压胶撑杆组成丧。屋面结爹构极轻，雹设计构思章新颖，是喂先进结构期体系中的懂佼佼者。膝例如汉城剃奥运主赛述馆、慕尼豪黑奥运体袄育建筑群朗等。由于锡此体系属百国外专利跪，国内尚湖无工程实斑例。55太阳海违岸穹顶舰位于美尚国佛罗厨里达州裙的圣彼贞得堡市汁,是继魂汉城奥忧林匹克昨体操馆沫和击剑找馆后的吩又一个错圆形顶肢的索穹铸顶结构洽建筑,嚷直径达肿210第m.5657二、预喘应力结话构的选幕用与经煌济分析预应力混答凝土结构躬作为一种米结构体系谱有许多优粉点，但也过存在一些仆缺点。结飞构工程师哄要有效地熔、经济地残使用预应未力混凝土故结构，必类须充分了演解预应力赶混凝土的谜优缺点。黎在预应力摊混凝土结屯构中，预固应力度的民选择与结劫构形式的急选择一样黑，是设计界中的重要胀问题，应猛以结构的搏功能和经歼济合理为泉基础。58预应力巷结构的罗选用与虾经济分伪析59预应力结降构的选用塑与经济分访析因而，蹄对于房乒屋建筑牛工程，议当其处储于预应推力混凝运土的经以济跨度爱范围内萌（如1泰2m以桨上的框尾架，6加m以上牌跨度的无双向板辆，7.绩5m以无上的单精向板，荷20m慰~30盯m的井扮式楼盖作），采驼用预应花力混凝隐土结构京方案经否济性会偷更明显版。60一个大启跨车库橡的几种艇设计方已案经济记分析某公司开色发的地下尼汽车库平猛面尺寸为础174m房诚×92m货，为选择宰一种比较吃优化的结获构形式，润下面对普橡通混凝土往梁板结构雾、预应力晒混凝土梁谋板结构、类普通混凝粮土平板结艳构以及预赵应力混凝卧土平板结敲构的四种少方案从几博方面作一勾比较和分韵析。61工程介张绍626364652．楼面苏荷载1（已单位：k拌g/m2附）：板自重（球根据实际宵板厚计算断）面层恒规载（覆懒土0.桨5m）封：惯10.真0活载(好消防车非)：弦20.圣0楼面荷载帝2（单位归：kg/闸m2）：板自重耀（根据矿实际板悠厚计算际）面层恒脸载（覆麦土1.愉2m）熊：以24.让0活载：涉7.泡0663．三种丽结构方案摘钢筋及混闹凝土施工方费用的经睛济比较（陆表2）67三、综告合比较1．建眠筑使用洋功能（1）泊采用方担案3或眠4可以边增加净筐空。（2）励采用预恼应力可趴以改善你结构的制受力性助能。（3）买采用预街应力混亡凝土结迫构可以洲通过在割楼盖内蕉建立预联压应力摘，来抵登消收缩伍和温度宿应力，唤防止裂灭缝的出嫁现。682．经姥济比较预应力混垒凝土无梁吊楼盖方案划比普通混断凝土的梁拒板结构和盟无梁楼盖孟方案有较陕大的优势忙，可节省牵造价约8笋％。3．对施明工进度的光影响大量的熄工程实蹄例表明业，由于或采用预郊应力可验以简化焦模板施野工，只犁要施工尚组织合闸理，采宏用预应桶力有利集于加快跪施工进川度。694．建愚议方案从以上比啄较可以看斯到，采用葛预应力混洗凝土无梁雄楼盖不仅酸可以减少揪楼盖的厚祥度，改善钟了结构的扯受力性能山和建筑使帮用功能，蹈而且能节锡约材料，仆降低工程翠造价，另梢外对超长活结构还可徐以通过预倚压应力防槐止收缩和甩温度裂缝往的产生。70三、常用预应稠力混凝土猫结构的计视算预应力设咳计中的几草个基本概胞念预应力帽度抗裂度平衡荷究载计算过峰程71几个基茄本概念底：预应皇力度预应力钳度的定义常番见的有三蒙种：1.根静据混凝伟土的应波力来定路义，分普为全预隐应力、歪部分预救应力；2.纯描力学概爱念的预盆应力度顽，如下弟式所示厦，表示踏预应力棋筋在总俘抵抗弯畜矩中所荒占的份得额；3.根据统荷载平衡岁，即Mp厌/Mk（震Mp为预压应力引起燃的弯矩,锄Mk为使鞭用荷载弯惰矩）。72几个基本柳概念：抗兽裂度由于结劣构中的态预应力筹筋长期桐处于较咐高应力融状态，贷其腐蚀碌比较敏战感，因桃此，各芳国对抗搭裂都有对严格的讽限定。纷目前我引国规范象对预应炼力构件性的裂缝宿规定是政：结构构件塑的裂缝控碰制等级及断最大裂缝蛾宽度限值73几个基本绿概念：抗纱裂度74几个基肠本概念议：抗胜裂度一般地改，预应涌力大梁副的高宽桌比较大镰，因此及沿腹板益高度的出腰筋应老与钢筋施混凝土春大梁有归所区别叉，腰筋湖直径宜蠢大一些快，建议储大于1轧8mm敞，间距政宜在2航00m视m以内技。近来高，一些旋工程中溉，在大埋梁张拉竖前，由侦于收缩捷及支撑界沉降等待原因致挡使梁腹僻中的裂近缝宽度沃较大，掩张拉预烂应力后却也不能头闭合。射这也表嚼明，应肢重视腰互筋的设励置。75几个基贡本概念捞：荷捧载平衡昨法荷载平椒衡法：由于预艺应力的作例用在超静刮定结构中叨会产生次论弯矩,故瓜预应力超腾静定结构贺的分析较阳烦,但若雾将预应力柜对混凝土私的作用等希效成一组想荷载(这旦组荷载称架为等效荷烂载),则盐能简化其暴分析过程纵。等效荷桥载一般由猴两部分组号成:(1布)在锚固英处端部锚躲具对混凝圈土构件作街用的压力待和集中弯贡矩;(2可)由预应芹力筋曲率聪引起的垂滤直于束中带心的横向闹分布力或亲由预应力斑筋转折引业起的集中盐力。76几个基军本概念郊：荷照载平衡害法荷载平衡雀法图77预应力梁袋简单计算寻过程拟以轻黎度侵蚀袄环境中争工作的向预应力歼混凝土泪结构构刚件为例克，尝试浊性地提敞出如下赴预应力条筋与非束预应力请筋选配就的简单胀方法，帽步骤如乔下：1)通逃过裂缝快控制方苏程计算烛确定预派应力筋雁面积;78由表1驱可知，杏对于无初侧限结既构中的笋预应力溜混凝土斗受弯构刃件，满乱足荷载奸短期效恭应组合趣下裂缝招控制方墓程所需抛的预应束力筋用撤量为：79预应力裙梁简单或计算过朱程预应力混缓凝土受弯爸构件，满翠足荷载长祸期效应组掘合下裂缝征控制方程滴所需的预慈应力筋用系量为：80预应力坦梁简单袄计算过灵程预应力混狂凝土结构帮构件中的污预应力筋撑用量应取到Ap1、拢Ap2中却较大者，俗即：确定预弹应力筋准面积后逗，再根烘据承载佩能力要预求按承节载力要石求确定衔非预应颤力筋，棵过程与建普通配辛筋梁一册样。此后再进编行应力验块算，裂缝圾及挠度验高算。当裂屑缝满足控筹制要求时纠，预应力瘦混凝土结龄构构件变堪形验算一逼般是容易喉通过的。81三、超经长无缝鹊结构设定计的一吹些措施821、裂缝混凝土临有裂缝窜是绝对制的，无穴裂缝是丢相对的探。混凝土喊中微裂董缝的存搬在，对街混凝土籍的弹塑被性、徐动变、强尼度、变系形、泊鞋松比、目结构刚锅度、化谊学反应拒等性能勾有重要吩影响。混凝土辽开裂（弄裂缝）星主要原创因是变甘形作用妥引起的畏，变形蒜作用包愉括温度盈、湿度皇及不均缠匀沉降早等。832、设计校措施：超长结好构设计申应尽量怜减小竖达向构件旦的刚度盾，主要置抗侧力偏构件最泼好布置伞在结构遮的抗侧雷刚度中主心。增配构字造筋提胡高抗裂叠性能，漂配筋应钞采用小掠直径、康小间距每。全截贴面的配涝筋率应秋在0.夹3～0焰.5%徒之间。避免结构屠突变产生耳应力集中贴，在易产贝生应力集延中的薄弱膏环节采取秆加强措施币。在易裂的复边缘部位怒设置暗梁许，提高该沉部位的配科筋率，提禽高混凝土框的极限拉仪伸。在结构救设计中倘应充分饶考虑施逆工时的锡气候特半征，合标理设置漏后浇缝评。843、地深下室钢较筋混凝量土墙（1）混耐凝土强度疑等级宜在适C25~繁C35的霸范围选用刘。（2）知由于墙腔体容易耐出现纵享向收缩汗裂缝，版墙体的鹅水平构幼造（温沉度）钢帽筋的配荒筋率宜讲在0.熊4%~绝0.6散%，水区平筋的销间距应哑小于1姜50m燥m，采渔取细而栽密的配肯筋原则昌。由于厉墙体受晨底板或芽楼板的臣约束较努大，混掩凝土胀超缩不一陵致，宜宝在墙体益中部或处端部设写一道间犬距为1顾00m筑m、高铸1m的撕“水平馅暗梁”漂，水平匀构造筋佣宜放在局竖向受兴力筋的饶外侧，潜这样，饰有利于萄控制墙做体有害刚裂缝的城出现。85（3）幻玉对于墙向体与柱仁子相连电的结构慢，由于幸墙与柱以的配筋葱率相差令较大，诊由于应灿力集中积原因，旷在离柱途子1~案2m的想墙体上施容易出勉现纵向鞭收缩裂白缝。工莫程实践渡表明，西应在墙栋柱连接福处设水偶平附加季筋，附报加筋的淋长度为天150移0~2牙000芹mm，彩该处配蛮筋率提矮高10估%~1纵5%。恼这样，毫有利于供分散墙透柱间的阻应力集鉴中，避遥免纵向闹裂缝的劲出现。（4）设鞭置施工后乌浇带。（5）采斧用掺膨胀增剂配制的降补偿收缩餐混凝土，赤并留施工垃后浇带。（6）地厘下一层外水墙。在室咱外地平以省上部分，陆应设置外借保温隔热吧层，避免缝直接暴露灭。（7）零在有条饱件的工锈程中，仗采用部亦分预应并力，使线混凝土酷预压应截力有0翠.6~盾1.0誓MPa晚。864、楼弦盖结构（1）界混凝土卖强度等般级不宜村高，现边浇梁板煌混凝土伏强度等恶级不宜货大于C杯40。（2）对傍于超长结湖构楼板，册鉴于泵送设混凝土的可收缩值比蔑现浇混凝竞土大20弦%~30扫%，为减坐少有害裂借缝，可采必用补偿收霜缩混凝土嘉浇筑，但鞭设计上要曲求采用细笨而密的双偶向配筋，驴构造筋间社距小于1旅50mm脑，配筋率桨在0.6判%左右。倾楼面和屋轨面受大气舌温差影响类较大，其居后浇缝最封大间距不东宜超过5邻0m。（3）绣梁（尤建其是沿纤外侧边沫梁）应帝加大腰再筋直径死，加密宜间距，兽并将腰辅筋按受岭拉锚固咐和搭接谜长度。蕉梁每侧朝腰筋截却面面积乖不应小张于扣除乖厚度后惊的梁截警面面积督的0.随1%，封腰筋间宣距不宜愿大于2黑00m梦m。（4）外岔侧边梁不谊宜外露，杜宜设保温纷隔热面层家。（5）有功条件的工虫程，在地促下室顶板乌（±0层悉）及屋顶焰板采用部柱分预应力胀，使混凝酸土预压力业有0.2固~0.7爆MPa。875．剪力叙墙结构不虹宜超长。欢剪力墙结掏构的外墙朗，宜采用诱外保温隔坡热做法。6．超划长结构建的屋面免保温隔箱热非常城重要，里应采用枯轻质高崇效吸水腔率低的党材料。午施工时戚防止雨特淋使保尖温隔热隶材料吸率湿而影也响效果桃。有条上件的工住程，屋玻面可采云用隔热洋效果较白好的架湖空板构眠造做法油。7．外露羊的挑檐、学雨罩、阳虫台，每隔桌12m左勺右留一道旦伸缩缝。8．某且些使用妄功能较朵重要的稿工程，件在混凝播土中掺所加拉纤址维，对相控制裂今缝是较歼有效的叮措施。889关于膨缓胀剂：混凝土尽的膨胀坐只有在讽限制条甲件下才督能产生南预压应趟力。所路以，构命造（温虾度）钢斩筋的设胀计对该如混凝土唉有效膨莫胀能的句利用和钱分散收嗓缩应力苦集中起闯到重要并作用。当采用膨梳胀剂时，吵在设计图兄纸上注明头：“采用紫掺膨胀剂榜的补偿收奇缩混凝土生，强度等阵级，抗渗川等级，水雄中养护1芬4d的混灶凝土限制盐膨胀率≥皮0.01仔5%（或妨更高些）讲”。8910计狂算温差杰的取值9011、呢框架的芝温度应罩力计将算（1）设莫各杆件承板受均匀温跳差，根据糖各柱侧移末刚度，求跑不动点；（2）位超移平衡Q吊n；（3）狡线性Q营i；（4）约留束位移求拆出后，从雀所计算柱殃头的自由往位移中减梅掉约束位腊移，即取可代数和，剩便获得各字柱头的实格际位移（觉5）根据杯实际位移学，假定每悼个柱子位歉移引起的传力矩只影裕响到相邻侨跨，简化肤计算出柱维子弯矩。91框架结构球变形不动箱点计算简衔图92框架结构踪蝶温度应力成计算简图93四、预框应力与浆抗震本节主要讨介绍预应造力构件的认地震反应也和相应的宪构造措施腹，并结合馆介绍新预哪应力抗震粒规范和混袋凝土规范航不同的条缝文。国内鞭外有争议件的一些观行点，以介伯绍与规范签一致的观犹点为主。94预应力混岭凝土结构贝的震害表隔现1、预应端力混凝土品结构的震嚼害表现很可惜粪，这次侮的汶川敬地震强况震区没油有收集您到预应窝力混凝凉土结构练的破坏罩情况。川所以我证们只好醒用一些陈以前的范例子。95神户地震96尼加拉年瓜首都朵马拉瓜饥18层亚的美州此银行大献厦97综上所述遥,60年青代以来,闹预应力混墓凝土结构识经受了地乌震的考验搅。大量震饶害调查表双明,预应狗力混凝土尘结构的破颜坏并不一救定比普通眯混凝土结缠构严重,盘其实际的镇抗震性能院要比人们烂想象的好烫得多,只陷要合理设捆计,构造参措施得当情,精心施雾工,确保恐质量,是旦可以推广古到地震区罗应用的。98预应力混串凝土结构三抗震性能2,预骄应力混牺凝土结题构抗震扩性能：与普通钢舌筋混凝土仇结构相比厉，预应力肢结构的主序要特点是辨:大跨度潜、大柱网艘、大空间惑、使用性版能良好。眨但从抗震命角度分析谱，预应力朝构件尺寸厉相对较小慌，自重较沟轻，横梁断线刚度较慢小，结构践较柔，自葡振周期较叶长，按目维前计算方键法所得地魔震作用较容小，这是挺对抗震有舰利的一面躲。另一方苍而，也存煌在着耗能件差,地震兰反应大等路不利于抗牛震的问题破。99预应力号混凝土店结构抗隐震性能不同预壶应力度切混凝土出构件的所滞回曲掌线1003、预应神力混凝土宫结构的抗蛙震设计要折求国际预应俗力混凝土位协会（F兰IP）于恼1977耳年制定了污《抗震预示应力混凝块土结构设直计建议》榨。随后，嘱新西兰、枪美国、日旦本等国在慢他们的混免凝土结构别设计规范嫩中也对预渣应力混凝针土结构的铃抗震设计眉作出了相鸽关规定。踩近年来，霉我国众多勾学者对预器应力混凝孤土结构的乔抗震性能辰和设计反服应谱，有留粘结及无膀粘结预应童力混凝土蔑框架和板贫柱节点，斤整体预应验力板柱房翁屋，预应肃力混凝土昌电视塔，竟以及预应翻力锚具的滋低周疲劳倍性能等进撑行了大量贫的试验研睡究和综合朽分析研究朵工作，从爸而制定了雕《预应力桶混凝土结血构抗震设亿计规程》绳（JGJ搅140）附。101预应力忌混凝土币结构的孩抗震设攀计要求预应力混揭凝土结构狐的抗震设顶计应遵循志结构抗震西设计的一誉般原则是愚：既要做好匹抗震计算浸，又要重族视概念设锯计。满足三桑个水准桨的抗震门设防要驾求。宜有多道牢抗震防线班，避免因饱部分结构井或构件破惑坏而导致捏整个结构怀的抗震能塑力或承载闯能力的丧部失。102预应力混给凝土结构昆的抗震设葛计要求在进行承断载能力设爹计时，应拆遵守“强捏柱弱梁、隔强剪弱弯铜、强节点想弱构件的虑原则。使结构苏具有合令理的刚个度和强裳度分布漫，避免巷薄弱层烦或薄弱嫌部位的粮出现。提高抗震易结构构件诱的延性，孤改善其变领形能力，椒应进行多辰遇或罕遇迫地震作用倾下的变形倘验算。选择合名适的预钳应力度束，满足尚配筋限弹值。加强构吉造，合株理选材简，尤其衬要保证恳结构构控件的连斜接和锚侵固。103预应力混护凝土结构测的抗震设支计3.1舌地震作井用的取陶值在新抗震脚规范(G钩B500隆11—2遵001)馒中,抗震脊设计反应宏谱仍以地飘震影响系小数曲线的胃形式给出聚。104105预应力混甘凝土结构被的抗震设宰计3.2建狗筑抗震设体计规范关闪于预应力鸡混凝土框按架结构的艰延性、预剩应力度和趟抗裂度的奏限制为保证预坦应力混凝怎土框架抗京震设计的拳延性要求浅,对预应牲力混凝土促框架梁混舌凝土截面猎受压区高旦度和纵向慈受拉钢筋它配筋率加经以限制是兵至关重要偷的。106预应力暑混凝土舞结构的间抗震设央计受拉钢预筋按非孙预应力粉钢筋抗芹拉强度持设计值卖换算的样最大配绿筋率作身出不宜兴大于2香.5%庙的限值犹。纵向找受拉钢逮筋的配腿筋率限圆值的规优定,是起采用H汁RB4泪00级裳钢筋的寇抗拉强俩度设计群值折算腰得出的黄,当采形用HR全B33门5级钢鸭筋时,凳其限值像可放松口到3.售0%。107预应力冰混凝土坦结构的制抗震设醒计混凝土结屯构设计规刮范第11对.8.翻4条或建按筑抗震设品计规范附原录C.2狭.1.1逃条规定:战对一级抗啄震框架的婆梁要求预僵应力强度槽比λ不宜惩大于0.认55,对槐于二级及龙三级抗震邻框架的梁闭、要求预测应力强度缘瑞比不宜大叛于0.7扭5。对于列框剪和框段筒下的预鞭应力梁可火以加大0仗.1和0图.05。滥λ=fp努yAp/鼓(fpy纽奉Ap+f耗yAs)研。108预应力混虫凝土结构拜的抗震设喂计在预应辛力强度省比限值惊下，设泽计裂缝痒控制等遵级宜尽猎量采用踩允许出政现裂缝束的三级筝，而不胆是采用系较严的肥裂缝控味制等级。109预应力疼混凝土荐结构的页抗震设樱计预应力垒混凝土国框架结宁构的抗萝震设计浅规范对冰梁端底蓝部钢筋典有如下窜规定：110预应力混斥凝土结构号的抗震措员施（3）关岁于预应力蓄柱对柱施座加适当莲的预应毕力，不归但可以共适当减举小柱子绪截面，勤减小柱蚂的配筋舍率，简愈化节点敬构造，层方便施妙工，还提可以改昼善抗震驶性能。111预应力混园凝土结构木的抗震设昂计东南大学叉孟少平，御同济大学蒜苏小卒的懂相关实验怀表明：柱施加预渣应力,骂延性系数闪差距可达早到4倍.授恢复力煤较强。由于预应爷力筋的高貌强特性,污加入预应郊力筋大大属提高了受衣拉的承载走能力.当高层和悲超高层建鱼筑结构的养整体弯曲绞变形较大什时,柱中世可能出现冷拉力.这交时可在柱殊中加竖向蛾预应力以偿改善其受诸力性能.112113预应力扶混凝土芝结构的关抗震设拖计为了保柜证柱截灵面的延暖性,应隔控制柱铁的轴压成比;边见节点处泥梁中的闻预应力率筋,尽亮量向截半面中性脉轴靠近炒,尽量刮降低梁叙在边节止点处的苹抗弯能寸力,使列框架梁祥内所配馅置的预风应力筋额在柱中京引起的绘次弯矩伪较为有盲利,以爷防止边独柱出铰伍。边柱僚加配预侧应力筋托的实质扫是实现畜耗能机毒制的转区换。国晌内外的糟实验表吃明，非缠对称配蚂筋大偏论心受压傅预应力吩混凝土戏柱的耗已能能力蒙和延性轻都较好缎，有良疮好的抗鱼震性能写。114在预应涛力混凝蛋土框架抬中，对洲二、三细级抗震壮等级的籍框架边咽柱，其代柱端弯棍矩增大听系数二蝇级应取息1.4神，三级泥应取1育.2。115预应力掠混凝土尘结构的宜抗震设辅计轴压比宜嘱符合表4冤.3.3框的规定。116预应力混悬凝土结构粮的抗震设莫计117预应力擦混凝土出结构的暂抗震设匠计（4）亿预应力药结构的程节点要绩求：预应力厨抗震规较范的4它.1.挣2条叙笨述如下宇：4.1谱.2千预应力标混凝土辨框架应锻设计为筹具备良属好的变餐形能力况和消耗屿地震能膏量能力而的延性倒框架，吵其组成揪构件应踢避免剪旅切先于证弯曲破余坏，节塘点不应礼先于其座连接构厉件破坏日。这一条肃实际上咳是在表甜达在罕观遇地震丛作用下复的预应迫力混凝狐土框架萌结构的糟混合耗递能机制炕和有限灯延性设忍计。118预应力混桑凝土结构洽的抗震设带计框架可能哭出现的耗喉能机制119预应力救混凝土繁结构的型抗震设宵计在大跨诊度预应串力混凝敌土框架辽梁中，啊预应力碰筋的面豆积是由路裂缝控卫制等级啄确定的争，为了逼增加梁势端截面测延性，醒则需要志配置一见定数量氏的非预塔应力钢平筋，采寨用混合沙配筋方捷式，这福在某种辞程度上夹增加了垃梁的强责度储备踩。国内执外研究脂表明，恩在罕遇鸽地震作暴用下，顽要求预炭应力混脂凝土框烤架梁端令临界截吉面的屈观服先于森柱截面信产生塑质性铰，秋呈现梁熟铰侧移姑机制是樱难以实及现的；备若确保眼在边节携点处的啦梁端出剂现铰、洪柱端不凡出现铰班，中柱悬呈现混芬合侧移殃机制时客结构仍磁是稳定酿的，这痰将同时且依靠梁捎铰和柱书铰耗散牧地震能膛量，其拜对柱端烈的截面服延性亦瞒有较高料要求。120预应力糟混凝土遮结构的归抗震设今计预应力混境凝土框架片设计成为搏在边柱不枯允许出铰扇(强柱弱舞梁)、中棍柱上允许勾出铰(强么梁弱柱)里的混合铰裙屈服机制活的有限延毯性框架。121预应力良混凝土警结构的吴抗震设骄计抗震设计贝中为避免掘内节点破父坏,在罕册遇地震作禁用下允许陈中柱柱端茶出铰以形湾成混合机罢制是必要劲的,也是武经济的,晴内节点允费许出现柱别铰是“丢衣卒保车”阀的办法。122预应力混净凝土结构彼的抗震设题计（5）无支粘结预应录力的应用陕：过去有美不专家馒学者存霜在着这债样的看换法:无粘结部绿分预应力陆结构阻尼询小，耗能坐差，地震月反应大；高强钢纽奉筋的塑挪性差，怒会导致胃结构延挤性差。所以，歉不少规预范和建携议都限岁制、甚彻至禁止悠无粘结猎部分预仗应力混社凝土结阴构在地饶震区使涂用，比质如新西皆兰、澳擦大利亚劳等国家户。而在运美国，然以林同餐炎为代态表的学桨派推崇粥使用无艘粘结预轿应力混变凝土，献相应地漆，工程况界在地铸震区建使造了大杂量的无水粘结预廉应力结畏构。各衡国对无查粘结预君应力混宋凝土的屠抗震性犁能存在焰意见分丝式歧，与痰此相应呈，各国卧规范对春无粘结粮预应力幸混凝土蚂的应用化，特别郊是在地波震区的厌应用，拍意见亦陆不一致阔。123预应力企混凝土析结构的矩抗震设催计我国的新免规范目前闹对无粘结挺预应力的食应用规定勺是有条件清的使用。1241125126总体来生说，我烫国的预蒸应力抗传震规范拉目前的慎规定整酒体偏严睬。从国桶内外相检关文献霜和研究义结果来缩慧看，对湾于受压嘉区高度拉、抗裂渴度控制县条件,撒预应力摄度等规火定来看直，是比瓦较谨慎溉的。预慕应力的讲一些有菊利作用凳未计及纯，其他渔规定较慈严，因变此从这膨一点来庸看，按店照新的抬规范处铺理现行齿的预应她力设计认，应该拉是比较镇安全的腹。127五、约束阳（侧向）构对

预应创力构件设蹦计的影响128内容本节主要俗介绍侧向践约束的基牧本知识，钞次内力的努计算方法墙，侧向约依束的本质榨，以及考椒虑约束影帅响时预应膨力构件的缓设计方法129在预应米力混凝抛土框架篇结构中灾，现行旅常规设钉计方法睬是基于染预应力方混凝土胃连续梁汪结构的弱工作原街理为基育础建立苦起来的通常是对百梁施加预抄应力，从言而在结构口中建立预腹应力，预猴应力效果五的建立通窃过预应力门筋在结构服上产生的秃等效荷载科而体现出馋来的。130131在超静定您预应力混掉凝土结构兔中，除了竞连续梁等仗极少数结胡构外，绝奥大多数结笑构为有侧牌向约束的畜预应力混冠凝土结构晃。例如：预碍应力混凝丝式土框架结间构、板柱铃结构、框抹剪结构、吵框筒结构姨等结构132一、侧掌向约束味的基本漆知识侧向约束灵的定义所谓侧孝向约束斩是指框碰架、平庆板一柱协结构等罢多、高蓬层预应天力混凝号土结构狗中的竖质向构件铲一一柱寻、剪力搅墙和筒洽体柱。逼有侧向渐约束构酱件的结句构，在暑预应力再作用下秋其内力常是有自池身特点徐的，它玩对结构春的作用族不同于棋其它荷板载产生念的内力丙。通常，竖件向构件有昂抗侧刚度类，当水平岛构件在预指压力作用稍下发生轴案向变形时抄，竖向构棍件约束水色平构件发陆生轴向变搂形，从而拴在水平构缸件中产生拼次轴力，擦即通俗所眠说的预应助力被“吃掉”的现象化。133侧向约束爸的常用表秆示哈尔滨工山业大学的亚郑文忠提亩出了侧向撒约束影响跌系数的表控示方法。所谓侧向劝约束影响见系数是指骨梁（板）献考虑侧向促约束与不冈考虑侧向亮约束影响枝由张拉引贪起的预加桂轴力计算掩值之比，殿用η表示。134图l所示燥框架结构茧柱上下两凯端无转角速，可令X蚊为结构在求单位预加地力作用下明梁的轴力女值，△P妇为柱在单债位预加力吊作用下的洒剪力，施锡加单位力叶。图中所示继框架结构偶梁柱上下侮两端无转梯角，可令英X为结构求在单位预认加力作用量下梁的轴内力值，△似P为柱在河单位预加注力作用下邮的剪力。从而可零以求得房诚，侧向代约束影蛇响系数纪：135根据变姓形一致水原理来府分析，内即预应践力梁在傻结点处围由于预制应力的溉预压作疮用引起河的压缩闹量，应发与柱端雪由于预偿应力梁谜的压缩蛋引起的昂水平位耻移相等转，通过围柱结点塌和梁结积点位移带相等的锁条件建最立位移锦平衡方传程：侧向约束螺影响系数136侧向约雾束的不神利影响减小预应稻力的传递忽略约毙束，构膊件的计照算挠度层和裂缝嘴宽度可活能比实策际值小均，对构马件的使裳用极限豆状态设赵计是不邻利的。忽视侧向联约束影响零的常规设液计方法，棚其承载能兄力设计是糕偏不安全吩的。137影响侧宜向约束阿的因素线刚度比结构形侍式施工顺贪序有效预应泊力的分布线形分布荡对约束作馒用的影响路效、垦时效问排题1381）线姻刚度比约束构件嫩与被约束驱构件的刚待度比越大蜓，被约束袍构件中的固次轴力越逢大，约束甲构件中由织此引起的附内力也越伯大。当有街多个约束纤构件，各练个约束构肥件内的内助力与它们知间的侧向借刚度比有驰关，侧向页刚度比越姥大的构件雨，内力也殃越大。139影响约球束的因稍素——线刚度比对单层率单跨结讽构随着撑梁柱线强刚度比昼的减小砌，侧向敏约束对寒梁轴力米的影响猪逐渐减类小。140图2丝式侧向约逮束影响达系数与患梁柱线饱刚度的榆关系侧向约烛束影响老系数柱梁线顾刚度比141以某厂房丽为例，该战项目为两桨层框架结蝴构，其中腐一层层高材9.2米冲，二层层柜高7.6亲米，采用慎连续4×常18米的丈超长无粘唯结预应力哗混凝土框爸架结构。吩仅取一层誉结构分析抽，当柱梁喷线刚度比木由0.2烛5增大至润4时，边傍跨梁轴力仇耗散为0群.63％谷~5.3隆3％，中狠跨梁中轴逗力耗散为均0.98盼％~9.更08％。影响约束瓦的因素——线刚度聋比142重庆大学高对5跨5跪层预应力恒框架结构迫的预应力基效应进行本计算，得跳不同梁柱维截面时顶撞层梁中轴脚向预压力注：施加般预加力为判2000胸KN。最按大次轴力没与预加力范之比为1协2.7%梁截面（mm）柱截面（mm）跨数一二三四五400×1200600×6001940.41891.81877.21891.81940.4400×1200800×8001895.41801.31773.11801.31895.4250×1000800×8001882.01777.71745.81777.71882.0影响约束担的因素——线刚度比1432）结构效形式：结构形快式的不昏同，预避应力次源轴力大袋小不同亚。多跨涌预应力幻玉框架结拌构，随驰着跨度席增加，辆预应力佳框架梁计中最大坦次轴力风增大，血越靠近纸中间跨尽次轴力甜越大。144单层单姥跨结构单层多略跨结构单跨多层轻结构多跨多帝层结构框筒结构预应力井梦字梁结构预应力转插换层桁架遵大梁影响约妨束的因盏素——结构形恐式145影响约餐束的因命素——结构形庙式单层单惨跨结构哈工大郑怎文忠在《预应力混樱凝土房屋痒结构设计患统一方法肚与实例》一书中对枣预应力单录层单跨框扁架结构的窝预应力效甲应进行计良算，得出纲侧向约束有可能“吃掉”60%的预加舟力，提耻出不考胀虑侧限燃的影响年不但裂霞缝控制语不能满浇足要求则，而且遣承载力很将偏于崖不安全夸。146影响约束杂的因素——结构形式单层多验跨结构对单层侨多跨框膊架，侧代限对框调架梁的愧有效预沟压力的酿影响随涨跨度的遵增大、狱跨数的浑增多而年增大，佛竖向构待件对预午应力的晚影响在罗两端最睬大。随潮着跨数舞增多，芬一方面吵内跨梁飞受侧限和影响将拖减少；别另一方钱面，由威于外侧界跨的侧律限影响条，使内货侧跨的肠预压应田力值也扣大幅减寻少。147影响约束弃的因素——结构形式同济大学居对单层多衰跨预应力漏框架的工虎程实例分昏析，建议骆以下情况验考虑侧向交约束的影录响：跨度L均≥20绍m，跨延度n>冤3跨度L≥证30m，暂跨度n贩≥2跨度L事≥39热m重庆大学让对一榀跨罚度为18典m，层高且为6m的屯五跨单层充框架进行骨计算分析踏，最大轴掀向预压力尖损失为2吐2.5%148影响约束表的因素——结构形巴式单跨多层至结构同济大模学对某单扒跨多层猜结构的胜预应力违效应进压行计算孟，由于旬侧向约雄束引起磁的预应列力损失树达10%。并得出奔以下结论廉：当层数沈较多，柱劣截面较大沈，且层高挤较小时，擦由于柱刚匪度较大的导约束，则槽底部一层灯和顶层梁扭中可能产鹊生较大的邀次轴力，坡这将可能协影响这两睁根梁（有趣时会影响秒最下和最甲上各两层纱梁）的正己常使用和迁极限承载绘能力。149影响约束戚的因素——结构形式多跨多层投结构与单跨多任层预应力烛框架结构苹类似，但筹多跨连续档框架梁较是长时，由右于边柱的分侧向位移孤增大，故船轴向变形钢对边柱影神响较大，稻而越接近积中间跨，茫预应力的私轴向预压鲁力耗散的洲越多，其挤影响随柱酬梁刚度比亚的增大而纠增大。重庆大客学对5层框架悠结构进庸行分析饮，当跨桑数从2跨变化到6跨时，梁体中最大轴芹向预压力盲损失从1.47橡%增加到8.50挽%。150影响约燥束的因啦素——结构形老式框筒结掀构单跨高层扎框剪结构马与单跨多疫层框架结足构的区别厌是常见的侧高层框架瓦－剪力墙睬结构由内妈筒体与外志柱组成，胖由于内筒朗体（或剪额力墙）刚食度很大，倦可视其对躲梁的嵌固弟为固结；撞另一区别敌是，由于遥高层结构雁柱承受较脊大的竖向忆荷载，由挨轴压比确医定出柱截妈面尺寸往截往较大，吧也即柱子乖刚度相对样较大。151就其柱、来墙侧向约赏束及梁的革轴向变形续对框架梁会、柱预应现力效应的吩影响，则现基本上与雪单跨多层表框架结构言相同。与单跨冷多层相寒类似，社应特别祝注意底嘴层及顶熔部两层红所受预搅应力的械影响。152影响约尼束的因弹素——结构形窑式预应力井支字梁结构以单层井涝字梁框架纳结构为例缎，在集中拔轴向力作蝇用下，由追柱子的约倒束引起的典梁中次轴贞力均为拉堪力，并随谨着柱子刚兔度的增大我而增大；佛而由柱子紫约束引起肥梁中的次羽弯矩也随雁着柱子刚解度增大而消增大。同济大肉学研究分析预园应力井行字梁轴绳向变形袄对结构鸟中预应哗力效应昨的影响奋，计算胸得侧向狮约束引天起的预馒应力损买失达15%～30%153影响约踏束的因隶素——结构形式预应力蒜转换层吩桁架大怕梁当转换层冬施加预应村力时，除源预加力对开本层产生河较大的影杜响外，其线上下层楼浮面梁或板忍都会吸收么较大的预暗压力，于洞本层梁相结连的上下妇柱柱端将稀产生较大摸的次弯矩拢；对于上纱下楼面梁雀的预加力诊数值悬殊窝的楼层也伍必须加以奥注意。同济大学对某工程史的预应力走转换层桁拆架大梁进内行有限元控分析，发就现桁架大奴梁中建立奖的有效预填应力仅为计施加荷载新的62.寒9%1543）施工这顺序预应力泊框架柱剧对梁的挽约束导狂致框架国梁轴向革预应力患（即次酒轴力）剖的减小线，且随财施工方持式的不梨同而不尿同。主要分齿为：“全部浇筑妻，一次张饰拉”、“逐层浇筑晕，逐层张巨拉”、混合施宿工。155影响约慰束的因蛋素——施工顺柳序多层框架嫩结构，施仅工顺序不吼同也会导您致侧限影逆响的不同榨：全部浇脂筑，一捆次张拉逐层浇筑仔，逐层张家拉混合施工156影响约糕束的因缠素——施工顺搁序当采用“吼全部浇筑秋，一次张肆拉”的施散工方法时军，可只考义虑本层梁思中的侧限尿影响，对盏上部各层波梁可忽略157影响约束鼠的因素——施工顺序全部浇筑故，一次张伙拉重庆大学绕对3跨5壶层预应力帝框架结构毛的预应力舅效应进行脊计算注：括号托内为次轴贯力，受拉禾为正，受孙压为负。邻施加预加难力为20巧00KN环。最大次严轴力与预胁加力之比滤为3.8钩%层数12345第一、三跨1923.89(76.11)2014.20(-14.20)1998.60(1.4)2000.13(-0.13)2000.02(-0.02)第二跨1903.84(96.16)2013.60(-13.60)1999.17(0.83)2000.03(-0.03)2000.05(-0.05)158影响约倘束的因稻素——施工顺序当采用“惰逐层浇筑全，逐层张圆拉”的施尺工方法时趟，顶层受还侧限影响届最大，底童层也有损砍失但不及渣顶层大，判其它各层趣可忽略。159影响约束膝的因素——施工顺序逐层浇筑喂、逐层张裙拉简斌对安5层3疲跨预应奔力框架宣结构的滥预应力笋效应进赚行计算注：括如号内为屠次轴力怖，受拉差为正，胁受压为粗负。施答加预加简力为2殿000暮KN。底最大次旨轴力与凤预加力建之比为为3.1滔%层数12345第一、三跨1996.03(3.97)1999.71(0.29)1996.91(3.09)2012.73(-12.73)1956.80(43.20)第二跨1991.37(8.63)1999.40(0.60)1994.45(5.55)2016.32(-16.32)1937.63(62.37)160若采用哗两种方述法混合原施工，你底层受丸侧限影厦响最大边，其次衣是分段差施工的乏后续第闭一层。以下讨滚论线型蔽对次轴信力的影奔响。161对结构酬分别进快行直线尺、折线书、两段顶抛物线絮和四段照抛物线侮布筋162模型直线配筋1直线配筋2折线配筋两段抛物线配筋四段抛物线配筋等效轴力（KN）一-1000-1000-1000-1000-1000二-1000-1000-1000-1000-1000次轴力（KN）一86.0784.3616.87-119.53-114.93二-11.4135.0115.798.696.79次轴力占等效轴力的百分比一8.61％8.44％1.69％11.95％11.49％二1.14％3.50％1.58％0.87％0.68％无论采吉用何种缘瑞线形，催当采用咳模型1时次轴芝力占等寇效轴力虑的百分灾比大部间分大于5％，即卵约束影夫响均不豪可忽略退；当采录用模型2时，约束挡影响都很探小，通常箩是可以忽退略的。可厅见，如果廊将本结构鲁简化为普晨通的框架寻分析，必温然导致忽孙略次轴力避影响，造符成工程隐迷患。163影响约束短的因素集——路效欺、时效问做题同一结构固，不同的组施工过程侦，对施工针阶段的内捡力分析，呈发现施工州路径效应榨对预应力碌梁构件的负有效预应世力的影响及。164二、次更内力的壶计算方础法现代预由应力混孙凝土结宅构的一趣个主要鬼发展趋欧势是由辅简支向天连续、西构件向剃整体、涌静定向把超静定厚结构发洗展。在耗预应力帖作用下貌，静定匠结构与箱超静定警结构的纺最大区蜜别在于亮预应力恨作用对湾超静定呢结构产货生了次艳内力。对于平面叔杆系结构茶来说，次撑内力包括邪次弯矩、傻次轴力和肥次剪力；倍而对于空挑间结构而染言，还包威括次扭矩敢。由于次咱内力是由男约束作用匪产生的，怖所以次内纽奉力在预应迫力构件上焦的分布有矮一个重要赵的特点：储次弯矩和乖次扭矩沿翅构件轴线盗的分布是乱线性的，爆次剪力和拦次轴力沿阶构件为常既数分布。次内力是削影响预应缩慧力混凝土挠结构的结找构整体承亭载性能和箭正常使用棉性能的一坊个因素，分也是工程箭中经常容碎易忽视的犁一个问题柴。随着预耕应力超静助定结构的俗广泛应用售，如何简榆捷准确地归计算预应灰力作用下进的次内力半是设计人离员关注的司一个重要躲问题。165通常，衰用求出坛预应力误混凝土链超静定晕在张拉写控制力吴（设沿穴预应力逼筋不变衔）的作丢用下产无生的综畏合弯矩倦，减去对各种预变应力损基失引起饿的约束攻次弯矩鄙，即得晨到有效边预应力剥作用下带约束次过弯矩；殊将次弯普矩微分算即得到良次剪力浑；将综昌合轴力杏减去张绩拉控制柱力即为乳次轴力椅。下面采吃用等效圈荷载法败来探讨掠求解次燥剪力的副方法，技分别采警用两种蒸方式进园行推导魂计算：喉1.偷由次弯持矩微分垂求得次每剪力，争2.意由综合旁剪力减迫去主剪盟力求得挤次剪力锦。1661.袖由次弯摄矩微分向求得次历剪力布筋线形暑的方程为腰：主弯矩为贺：主剪力滩为：次剪力拐为：等效荷陵载为：2.置由综合宜剪力减脆去主剪屿力求得弟次剪力布筋线雹形的方古程为：主弯矩咳为：等效荷凭载为：主剪力为炊：次剪力为滋：其中：d请由边界条政件确定。167算例比摧较以某双跨数连续梁为坛例，矩形佛截面尺寸绞为300样mm×6催00mm件，配置连卡续抛物线县预应力筋抄，有效预乳应力为1认000k烤N，并假而定其沿梁军全长不变寇。双跨连胃续梁线叹形图诞等效炸荷载图综合弯矩藏图顺主弯矩图咏次弯粘矩图168法1.个由次弯矩送微分求得速次剪力综合弯暂矩：综合剪力老：由主弯橡矩求得薯主剪力圆为：次剪力任为：169法2.华由综合剪馒力减去主乌剪力求得材次剪力由等效荷可载计算综陪合剪力（1）由秋等效荷载炉按梁脱离营体计算主炕剪力，由王布筋线形缺可见，在舟中支座处亡线形是不掌连续的，闹此处的主误剪力必须位考虑边界阀条件影响对来加以调趣整。从而求斑得：主剪力图170（2）由构等效荷载孔按简支计来算主剪力腿，通常设可计中认为甲中间的集泉中力由跨向中支座抵匀消，常常仆忽略，由攻此得到从而求渴得：，结果徒是不准荐确的。通过上述以分析可见神，用等效短荷载法计轻算次剪力干时，最好欲用次弯矩志微分求解换；如果采笛用等效荷令载法求主植剪力，该默模型一定喂要用脱离绵体计算，所而不能用喂简支结构馒进行计算玩，这里很拘容易被误蚊解，造成读设计错误喉。171三、侧向缴约束的本刺质目前，赌对于侧迫向约束侮的影