[发明专利]带转换结构大跨后张有粘结预应力混凝土框架梁设计方法

权利要求书

1.一种带转换结构大跨后张有粘结预应力混凝土框架梁设计方法，其特征在于，该设计方法按以下步骤进行：

步骤1：预应力混凝土框架梁采用变截面形式；

步骤2：预应力筋采用φ^s15低松弛钢绞线，钢绞线固定端采用HVM系列挤压锚，张拉端采用HVM系列夹片锚具，预应力筋采用两端张拉，预埋金属波纹管成孔；

预应力混凝土框架梁验算抗弯承载力、刚度、挠度及裂缝指标，均按照《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的要求进行设计；

步骤3：布置预应力筋时由荷载平衡法进行估算，平衡荷载为结构恒载的80%，预应力混凝土框架梁的预应力筋采用二段二次抛物线布置，端部锚固部位预应力钢筋与预应力混凝土框架梁截面形心之间的距离不大于0.2倍的梁截面宽度；预应力筋在跨内的反弯点位置取预应力混凝土框架梁跨度的0.1倍；然后进行试算，确定预应力钢筋布置的孔洞数，绘制预应力钢筋布置图；

步骤4：预应力效应计算分析：

1）预应力损失计算

根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第10.2节的有关公式进行预应力各项损失的计算；

2）承载能力极限状态下内力及次内力计算分析

预应力等效荷载作用下，预应力混凝土框架梁产生轴向变形，框架柱对预应力混凝土框架梁产生的水平约束造成次轴力，预应力混凝土框架梁的次轴力即为框架柱的次剪力，在内力分析时：通过计算软件分析上部转换结构在重力荷载、风荷载及水平地震作用下产生的柱底弯矩、剪力及轴力，并将柱底弯矩、剪力及轴力施加在大跨预应力混凝土框架梁上，与大跨预应力混凝土框架梁本身的等效荷载叠加，然后进行整体计算分析；同时，采用Midas软件和SAP2000软件按空间整体模型建模并补充计算，评估在预应力等效荷载作用下，预应力混凝土框架梁的应力分布情况；若预应力混凝土框架梁的应力分布为均匀分布，则进行后续计算分析，若应力分布不均匀，则返回步骤1，调整预应力混凝土框架梁的截面高度，再重复步骤2、步骤3和步骤4中的步骤1）和步骤2），直至预应力混凝土框架梁应力分布均匀为止；

3）正常使用极限状态下预应力混凝土框架梁计算分析，计算时，预应力混凝土框架梁的荷载作用组合为标准组合；按照《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第7.1节的公式进行预应力混凝土框架梁的裂缝计算，由7.2节的公式进行预应力混凝土框架梁的挠度计算；

步骤5：在Midas软件中直接建立预应力混凝土框架梁及上部转换框架的整体计算模型，选取预应力混凝土转换梁及其相连构件进行整体有限元分析；

步骤6：利用软件中的时程分析对整体模型在竖向地震作用下的工况进行模拟，分析竖向地震荷载工况作用下大跨预应力混凝土框架梁的抗震性能；

步骤7：按照《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的要求进行荷载工况组合，对预应力混凝土框架梁进行塑性及弯矩调幅设计，根据弯矩调幅后的弯矩及次弯矩验证预应力钢筋的布置，设计支座非预应力筋及跨中非预应力筋。

2.如权利要求1所述的带转换结构大跨后张有粘结预应力混凝土框架梁设计方法，其特征在于，所述步骤1）中，在框架柱内设置窄翼缘型钢。

3.如权利要求1所述的带转换结构大跨后张有粘结预应力混凝土框架梁设计方法，其特征在于，所述步骤1）中，梁跨中截面的高度为预应力混凝土框架梁跨度的1/12～1/15，支座截面的高度为预应力混凝土框架梁跨度的1/10～1/12；支撑预应力混凝土框架梁的框架柱截面为正方形，该正方形的边长为预应力混凝土框架梁梁宽的2倍。

4.如权利要求1所述的带转换结构大跨后张有粘结预应力混凝土框架梁设计方法，其特征在于，所述步骤2）中，金属波纹管孔道内径比钢绞线束外径大10～15mm。

5.如权利要求1所述的带转换结构大跨后张有粘结预应力混凝土框架梁设计方法，其特征在于，所述步骤2）中，预埋金属波纹管时，采用水泥浆灌浆料，水泥浆采用普通硅酸盐水泥和水拌制而成，水灰比不大于0.42，抗压强度不小于30N/mm²。