[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

说明书

本发明公开了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，采用变截面梁；预应力筋两端张拉；荷载平衡法估算布置预应力筋，确定预应力钢筋布置的孔洞数，绘制布置图；计算预应力各项损失；考虑次内力作用，至应力分布均匀为止；裂缝计算和挠度计算；整体有限元分析模型；模拟整体模型在竖向地震作用下的工况，分析竖向地震荷载工况作用下框架梁抗震性能；组合荷载工况，设计预应力混凝土框架梁的塑性及弯矩调幅，根据调幅后的弯矩及次弯矩验证预应力筋的布置，设计支座非预应力筋及跨中非预应力筋。该设计方法考虑上部转换结构产生的次内力计算分析，保证带转换结构大跨后张有粘结预应力混凝土框架梁的安全度，减小施工难度。

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，涉及一种用于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。

背景技术

大跨后张有粘结预应力混凝土框架结构以其优越的性能在大型公共建筑、大悬挑、大跨重载工业建筑、高层建筑等结构设计中的应用越来越广泛，针对这种趋势，《预应力混凝土结构设计规范》(JGJ369—2016)在理论研究与实践应用的基础上，将大跨后张有粘结预应力混凝土框架梁的相关计算公式及构造要求编入其中。规范明确了后张有粘结预应力技术能有效改善框架梁在地震作用下的耗能能力，并提高其抗震性能，是适应大跨重载结构的主要结构形式之一。

大跨后张有粘结预应力混凝土框架结构施工过程中，一般采用现浇楼面板及屋面板将预应力混凝土框架梁相连，使预应力混凝土框架梁与楼板协同工作。但是，在某些特定的建筑功能要求下（如：由于使用功能的要求对建筑物的层高要求较大时），需在预应力混凝土框架梁之间开设大洞口（不能采用现浇混凝土楼板与预应力混凝土框架梁连接），这种情况下，为了保证建筑物使用功能及预应力混凝土框架结构受力稳定的要求，需在预应力混凝土框架梁上布置转换框架结构。这样，下部的预应力混凝土框架梁与上部的转换框架结构将组成新的结构体系，即“上部带转换结构大跨后张有粘结预应力混凝土框架结构”。对于此类结构，现行结构设计规范《预应力混凝土结构设计规范》(JGJ369—2016)提供的相关计算公式及构造将不能满足预应力混凝土框架梁的设计要求，主要体现为：首先，当上部存在转换结构时，上部转换结构以及预应力效应会产生次内力，次内力的计算是预应力混凝土框架结构设计的一项重要内容，对于后张法预应力混凝土超静定结构，由上部转换结构及预应力效应引起的内力和变形可采用弹性理论分析，其中结构的次弯矩由上部转换结构及预加力的等效荷载在结构构件截面上产生的弯矩值减去主弯矩得到。其次，此类结构在配筋设计时，配筋计算除应满足构件承载力、正常使用性能控制外，还应考虑延性控制下的配筋设计，即应重视大跨预应力混凝土框架梁的延性性能及抗震性能的计算与分析。上述两点设计内容在实际工程应用中要合理考虑，否则会造成工程隐患，并增加工程施工难度。

发明内容

本发明的目的是提供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，充分考虑上部转换结构产生的次内力以及大跨预应力混凝土框架梁延性性能及抗震性能的计算与分析。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：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，考虑到上部存在转换结构且框架梁上存在填土等重载，同时，结构跨度较大（一般指框架梁跨度大于24m），综合考虑建筑物使用功能、工程造价及施工难易程度等因素，经各项技术对比，确定结构形式选用预应力混凝土框架结构，然后，按以下步骤进行：

步骤1：大跨后张有粘结预应力混凝土框架结构布置及截面尺寸估算：

由于预应力混凝土框架梁支座部位弯矩大于跨中部位，因此预应力混凝土框架梁采用变截面形式，梁跨中截面的高度按跨度的1/12～1/15取值，支座截面的高度按跨度的1/10～1/12取值；支撑预应力混凝土框架梁的框架柱截面为正方形，其边长取梁宽的2倍，且为了提高框架柱的抗剪性能，一般在框架柱内设置窄翼缘型钢；

步骤2：预应力相关工艺选择并设定框架梁的计算控制指标：