[发明专利]预应力型钢混凝土结构使用性能设计方法

摘要

本发明涉及预应力型钢混凝土结构设计，属于土木工程领域。一种预应力型钢混凝土结构的使用性能设计方法，其特征在于：考虑约束及其分布，在设计中建立结构时对使用性能的设计包括对框架梁在正常使用极限状态下的挠度计算和对框架梁验算最大裂缝宽度。考虑约束及其分布是次内力产生的本质，由于约束导致的次轴力的影响，使预应力框架梁由受弯构件变为拉弯构件，对其挠度及裂缝宽度产生影响，本发明提供的设计方法的计算公式考虑了次轴力的影响，用约束的观点定量的建立了预应力型钢混凝土结构设计理论。

主权项

一种预应力型钢混凝土结构的使用性能设计方法，其特征在于：考虑约束及其分布，在设计中建立结构时对使用性能的设计包括对框架梁在正常使用极限状态下的挠度计算和对框架梁验算最大裂缝宽度，预应力型刚混凝土受弯构件的挠度由使用荷载产生的下挠度f1和预应力引起的上挠度即反拱挠度f2两部分组成，则预应力型钢混凝土框架跨中的总挠度为：f＝f1‑f2，所述框架梁在正常使用极限状态下的挠度可根据构件的刚度用结构力学的方法计算；所述最大裂缝宽度应按荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合的影响进行计算，考虑裂缝宽度分布的不均匀性和荷载长期效应组合影响的最大裂缝宽度应按下列公式计算： w max = α cr ψ σ sk E s ( 1.9 c + 0.08 d eq ρ te ) 其中， σ sk = M k ± M 2 - N p 0 ( z - e p ) + N 2 ( a + z - h / 2 ) z ( A s + A P + A af + k A aw ) , d eq = 4 ( A s + A p + A af + k A aw ) u , ρ te = A s + A p + A af + k A aw 0.5 bh , 上述公式中：αcr——构件受力特征系数取αcr＝1.7，Ψ——考虑型钢翼缘作用的钢筋应变不均匀系数；当Ψ＜0.4时，取Ψ＝0.4；当Ψ＞1.0时，取Ψ＝1.0，c——纵向受拉钢筋的混凝土保护层厚度，σsk——考虑型钢受拉翼缘与部分腹板及受拉钢筋的钢筋应力值，Es——钢筋弹性模量，deq、ρte——考虑型钢受拉翼缘与部分腹板及受拉钢筋的有效直径、有效配筋率，Mk——按荷载短期效应组合计算的弯矩值，k——型钢腹板影响系数，其值取梁受拉侧1/4梁高范围中腹板高度与整个腹板高度的比值，As、Aaf——纵向受拉钢筋、型钢受拉翼缘面积，Aaw——型钢腹板面积，u——纵向受拉钢筋和型钢受拉翼缘与部分腹板周长之和，ep——预应力钢筋作用重心到截面重心轴的距离，M2，N2——框架次弯矩，次轴力，Np0——先张法构件、后张法构件的预应力钢筋及非预应力钢筋的合力，Ap——预应力钢筋的截面积，b，h——分别为框架梁断面的宽度，高度。