一種超靜定預應力混凝土結構彎矩重分布的調幅設計方法
【專利摘要】一種超靜定預應力混凝土結構彎矩重分布的調幅設計方法，涉及混凝土結構彎矩重分布的調幅設計方法。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的設計方法調幅對象不清晰導致計算結果的精度不高的問題和計算效率較低的問題。本發(fā)明通過計算確定張拉引起的支座控制截面處的綜合彎矩Mp、結構的主彎矩MF、張拉引起的次彎矩Msec和外載彎矩設計值Mload；計算確定預應力混凝土受彎構件控制截面的極限曲率屈服曲率塑性轉角θP及塑性彎矩設計值；求得以Mload+Msec為調幅對象的彎矩調幅系數(shù)β，以(1-β)(Mload+Msec)作為支座控制截面彎矩設計值；或者求得以Mload+Mp為調幅對象的彎矩調幅系數(shù)以作為支座控制截面彎矩設計值；按經(jīng)典方法的正截面承載力計算公式計算確定支座控制截面處非預應力筋用量。本發(fā)明適用于適于房屋建筑領域。
【專利說明】-種超靜定預應力混凝±結構彎矩重分布的調幅設計方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及混凝±結構彎矩重分布的調幅設計方法。

【背景技術】
[0002] 超靜定預應力混凝±結構塑性設計一直是結構工程領域十分關注又有較大爭議 的問題，W往，由于研究人員在承載力計算方面一直認為預應力為內力，預應力筋為材料， 彎矩調幅對象僅限于外載設計彎矩和張拉預應力筋引起的次彎矩，將對外載彎矩設計值的 調幅和張拉引起的次彎矩在承載力極限狀態(tài)下的合理取值的研究人為地割裂起來，對預應 力本質認識不清，導致了超靜定預應力混凝±結構塑性設計處于徘徊局面的重要原因。因 此，需要一種能夠體現(xiàn)預應力本質、調幅對象清晰且合理考慮各關鍵參數(shù)影響的超靜定預 應力混凝±結構彎矩重分布調幅設計方法。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的設計方法調幅對象不清晰導致計算結果的精度不高的問 題和計算效率較低的問題，而提出了一種超靜定預應力混凝±結構彎矩重分布的調幅設計 方法。
[0004] -種超靜定預應力混凝±結構彎矩重分布的調幅設計方法包括W下步驟：
[0005] 步驟1、在根據(jù)防火及耐久性要求確定預應力筋保護層厚度，根據(jù)荷載類型確定預 應力筋線型后，通過裂縫控制方程計算確定預應力筋面積Ap,并根據(jù)預應力筋面積Ap計算 出預應力筋有效預加力Np ;
[0006] 步驟2、計算確定張拉引起的支座控制截面處的綜合彎矩Mp及結構的主彎矩Mp = NpS, e是支座控制截面處預應力筋的偏也距；根據(jù)公式M,。。= Mp-Mp計算確定支座控制截面 處張拉引起的次彎矩M,。。；計算確定支座控制截面處的外載彎矩設計值MiDdd ;
[0007] 步驟3、可據(jù)預應力筋、非預應力筋和混凝±的本構關系及預應力過程計算確定預 應力混凝±受彎構件控制截面的極限曲率科W及屈服曲率口y，并計算塑性轉角e P及塑性彎 矩設計值；
[000引步驟4、確定0p后，W其相對值0p/h。為自變量，建立與WMiMd+Mw。為調幅對象的 彎矩調幅系數(shù)目的對應關系，求得彎矩調幅系數(shù)目；
[0009] 步驟5、W (1-目）（Mi"ad+Mse。）作為支座控制截面彎矩設計值，按經(jīng)典方法正截面 承載力計算公式計算確定支座控制截面處非預應力筋用量，并使其滿足有關構造配筋的要 求；
[0010] 步驟6、根據(jù)荷載靜力平衡條件，計算出跨中控制截面處的內力，并據(jù)此按經(jīng)典方 法正截面承載力計算公式計算確定跨中配筋，并使其滿足有關構造配筋的要求。
[0011] 一種超靜定預應力混凝±結構彎矩重分布的調幅設計方法，包括W下步驟：
[0012] 步驟1、在根據(jù)防火及耐久性要求確定預應力筋保護層厚度，根據(jù)荷載類型確定預 應力筋線型后，通過裂縫控制方程計算確定預應力筋面積Ap,并根據(jù)預應力筋面積Ap計算 出預應力筋有效預加力Np,并計算確定張拉引起的等效荷載；
[0013] 步驟2、計算確定張拉引起的等效荷載作用下支座控制截面處的彎矩Mp與外載彎 矩設計值Miaad及其二者之和（Mhad+Mp);
[0014] 步驟3、可據(jù)預應力筋、非預應力筋和混凝±的本構關系及預應力過程計算確定預 應力混凝±受彎構件控制截面的極限曲率口"及屈服曲率，分別計算塑性轉角Sp及W MiMd+Mw。為調幅對象的彎矩調幅系數(shù)目；
[0015] 步驟4、根據(jù)經(jīng)典方法正截面承載力計算公式與預應力混凝±房屋結構設計統(tǒng)一 方法正截面承載力計算公式等價，計算W MiMd+Mp為調幅對象的彎矩調幅系數(shù)京；
[001 引

【權利要求】
1. 一種超靜定預應力混凝土結構彎矩重分布的調幅設計方法，其特征在于包括以下步 驟： 步驟1、在根據(jù)防火及耐久性要求確定預應力筋保護層厚度，根據(jù)荷載類型確定預應力 筋線型后，通過裂縫控制方程計算確定預應力筋面積Ap，并根據(jù)預應力筋面積Ap計算出預 應力筋有效預加力Np ; 步驟2、計算確定張拉引起的支座控制截面處的綜合彎矩Mp及結構的主彎矩Mf = Npe， e是支座控制截面處預應力筋的偏心距；根據(jù)公式= Mp-Mf計算確定支座控制截面處張 拉引起的次彎矩;計算確定支座控制截面處的外載彎矩設計值Mltjad ; 步驟3、可據(jù)預應力筋、非預應力筋和混凝土的本構關系及預應力過程計算確定預應力 混凝土受彎構件控制截面的極限曲率隊及屈服曲率A，并計算塑性轉角e P及塑性彎矩設 計值； 步驟4、確定0 p后，以其相對值0 /Iitl為自變量，建立與以MlMd+M_為調幅對象的彎矩 調幅系數(shù)P的對應關系，求得彎矩調幅系數(shù)3 ; 步驟5、以（I-P) (MlMd+MsJ作為支座控制截面彎矩設計值，按經(jīng)典方法正截面承載力 計算公式計算確定支座控制截面處非預應力筋用量，并使其滿足有關構造配筋的要求； 步驟6、根據(jù)荷載靜力平衡條件，計算出跨中控制截面處的內力，并據(jù)此按經(jīng)典方法正 截面承載力計算公式計算確定跨中配筋，并使其滿足有關構造配筋的要求。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種超靜定預應力混凝土結構彎矩重分布的調幅設計方法， 其特征在于步驟4中以其相對值0 /Iitl為自變量，建立與以MlMd+M_為調幅對象的彎矩調 幅系數(shù)P的對應關系，求得彎矩調幅系數(shù)P，包括以下步驟： 以相對塑性轉角QpAtl為橫軸，以彎矩調幅系數(shù)P為縱軸的平面直角坐標系下，取各 試驗點下包線，各試驗點取具有95%保證率的下包線，得到適用于以MlMd+MS6。為調幅對象 的彎矩調幅系數(shù)P的函數(shù)表達式：
是截面有效高度。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種超靜定預應力混凝土結構彎矩重分布的調幅設計方 法，其特征在于步驟5中的（1-P ) (MlMd+MsJ滿足：（1-P ) (MlMd+MsJ彡Mk+Mse。，M k為荷載 標準組合下控制截面彎矩設計值。
4. 一種超靜定預應力混凝土結構彎矩重分布的調幅設計方法，其特征在于包括以下步 驟： 步驟1、在根據(jù)防火及耐久性要求確定預應力筋保護層厚度，根據(jù)荷載類型確定預應力 筋線型后，通過裂縫控制方程計算確定預應力筋面積Ap，并根據(jù)預應力筋面積Ap計算出預 應力筋有效預加力Np，并計算確定張拉引起的等效荷載； 步驟2、計算確定張拉引起的等效荷載作用下支座控制截面處的彎矩Mp與外載彎矩設 計值Mltjad及其二者之和（MlMd+Mp); 步驟3、可據(jù)預應力筋、非預應力筋和混凝土的本構關系及預應力過程計算確定預應 力混凝土受彎構件控制截面的極限曲率氕及屈服曲率A，分別計算塑性轉角ep及以 MlMd+M_為調幅對象的彎矩調幅系數(shù)e ; 步驟4、根據(jù)經(jīng)典方法正截面承載力計算公式與預應力混凝土房屋結構設計統(tǒng)一方法 正截面承載力計算公式等價，計算以MlMd+Mp為調幅對象的彎矩調幅系數(shù)歹；
步驟5、以（1 -萬XMw +Mp)作為支座控制截面彎矩設計值，按統(tǒng)一方法正截面承載力 計算公式計算確定支座控制截面處非預應力筋用量，并使其滿足構造配筋的要求； 步驟6、根據(jù)荷載靜力平衡條件，計算出跨中控制截面處的內力，并據(jù)此按統(tǒng)一方法正 截面承載力計算公式計算確定跨中配筋，并使其滿足構造配筋的要求。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種超靜定預應力混凝土結構彎矩重分布的調幅設計方法， 其特征在于步驟5中的(I -3)(Mw +Mp)滿足：（1 -萬)(MW +MpR +M;,，Mk為荷載 標準組合下控制截面彎矩設計值。
【文檔編號】G06F17/50GK104331581SQ201410668434
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權日:2014年11月20日
【發(fā)明者】鄭文忠, 周威, 王英 申請人:哈爾濱工業(yè)大學