預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)彎矩調(diào)幅探究綜述

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1、預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)彎矩調(diào)幅探究綜述　　摘要：介紹預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用、試驗(yàn)研究以及塑性設(shè)計(jì)現(xiàn)狀。綜合現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究，總結(jié)預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)彎矩調(diào)幅的研究成果。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力；型鋼混凝土；彎矩調(diào)幅系數(shù)；中圖分類號：TV331文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土(PrestressedSteelReinforcedConcrete，簡稱PSRC)結(jié)構(gòu)是在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中配置軋制或焊接型鋼的組合結(jié)構(gòu)，作為一種新型組合結(jié)構(gòu)多用于多層公用建筑、高層建筑的底部及頂部、車庫等大開間大跨度的建筑中。該新型組合結(jié)構(gòu)具有預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和型鋼混

2、凝土結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)點(diǎn)，從而可為組合結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用開辟更廣闊的前景，研究分析有待深入。工程應(yīng)用南京金山大廈[1]，主樓32層，地下3層，高133.7m。第7層為轉(zhuǎn)換層兼做設(shè)備層，采用PSRC轉(zhuǎn)換梁承受上面26層的剪力墻重量，梁跨度8m。日本熊本縣阿蘇町建成了目前世界上跨長最大的PSRC簡支梁橋[2]，該梁為跨長50．9m、寬8.58m的PSRC簡支梁公路橋，該橋從距支點(diǎn)7m處設(shè)置型鋼，預(yù)應(yīng)力鋼筋為超耐久、耐疲勞型KTB.SC鋼絞線。山西省晉中市榆次區(qū)文化中心[3]，劇場看臺采用PSRC梁和斜梁及柱形成混凝土鋼架結(jié)構(gòu)。PsRC梁規(guī)格為32.801.90

3、0.65，混凝土強(qiáng)度等級C50。綏芬河青云市場套(擴(kuò))建改造工程[4]，套建一層頂框架梁采用內(nèi)置預(yù)應(yīng)力鋼桁架—混凝土組合梁，跨度有28.8m、25.2m和23.6m3種。濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院新校區(qū)教學(xué)主樓連廊框架結(jié)構(gòu)[5]，共3層，主跨跨度10.8m。建筑要求一、二框架梁高度不超過550mm，所以采用PSRC梁，滿足了建筑凈空要求。山東體育學(xué)院綜合訓(xùn)練館為大跨度框架結(jié)構(gòu)[5]，共2層，下部為游泳館，上部為藝術(shù)體操館。游泳池頂主梁采用跨度為26.7m的預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁，梁高l.3m，跨高比高達(dá)20。PSRC結(jié)構(gòu)已在工程中得到發(fā)展應(yīng)用。實(shí)際工程中所

4、應(yīng)用的絕大多數(shù)超靜定梁、框架以承受豎向靜載為主，可以考慮對其控制截面彈性彎矩計(jì)算值進(jìn)行調(diào)幅，而我國所頒布的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ8138—2001《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[6]對型鋼混凝土框架梁只給出了剛度、裂縫及截面承載力的計(jì)算方法，未涉及彎矩調(diào)幅計(jì)算問題。涉及這方面的研究分析較少，主要通過預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土連續(xù)梁、框架的試驗(yàn)研究，得到彎矩調(diào)幅系數(shù)的計(jì)算依據(jù)。試驗(yàn)研究目前，預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究已經(jīng)有一些報(bào)導(dǎo)，主要集中在國內(nèi)，但是關(guān)于預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土超靜定結(jié)構(gòu)的研究還較少。傅傳國、李玉瑩等[7]進(jìn)行了6根普通型鋼混凝土梁和7根預(yù)應(yīng)力型鋼

5、混凝土梁的對比試驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)施加預(yù)應(yīng)力后的型鋼混凝土梁較普通的型鋼混凝土梁的抗裂性能顯著改善，裂縫寬度在正常使用階段可以得到有效的控制。并將傳統(tǒng)的綜合內(nèi)力法和現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范建議公式結(jié)合起來，提出了“改進(jìn)綜合內(nèi)力法”，對預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁的受彎承載力計(jì)算和裂縫控制驗(yàn)算提出了一套新的方法。鄭文忠、王鈞等[8]進(jìn)行了3根兩跨內(nèi)置H型鋼預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)組合梁的試驗(yàn)，以及對此類梁的非線性有限元全過程分析，獲得了內(nèi)置H型鋼預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)組合梁等效塑性鉸區(qū)長度計(jì)算公式、塑性轉(zhuǎn)角計(jì)算公式和以達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時(shí)支座控制截面的外載作用下彈性彎矩計(jì)算值與內(nèi)置

6、H型鋼實(shí)際承擔(dān)的彎矩之差為調(diào)幅對象、以相對塑性轉(zhuǎn)角為自變量的彎矩調(diào)幅系數(shù)計(jì)算公式。8熊學(xué)玉、高峰[9]進(jìn)行了2榀預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土框架的試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，采用有限元分析軟件對試驗(yàn)框架進(jìn)行仿真模擬，并對試驗(yàn)框架梁型鋼截面尺寸、相對受壓區(qū)高度的參數(shù)進(jìn)行分析。基于試驗(yàn)及有限元分析結(jié)果，提出了預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土框架梁端塑性鉸長度計(jì)算公式，給出了以梁端控制截面在極限荷載下的彈性彎矩計(jì)算值與張拉引起的次彎矩之和為調(diào)幅對象，以相對受壓區(qū)高度和塑性轉(zhuǎn)角為自變量的調(diào)幅系數(shù)的計(jì)算公式。塑性設(shè)計(jì)一般房屋的框架梁和樓蓋中的連續(xù)次梁可以考慮按塑性設(shè)計(jì)。國內(nèi)外在型鋼混凝土、預(yù)應(yīng)

7、力混凝土以及預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土超靜定結(jié)構(gòu)塑性設(shè)計(jì)方面的研究成果主要有：(1)哈爾濱工業(yè)大學(xué)建立的調(diào)幅系數(shù)計(jì)算公式哈爾濱工業(yè)大學(xué)王鈞完成了3根內(nèi)置H型鋼預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)組合梁試驗(yàn)，基于試驗(yàn)結(jié)果及仿真分析，分別提出了以塑性轉(zhuǎn)角為和混凝土相對受壓區(qū)高度為自變量的彎矩調(diào)幅系數(shù)計(jì)算公式[10]。以型鋼受拉翼緣屈服為塑性鉸出現(xiàn)標(biāo)志的中支座相對塑性轉(zhuǎn)角為自變量的彎矩調(diào)幅系數(shù)計(jì)算公式為：（3.1）以混凝土相對受壓區(qū)高度為自變量的彎矩調(diào)幅系數(shù)計(jì)算公式為：（3.2）(2)同濟(jì)大學(xué)建立的調(diào)幅系數(shù)計(jì)算公式8同濟(jì)大學(xué)熊學(xué)玉、高峰在完成2榀預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土框架靜力試驗(yàn)基礎(chǔ)上，

8、基于試驗(yàn)結(jié)果及仿真分析，分別提出了以塑性轉(zhuǎn)角和混凝土相對受壓區(qū)高度為自變量的彎矩調(diào)幅系數(shù)計(jì)算公式[9]。以預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土框架梁受拉翼緣