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预应力混凝土框架结构是我国近年来应用广泛的一种结构形式。在我国混凝土结构设计规范中,预应力混凝土结构的抗裂要求比钢筋混凝土结构要高,如何正确地评价预应力混凝土结构的抗裂性能,依赖于构件截面上有效预压应力的正确计算。大跨度的预应力混凝土现浇框架,板和梁整浇在一起,预应力框架梁为T形截面梁。现行的《混凝土结设计规范》(GB50010-2002)规定了T形截面翼缘宽度的取值,但是不少学者对此提出了疑义,认为规范取值与实际情况偏差较大。东南大学在多项预应力混凝土框架工程中的实测资料表明:预应力筋张拉过程中实测T型梁截面混凝土建立的有效预压应力值与按上述规范规定的计算值有较大的偏差,影响了设计者对实际结构使用性能的评估。因此有必要对预应力在框架结构中的传递问题进行试验研究,找出有效预压应力的正确计算方法,保证结构可靠的抗裂度。此外,本文还对预应力框架设计中次弯矩的计算、抗震设计及构造措施进行了讨论。本文主要研究内容及成果如下:
首先对预应力在框架结构中的传递进行了详细的研究,掌握了预应力的传递特点。通过对平板中预应力扩散角及T形截面有效翼缘宽度取值的研究,建立了区别于规范中全梁具有同一T形截面翼缘宽度的预压应力计算公式,使预压应力的计算具有更高的精度。
其次,介绍了轴向预应力损失的近似计算公式及精确计算公式,并对两者进行了比较。当柱抗侧刚度较大(尤其是短柱),框架结构跨数较多时,施工阶段张拉预应力梁时易产生剪切裂缝。分析了裂缝出现的原因,并通过有限元计算给出了设计及施工需要采取措施的条件。给出了单跨预应力混凝土框架次弯矩的简化计算方法并给予了证明,该方法概念清晰、计算简单,易于手算及校核。
对预应力混凝土框架张拉过程中易出现的几个问题进行了探讨,提出了解决方法;对预应力混凝土框架结构中非预应力筋的配置提出了建议。
最后,对预应力混凝土框架结构的抗震设计进行了阐述,介绍了几项抗震设计的构造措施。