三类预应力框架对比试验与分析

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多年来,国内外预应力界的专家学者对预应力超静定结构能做了不懈的研究和探讨,得到了一些对理论研究和工程设计有很大帮助的研究成果。关于预应力结构的内力重分布研究很多是关于连续梁结构的,对预应力框架的研究相对较少。由于框架柱的影响,预应力框架的荷载弯矩分布、次弯矩形式以及内力重分布的特点与连续梁比较还是有一定区别的。预应力框架中塑性铰形成的位置不同,弯矩重分布的方向和能力也不相同。本文通过对“柱强于梁”、“梁强于柱”和“梁柱等强”三类预应力框架的对比试验和分析,得到了以下主要认识和结论:1)框架弯矩调幅设计是以外荷载弹性弯矩图为基础的,而实际的配筋决定框架塑性铰的出现位置和次序,所以三类框架在工程中都是客观存在的,在结构理论上也是成立的。2)无论是支座向跨中的“正调幅”,还是跨中向支座的“反调幅”,在框架中都客观存在,都是可以实现的。3)借鉴预应力梁的弯矩调幅规定和建议,单层框架或框架结构顶层的边跨柱顶截面在截面相对受压区高度ξ≤0.3和总调幅量控制在20 %以内时,柱顶塑性铰一般具有足够的塑性转动能力来实现预期的弯矩重分布。4)预应力次弯矩在预应力框架弯矩调幅中起重要作用。出于安全考虑,当等效荷载次弯矩起有利作用而轴力次弯矩起不利作用时,总调幅量控制在15 %~20%之间;当等效荷载次弯矩起不利作用或等效荷载次弯矩和轴力次弯矩都起不利作用时,总调幅量控制在10 %~15%之间。5)结构首发塑性铰弯矩调幅量的大小对结构正常使用状态性能有一定的影响:调幅量越大,裂缝宽度越大。即使在满足总调幅量β≤20%和相对受压区高度ξ≤0.3时,构件的挠度、裂缝宽度也有可能不满足要求。在充分考虑首发塑性铰转动能力和经济合理等因素,适当降低调幅量后,挠度、裂缝宽度等有可能满足要求。
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