大跨度预应力混凝土结构设计与施工分析

摘要

近年来,随着使用功能以及生产工艺要求的不断提高,工业与民用建筑对大空间的需求越来越普遍。大空间的本质就是楼盖中间没有框架柱,即要求梁的跨度很大,而预应力框架梁可以在满足受力与变形要求的情况下,尽可能增加梁的跨度。预应力的使用可以改变结构内力以及应力的分布,尽可能地利用高强混凝土的受压和高强低松弛钢材的受拉性能,使材料的潜能得到充分利用;另外预应力混凝土结构施工技术复杂,施工阶段相比于正常使用阶段对结构可能产生更大的荷载效应。因此,深入了解预应力混凝土结构的受力性能,不仅关系到设计是否合理,施工是否方便安全,也直接影响项目成本。
　　本论文以合肥某学校教学综合楼大跨度预应力混凝土梁板式楼盖结构为工程实例,深入探讨以下几个重点方面问题:
　　首先,对大跨度混凝土楼盖进行结构选型布置,分别采用单向预应力主次梁结构、单向预应力井字梁结构、双向预应力井字梁结构三种结构方案六种结构布置形式,对不同的结构布置形式进行内力与变形计算,以了解其受力性能和经济指标。
　　其次,建立整体结构的有限元模型,用等效荷载法考虑预应力效应,对结构进行静力弹塑性分析,以计算出预应力混凝土框架结构的弹塑性地震反应,了解构件塑性铰的出现顺序,掌握结构的破坏形态、破坏时各构件所处的状态,以对结构抗震能力进行简要评估,得出预应力井字梁结构为此类双向跨度相差不大的楼盖的最优布置方案。
　　再次,对该大跨度预应力混凝土结构进行施工阶段受力分析,发现结构施工过程中的受力状态与设计时的并不完全一致,部分构件甚至会出现内力与变形响应比设计值大,这需要在施工过程中给予重点关注和监控,因此通过对不同预应力梁张拉顺序下结构内力和变形响应的分析与对比,找出成本合理、施工方便的较优张拉顺序。
　　最后,通过对实际张拉过程中预应力损失的监测,运用数学统计方法计算出孔道壁摩擦系数μ和管道局部偏差系数 k,将其与混凝土结构设计规范规定的取值比较,并对影响孔道壁摩擦系数μ和管道局部偏差系数k的因素进行分析,进而对其取值提出一些建议。

目录

封面

声明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

插图清单

表格清单

第一章 绪论

1.1 预应力混凝土的发展和应用

1.2 大跨度预应力混凝土楼盖的两种结构形式

1.3 本文研究的目的和内容

第二章 某教学楼大跨度预应力楼盖结构选型研究

2.1 预应力理论

2.2 某教学楼大跨度预应力混凝土楼盖结构选型

2.3 小结

第三章 某教学楼大跨度结构静力弹塑性分析

3.1 静力弹塑性分析基本原理

3.2 静力弹塑性分析基本步骤

3.3 基于有限元软件MIDAS/GEN的静力弹塑性分析

3.4 小结

第四章 某教学楼预应力结构施工顺序分析

4.1 预应力混凝土框架结构施工顺序

4.2 不同施工顺序下的结构内力和变形分析

4.3 小结

第五章 预应力摩擦损失监测与分析

5.1 摩擦损失理论

5.2 摩擦损失计算

5.3 施工中摩擦损失监测

5.4 摩擦系数取值分析

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献