預應力混凝土結構側向約束影響系數(shù)建模方法
【專利摘要】預應力混凝土結構側向約束影響系數(shù)建模方法，本發(fā)明涉及混凝土結構側向約束影響系數(shù)建模方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有方法未能合理考慮側向約束會限制梁或板等水平受彎構件的軸向變形，從而影響預加力向這些水平構件的傳遞，并且不考慮側向約束對預應力傳遞及設計計算結果的影響的問題。通過計算剛度；計算距離；按所獲得的各參數(shù)矩陣或向量，計算確定預應力混凝土框架側向約束影響系數(shù)矩陣方程。本發(fā)明應用于混凝土結構應用領域。
【專利說明】預應力混凝±結構側向約束影響系數(shù)建模方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及混凝±結構側向約束影響系數(shù)建模方法。

【背景技術】
[0002] 在超靜定預應力混凝±結構中，除了連續(xù)梁等少數(shù)結構外，大部分結構為有側向 約束預應力混凝±結構。所謂側向約束是指框架、平板-柱結構等多、高層預應力混凝± 結構中的豎向構件一柱、剪力墻和筒體等。側向約束會限制梁或板等水平受彎構件的軸向 變形，從而影響預加力向該些水平構件的傳遞，特別是當側向約束較明顯時，該種影響將更 大。在設計計算有側向約束的預應力混凝±結構時，若不考慮側向約束影響須引入樓蓋平 面內(nèi)軸向拉壓剛度為無窮大的假定，當側向約束不大時，設計計算結果是可W接受的；當側 向約束較大時，預應力混凝±水平構件的承載力計算值將大于其實際承載力，裂縫寬度計 算值將小于其實際裂縫寬度，變形計算值將小于其實際變形。因此，設計計算有明顯側向約 束的預應力混凝±結構時，若不考慮側向約束對預應力傳遞及設計計算結果的影響，將影 響工程安全。
[0003] 事實上，結構設計計算時跨數(shù)、層數(shù)、預應力筋布置、梁柱線剛度比、預應力施工工 藝等具有不確定性，由此，導致對側向約束影響的分析較為復雜。為合理考慮側向約束的影 響，在預應力混凝±結構設計計算時應引入側向約束影響系數(shù)，其概念為梁板考慮側向約 束影響時預應力引起的軸力與不考慮側向約束影響時預應力一起的軸力計算值之比。因 此，分析確定有側向約束的預應力混凝±結構的側向約束影響系數(shù)是該類結構設計計算的 關鍵之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是要解決現(xiàn)有方法側向約束會限制梁或板等水平受彎構件的軸向變形，從 而影響預加力向該些水平構件的傳遞，并且不考慮側向約束對預應力傳遞及設計計算結果 的影響的問題，而提高了預應力混凝±結構側向約束影響系數(shù)建模方法。
[0005] 預應力混凝±結構側向約束影響系數(shù)建模方法，它按W下步驟實現(xiàn)：
[0006] ( -）針對跨數(shù)為r的單層多跨預應力混凝±框架結構，計算確定框架梁柱的剛 度，包括，框架梁柱的抗側移剛度Di (i = 1，…，r+1)，各跨預應力混凝±梁的軸向拉壓剛度 ki(i = 1，...'r);
[0007] (二）根據(jù)式（5)計算確定距預應力混凝±梁不動點最近的框架柱的距離y ;
[0008]

【權利要求】
1. 預應力混凝土結構側向約束影響系數(shù)建模方法，其特征在于它按以下步驟實現(xiàn)： (一） 針對跨數(shù)為r的單層多跨預應力混凝土框架結構，計算確定框架梁柱的剛度，包 括，框架梁柱的抗側移剛度Di(i= 1，…，r+1)，各跨預應力混凝土梁的軸向拉壓剛度h(i =1，…，r); (二） 根據(jù)式（5)計算確定距預應力混凝土框架梁不動點最近的框架柱的距離y;
其中，所述LiQ= 1，…，r)為預應力混凝土框架梁各跨跨度，DiQ= 1，…，r+1)為框 架柱的抗側移剛度，n為不動點所在位置的跨數(shù)； (三） 結合步驟（一）和步驟（二）計算確定框架梁相對軸向拉壓剛度矩陣[K1]、框 架柱抗側剛度矩陣[D1]、單位系數(shù)矩陣[C1]、單位系數(shù)向量{Cl}; (四） 按所獲得的各參數(shù)矩陣或向量，計算確定單層多跨預應力混凝土框架側向約束 影響系數(shù)矩陣方程U} = ([K1]-[D1] [Cjr1 [D1] {Cl}。
2. 根據(jù)權利要求1所述的預應力混凝土結構側向約束影響系數(shù)建模方法，其特征在于 步驟（三）具體為： [K1] 一框架梁相對軸向拉壓剛度矩陣，表達為
{Cl}-單位系數(shù)向量，可表達為{Cl} = {1O…O0}T。
3. 預應力混凝土結構側向約束影響系數(shù)建模方法，其特征在于它按以下步驟實現(xiàn)： (一） 針對層數(shù)為m的單跨多層預應力混凝土框架結構，計算確定各層預應力混凝土框 架梁軸向拉壓剛度為kji= 1，…，m)，左右兩側各層框架柱的抗側移剛度Du和Dy(i= 1，…，m)，張拉各層框架梁中預應力筋時各框架梁端部預加力Npj(j= 1，…，m); (二） 按式（6)計算確定各層框架梁變形不動點位置y1;
其中，所述D1S左側框架柱的抗側移剛度，D2為右側框架柱的抗側移剛度，L為框架梁 跨度； (三） 依據(jù)框架梁柱節(jié)點處框架梁軸向壓縮變形與框架柱側向變形協(xié)調(diào)條件和節(jié)點力 平衡條件，計算確定張拉第j層（j= 1，…，m)預應力筋對第j層框架梁引起的軸向壓縮值 SAj，j(j=I...，m); (四） 結合步驟（一）、步驟（二）、步驟（三）獲得的梁柱相關參數(shù)，計算確定，框架梁 相對軸向拉壓剛度矩陣[K2]、框架柱抗側剛度矩陣[D2]、框架梁端端部預加力向量{c22}、單 位系數(shù)矩陣[C2]以及各層框架梁軸向內(nèi)縮向量Ic2J; (五） 按所獲得的各參數(shù)矩陣或向量，計算確定層框架梁側向約束影響系數(shù)，得到單跨 多層預應力混凝土框架結構側向約束影響系數(shù)矩陣方程。
4. 根據(jù)權利要求3所述的預應力混凝土結構側向約束影響系數(shù)建模方法，其特征在于 步驟（四）具體為 [K2] -框架梁相對軸向拉壓剛度矩陣，可表達為

的端部預加力Nw.引起的第j層框架梁的軸向內(nèi)縮值。
5.根據(jù)權利要求4所述的預應力混凝土結構側向約束影響系數(shù)建模方法，其特征在于 步驟（五）具體為： (一） 當各層框架梁端部預加力及所配預應力筋筋量相同時， {n} = {X}/Np (2) {X} = ([K2] + [D2] [C2]) ―1 ([D2] {c22} - {c21}) (3) 其中，Np為施加到框架梁端的有效預加力； (二） 若各層框架梁中預應力筋筋量不同，則應將式（3)計算而得各層預加軸力值Xj 除以該層端部預加力Nw.，即各層側向約束影響系數(shù)為： 1^j=xj/Npj ⑷ -單跨多層預應力混凝土框架中第j層框架梁側向約束影響系數(shù)，（j= 1，…，m)。
【文檔編號】G06F19/00GK104504234SQ201410668423
【公開日】2015年4月8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】周威, 鄭文忠, 王英 申請人:哈爾濱工業(yè)大學