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1、第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件9.29.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 1张拉控制应力concon张拉控制应力（controllingstress）是指张拉预应力钢筋时，张拉设备的测力仪表所指示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积得出的拉应力值。con是施工时张拉预应力钢筋的依据，其取值应适当。若过大，则会产生如下问题：（1）个别钢筋可能被拉断；（2）施工阶段可能会引起构件某些部位受到拉力（称为预拉区）甚至开裂，还可能使后张法构件端部混凝土产生局部受压破坏；（3）使开裂荷载与破坏荷载相近，一旦裂缝，将很快破坏，即可能产生无预兆的脆性破坏。另外，还会增
2、大预应力钢筋的松弛损失。因而对张拉控制应力应规定上限值。同时，为了保证构件中建立必要的有效预应力，张拉控制应力取值也不能过小，即也应有下限值。第1页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件9.29.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 钢筋种类钢筋种类张拉方法张拉方法先张法先张法后张法后张法消除应力钢丝、钢绞线消除应力钢丝、钢绞线0.75 0.75热处理钢筋热处理钢筋0.70.65混凝土规范规定预应力钢筋的张拉控制应力值不宜不宜超过下表规定的张拉控制应力限值，且不应不应小于0.4fptk。张拉控制应力限值第2页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构
3、件预应力混凝土构件9.29.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 2预应力损失将预应力钢筋张拉到控制应力后，由于种种原因，其拉应力值将逐渐下降到一定程度，即存在预应力损失预应力损失（lossofprestress）。经损失后预应力钢筋的应力才会在混凝土中建立相应的有效预应力有效预应力（effectiveprestress）。下面分项讨论引起预应力损失的原因、损失值的计算以及减少预应力损失的措施。第3页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失无论先张法临时固定预应力钢筋还是
4、后张法张拉完毕锚固预应力钢筋时，在张拉端由于锚具的压缩变形，锚具与垫板之间、垫板与垫板之间、垫板与构件之间的所有缝隙被挤紧，或由于钢筋、钢丝、钢绞线在锚具内的滑移，使得被拉紧的预应力钢筋松动缩短从而引起预应力损失。预应力直线钢筋锚具变形损失应按下列公式计算：为了减小锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失，应尽量少用垫板；先张法采用长线台座张拉时损失较小；而后张法中构件长度越大则损失越小。9.29.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 第4页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件9.29.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 预
5、应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失摩擦损失计算简图第5页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件9.29.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 后张法由于孔道的制作偏差、孔道壁粗糙以及钢筋与孔壁的挤压等原因，张拉预应力筋时，钢筋将与孔壁发生摩擦（friction）。距离张拉端越远，摩擦阻力的累积值越大，从而使构件每一截面上预应力钢筋的拉应力值逐渐减小，这种预应力值差额称为摩擦损失摩擦损失。预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失的计算公式如下：为了减小摩擦损失，对于较长的构件可采用一端张拉另一端
6、补拉，或两端同时张拉，也可采用超张拉。超张拉程序为。第6页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件9.29.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失失制作先张法构件时，为了缩短生产周期，常采用蒸汽养护，促使混凝土快硬。由于预应力钢筋与台座间形成温差，产生的预应力损失，按下式计算：式中，以N/mm2计，为预应力钢筋与台座间的温差，以计。通常采用两阶段升温养护两阶段升温养护来减小温差损失：先升温2025，待混凝土强度
7、达到7.510N/mm2后，混凝土与预应力钢筋之间已具有足够的粘结力而结成整体；当再次升温时，二者可共同变形，不再引起预应力损失。因此，计算时取。第7页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件9.29.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失应力松弛应力松弛（stressrelaxation）是指钢筋受力后，在长度不变的条件下，钢筋应力随时间的增长而降低的现象。预应力钢丝、钢绞线：普通松弛低松弛热处理钢筋：可以采用超张拉超张拉的方法减小松弛损失。第8页/共280页第九章第九章 预应
8、力混凝土构件预应力混凝土构件9.29.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失混凝土在空气中结硬时体积收缩（shrinkage），而在预压力作用下，混凝土沿压力方向又发生徐变（creep）。收缩、徐变都导致预应力混凝土构件的长度缩短，预应力钢筋也随之回缩，产生预应力损失。混凝土收缩、徐变引起受拉区和受压区纵向预应力钢筋的预应力损失值、（N/mm2）可按下列方法确定：先张法：后张法：所有能减少混凝土收缩徐变的措施，相应地都将减少。第9页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件9.29.2
9、预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于混凝土的局部挤压引起的用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失预应力损失对水管、蓄水池等圆形结构物，可采用后张法施加预应力。把钢筋张拉完毕锚固后，由于张紧的预应力钢筋挤压混凝土，钢筋处构件的直径减小,一圈内钢筋的周长减小，预拉应力下降，即产生了预应力损失。规范规定：当构件直径d3m时，N/mm2；当构件直径d3m时，。第10页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 预应力损失的分阶段组合预应力损失的分阶段组合不同的施加预应力方法，产生的预应力
10、损失也不相同。一般地，先张法构件的预应力损失有；而后张法构件有（当为环形构件时还有）。在实际计算中，以“预压”为界，把预应力损失分成两批。各阶段预应力损失值的组合预应力损失值的组合预应力损失值的组合先张法构件先张法构件后张法构件后张法构件混凝土预压前混凝土预压前(第一批第一批)的损失的损失混凝土预压后混凝土预压后(第二批第二批)的损失的损失9.29.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 第11页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件考虑到预应力损失计算值与实际值的差异，并为了保证预应力混凝土构件具有足够的抗裂度，应对预应力总损失值做最低限值的规定。
11、规范规定，当计算求得的预应力总损失值小于下列数值时，应按下列数值取用：先张法构件100N/mm2；后张法构件80N/mm2。9.29.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 第12页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件混凝土的弹性压缩（或伸长）混凝土的弹性压缩（或伸长）当混凝土受预应力作用而产生弹性压缩（或伸长）时，若钢筋（包括预应力钢筋和非预应力钢筋）与混凝土协调变形（即共同缩短或伸长），则钢筋的应力变化量为式中为钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，即9.29.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定 第13页/共280页第
12、九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件预应力混凝土轴心受拉构件从张拉钢筋开始到构件破坏为止，可分为两个阶段两个阶段：施工阶段和使用阶段。构件内存在两个力系两个力系：内部预应力（施工制作时施加的）和外荷载（使用阶段施加的）。用Ap和As表示预应力钢筋和非预应力钢筋的截面面积，Ac为混凝土截面面积；以、及表示预应力钢筋、非预应力钢筋及混凝土的应力。规定：以受拉为正，及以受压为正。9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 第14页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件1先张法轴心受拉构件 施工阶段施工阶段施工制作阶段，应力图形如图
13、所示。此阶段构件任一截面各部分应力均为自平衡体系。先张法构件截面预应力平衡方程为9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 第15页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 放松预应力钢筋，压缩混凝土（完成第一批预应力损失）代入平衡方程可得此时的应力状态，可作为施工阶段对构件进行承载能力计算的依据。另外，还用于计算。第16页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构
14、件的应力分析 完成第二批预应力损失代入平衡方程解得上式给出了先张法构件中最终建立的混凝土有效预压应力。第17页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件使用阶段使用阶段加荷至混凝土预压应力被抵消时消压状态9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 第18页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 平衡条件为代入可得此时，构件截面上混凝土的应力为零，相当于普通钢筋混凝土构件还没有受到外荷载的作用，但预应力混凝土构件已能承担外荷载产生的轴向
15、拉力，故称为“消压拉力”。第19页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件继续加荷至混凝土即将开裂截面即将开裂9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 第20页/共280页第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 平衡条件为代入可得上式可作为使用阶段对构件进行抗裂验算的依据。第21页/共280页9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件加荷直至构件破坏贯通
16、裂缝截面相应的轴向拉力极限值（即极限承载力），如图所示。极限状态由平衡条件可得上式可作为使用阶段对构件进行承载能力极限状态计算的依据。第22页/共280页9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件2后张法轴心受拉构件施工阶段施工阶段应力图形如图所示，构件任一截面各部分应力亦为自平衡体系。后张法构件截面预应力平衡方程为第23页/共280页9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件在构件上张拉预应力钢筋至 ，同时压缩混凝
17、土 代入平衡方程可解得当（张拉端）时，达最大值，即上式可作为施工阶段对构件进行承载力验算的依据。第24页/共280页9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件完成第一批预应力损失代入平衡方程解得这里的用于计算。第25页/共280页9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件完成第二批预应力损失 代入平衡方程，可解得即为后张法构件中最终建立的混凝土有效预压应力。第26页/共280页9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件
18、的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件使用阶段使用阶段相应时刻的应力图形与先张法构件的相同，外荷载产生的轴向拉力符号也相同。相应计算公式如下：注意：后张法中第27页/共280页9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件3先、后张法计算公式的比较钢筋预应力钢筋预应力无论先、后张法，非预应力钢筋任何相应时刻的应力公式形式均相同；预应力钢筋应力公式中，后张法比先张法的相应时刻应力多。混凝土预应力混凝土预应力施工阶段，两种张拉方法的、公式形式相似，差别在于：先
19、张法公式中用构件的换算截面面积，而后张法用构件的净截面面积。第28页/共280页9.3 9.3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析 第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件轴向拉力轴向拉力使用阶段，构件在各特定时刻的轴向拉力，及的公式形式均相同。无论先、后张法，均采用构件的换算截面面积计算。由可知，预应力混凝土构件比同条件的普通钢筋混凝土构件的开裂荷载提高了。第29页/共280页9.49.4 预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件为了保证预应力混凝土轴心受拉构件（uniaxi
20、altensilememberofprestressedconcrete）的可靠性（reliability），除要进行构件使用阶段的承载力（load-carryingcapacity）计算和裂缝控制（crackcontrol）验算外，还应进行施工阶段（制作、运输、安装）的承载力验算，以及后张法构件端部混凝土的局部受压验算。1使用阶段正截面承载力计算目的是保证构件在使用阶段具有足够的安全性。因属于承载能力极限状态的计算，故荷载效应及材料强度均采用设计值。计算公式如下第30页/共280页9.49.4 预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算第九章第九章 预应力混凝土
21、构件预应力混凝土构件2使用阶段正截面裂缝控制验算预应力混凝土轴心受拉构件，应按所处环境类别和结构类别选用相应的裂缝控制等级，并按下列规定进行混凝土拉应力或正截面裂缝宽度验算。由于属正常使用极限状态的验算，因而须采用荷载效应的标准组合或准永久组合，且材料强度采用标准值。一级一级严格要求不出现裂缝的构件严格要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：第31页/共280页9.49.4 预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件二级二级一般要求不出现裂缝的构件一般要求不出现裂缝的构件应同时满足如下两个条件：在荷载
22、效应的标准组合下应符合下列规定：在荷载效应的准永久组合下宜符合下列规定：第32页/共280页9.49.4 预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件三级三级允许出现裂缝的构件允许出现裂缝的构件按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，应符合下列规定：第33页/共280页9.49.4 预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件3施工阶段混凝土压应力验算为了保证预应力混凝土轴心受拉构件在施工阶段（主要是制作时）的安全性，应限制施加预
23、应力过程中的混凝土法向压应力值，以免混凝土被压坏。混凝土法向压应力应符合下列规定：对先张法构件对后张法构件第34页/共280页9.49.4 预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件4施工阶段后张法构件端部局部受压承载力计算后张法构件端部锚固区的应力状态构件端部截面尺寸验算构件端部截面尺寸验算第35页/共280页9.49.4 预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件构件端部局部受压承载力验算构件端部局部受压承载力验算当配置方格网式或螺旋式间接
24、钢筋且其核心（core）面积时，局部受压承载力应按下列公式计算：当为方格网式配筋时，其体积配筋率应按下列公式计算：当为螺旋式配筋时，其体积配筋率应按下列公式计算：第36页/共280页9.49.4 预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件局部受压区的间接钢筋(a)方格网式配筋(b)螺旋式配筋第37页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件1各阶段应力分析 钢筋应力钢筋应力先张法后张法 分别加荷至受拉区和受压区预应力钢筋各自合力点处
25、混凝土法向应力等于零时，受拉区和受压区的预应力钢筋 和 的应力为：先张法后张法预应力混凝土受弯构件截面内钢筋布置第38页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件混凝土预应力混凝土预应力 仿照轴心受拉构件，计算预应力混凝土受弯构件受弯构件中由预加力产生的混凝土法向应力时，可看作将一个偏心压力作用于构件截面上，然后按材料力学公式计算。计算时，先张法用构件的换算截面（，），而后张法用构件的净截面（，）。第39页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应
26、力混凝土构件预应力混凝土构件计算公式如下:先张法构件后张法构件 第40页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件预应力钢筋及非预应力钢筋的合力预应力钢筋及非预应力钢筋的合力无论先、后张法，偏心压力均按下式计算：预应力钢筋及非预应力钢筋合力点的偏心距预应力钢筋及非预应力钢筋合力点的偏心距先张法构件：后张法构件：第41页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件截面几何特征截面几何特征:先张法构件后张法构件第42页/共28
27、0页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件外荷载作用下构件截面内混凝土应力计算外荷载作用下构件截面内混凝土应力计算施加预应力后，构件在正常使用时可能不开裂甚至不出现拉应力，因而可以视混凝土为理想弹性材料。仿照轴心受拉构件，在外荷载作用下，无论先、后张法，均采用构件的换算截面，按材料力学公式计算混凝土应力。例如，正截面抗裂验算时，加荷至构件受拉边缘混凝土应力为零时，设外弯矩为，则有加荷至受拉边缘混凝土即将开裂时，则开裂弯矩为第43页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第
28、九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件2使用阶段计算正截面受弯承载力计算正截面受弯承载力计算矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算第44页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件两个独立平衡方程：公式的适用条件为：第45页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件斜截面承载力计算斜截面承载力计算斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算只需考虑施加预应力对受剪承载力的影响。矩形、T形和I形截面的预应力混凝土受弯构件，
29、当配置箍筋和弯起钢筋时，其斜截面受剪承载力应按下列公式计算：斜截面受弯承载力计算斜截面受弯承载力计算（略）第46页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件正截面裂缝控制验算正截面裂缝控制验算一级一级严格要求不出现裂缝的构件严格要求不出现裂缝的构件二级二级一般要求不出现裂缝的构件一般要求不出现裂缝的构件三级三级允许出现裂缝的构件允许出现裂缝的构件第47页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件斜截面抗裂度验算斜截面抗裂
30、度验算混凝土主拉应力混凝土主拉应力（1）一级严格要求不出现裂缝的构件（2）二级一般要求不出现裂缝的构件混凝土主压应力混凝土主压应力对严格要求和一般要求不出现裂缝的构件，均应符合下列规定：第48页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件挠度验算挠度验算与普通混凝土受弯构件不同，预应力混凝土受弯构件的挠度由两部分组成。第一部分是外荷载产生的向下挠度fl ；另一部分是预应力产生的向上变形fp，称为反拱。预应力混凝土受弯构件在正常使用极限状态下的挠度验算公式为：第49页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设
31、计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件施工阶段验算第50页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件对预拉区不允许出现裂缝的构件或预压时全截面受压的构件，在预加力、自重及施工荷载(必要时应考虑动力系数)作用下，其截面边缘的混凝土法向应力应符合下列规定：截面边缘的混凝土法向应力可按下列公式计算：第51页/共280页9.9.预应力混凝土受弯构件的设计与计算预应力混凝土受弯构件的设计与计算第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件对施工阶段预拉区允许出现裂缝而在
32、预拉区不配置纵向预应力钢筋的构件，除应进行承载能力极限状态验算外，其截面边缘的混凝土法向应力应符合下列规定：注：后张法预应力混凝土受弯构件的端部局部受压计算内容与轴心受拉构件相同，不赘述。第52页/共280页9.9.预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件1先张法构件多根相同直径钢丝并筋配筋：多根相同直径钢丝并筋配筋：并筋的等效直径，对双并筋应取为单筋直径的1.4倍，对三并筋应取为单筋直径的1.7倍。并筋的保护层厚度、锚固长度、预应力传递长度及正常使用极限状态验算均应按等效直径考虑。当预应力钢绞线、热处理钢筋采用并筋方式时，应有可靠的构
33、造措施。先张法预应力钢筋之间的净间距先张法预应力钢筋之间的净间距：不应小于其公称直径或等效直径的1.5倍，且应符合下列规定：对热处理钢筋及钢丝，不应小于15mm；对三股钢绞线，不应小于20mm；对七股钢绞线，不应小于25mm。第53页/共280页9.9.预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件对先张法预应力钢筋端部周围的混凝土应采取加强措施，以对先张法预应力钢筋端部周围的混凝土应采取加强措施，以防止放松预应力钢筋时，端部产生劈裂缝。防止放松预应力钢筋时，端部产生劈裂缝。（1）对单根配置的预应力钢筋，其端部宜设置长度不小于150mm且不少
34、于4圈的螺旋筋；当有可靠经验时，亦可利用支座垫板上的插筋代替螺旋筋，但插筋数量不应少于4根，其长度不宜小于120mm；（2）对分散布置的多根预应力钢筋，在构件端部10（为预应力钢筋的公称直径）范围内应设置35片与预应力钢筋垂直的钢筋网；（3）对采用预应力钢丝配筋的薄板，在板端100mm范围内应适当加密横向钢筋。第54页/共280页9.9.预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件槽形板类构件槽形板类构件，应在构件端部100mm范围内沿构件板面设置附加横向钢筋，其数量不应少于2根。预制肋形板预制肋形板，宜设置加强其整体性和横向刚度的横肋。端
35、横肋的受力钢筋应弯入纵肋内。当采用先张长线法生产有端横肋的预应力混凝土肋形板时，应在设计和制作上采取防止放张预应力时端横肋产生裂缝的有效措施。直线配筋的先张法构件直线配筋的先张法构件,当构件端部与下部支承结构焊接时,应考虑混凝土收缩、徐变及温度变化所产生的不利影响，宜在构件端部可能产生裂缝的部位设置足够的非预应力纵向构造钢筋。第55页/共280页9.9.预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件2后张法构件后张法预应力钢丝束、钢绞线束的预留孔道后张法预应力钢丝束、钢绞线束的预留孔道应符合下列规定：对预制构件，孔道之间的水平净间距不宜小于5
36、0mm；孔道至构件边缘的净间距不宜小于30mm，且不宜小于孔道直径的一半。在框架梁中，预留孔道在竖直方向的净间距不应小于孔道外径,水平方向的净间距不应小于1.5倍孔道外径；从孔壁算起的混凝土保护层厚度，梁底不宜小于50mm，梁侧不宜小于40mm。预留孔道的内径应比预应力钢丝束或钢绞线束外径及需穿过孔道的连接器外径大1015mm。在构件两端及跨中应设置灌浆孔或排气孔，其孔距不宜大于12m。凡制作时需要预先起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。第56页/共280页9.9.预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件后张法预应力混凝土构件的端部锚
37、固区应配置间接钢筋后张法预应力混凝土构件的端部锚固区应配置间接钢筋，除进行局部受压承载力计算外，其体积配筋率不应小于0.5%。为了防止沿孔道产生劈裂，在局部受压间接钢筋配置区以外，在构件端部长度不小于3但不大于1.2、高度为2的附加配筋区范围内，应均匀配置附加箍筋或网片，其体积配筋率不应小于0.5%（下图）。防止沿孔道劈裂的配筋范围1局部受压间接钢筋配置区；2附加配筋区；3构件端面第57页/共280页9.9.预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件后张法预应力混凝土构件端部钢筋布置后张法预应力混凝土构件端部钢筋布置规定：（1）宜将一部分
38、预应力钢筋在靠近支座处弯起，弯起的预应力钢筋宜沿构件端部均匀布置；（2）当构件端部预应力钢筋需集中布置在截面下部或集中布置在上部和下部时，应在构件端部0.2范围内设置附加竖向焊接钢筋网、封闭式箍筋或其它形式的构造钢筋；（3）附加竖向钢筋宜采用带肋钢筋。当端部截面上部和下部均有预应力钢筋时，附加竖向钢筋的总截面面积应按上部和下部的预应力合力分别计算的数值叠加后采用。构件端部尺寸应考虑锚具的布置、张拉设备的尺寸和局部受压的要求，必要时应适当加大。第58页/共280页9.9.预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件当构件在端部有局部凹进时，应
39、增设折线构造钢筋折线构造钢筋或其它有效的构造钢筋。端部凹进处构造配筋1折线构造钢筋；2竖向构造钢筋第59页/共280页9.9.预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件后张法预应力混凝土构件中，曲线预应力钢丝束、钢绞线束的曲率半曲线预应力钢丝束、钢绞线束的曲率半径径不宜小于4m；对折线配筋的构件，在预应力钢筋弯折处的曲率半径可适当减小。在后张法预应力混凝土构件的预拉区和预压区中，应设置纵向非预应纵向非预应力构造钢筋力构造钢筋；在预应力钢筋弯折处，应加密箍筋或沿弯折处内侧设置钢筋网片。对外露金属锚具，应采取可靠的防锈措施。第60页/共280
40、页混凝土结构设计梁兴文史庆轩编著科学出版社2004年2月第61页/共280页本课程主要内容：本课程主要内容：房屋建筑工程中混凝土结构的设计方法，主要包括：概论楼盖和楼梯单层工业厂房框架结构设计课程内容侧重于结构整体设计：结构方案和结构体系的选择，进行结构布置确定计算简图选择合适的结构分析方法计算作用、作用效应，进行作用效应组合构件截面设计及构件间的连接构造设计第62页/共280页教材编写及课件制作教材作者教材作者课件制作课件制作课件审查课件审查第第1章章 概论概论史庆轩史庆轩丁怡洁丁怡洁梁兴文梁兴文第第2章章 楼盖和楼梯楼盖和楼梯梁兴文梁兴文丁怡洁丁怡洁梁兴文梁兴文第第3章章 单层厂房结构单层
41、厂房结构史庆轩史庆轩谢启芳谢启芳李晓文李晓文第第4章章 框架结构框架结构梁兴文梁兴文王王 威威周铁钢周铁钢第63页/共280页混凝土结构设计第1章概论教材作者：史庆轩课件制作：丁怡洁课件审查：梁兴文第64页/共280页第第1 1章章 概论概论主要内容：主要内容：建筑结构的概念及其基本形式混凝土建筑结构的形式建筑结构设计的程序和内容混凝土建筑结构的分析方法本课程的主要内容及特点重点：重点：混凝土建筑结构的形式基本建设工作程序及房屋建筑工程的设计阶段结构分析方法第65页/共280页第第1 1章章 概论概论1.1 1.1 建筑结构的概念及其基本形式建筑结构的概念及其基本形式建筑结构：房屋建筑的空间受
42、力骨架体系，由竖向承重结构、水平承重结构和下部结构组成。建筑结构的功能：满足使用和美观的需求，并且抵御自然界 的各种作用建筑结构的分类：（1）按用途：工业厂房结构和民用建筑结构；（2）按体型和高度：单层结构、多层结构、高层结构和大跨结构；（3）按材料：钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构、木结构、薄膜 充气结构；（4）按主要结构型式：墙体结构、框架结构、筒体结构、拱结构、网架结构、空间薄壁结构。第66页/共280页第第1 1章章 概论概论 1.2 1.2 混凝土建筑结构的形式混凝土建筑结构的形式混凝土结构：素混凝土结构 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构 钢-混凝土组合结构 钢骨混凝土结构 钢管混凝
43、土结构 FRP混凝土结构常用的混凝土建筑结构形式：单层混凝土建筑结构 多高层混凝土建筑结构 大跨结构第67页/共280页第第1 1章章 概论概论 1.3 1.3 建筑结构设计的程序和内容建筑结构设计的程序和内容1 基本建设工作程序 介入质监和监理工作设计任务书技术设计阶段投资控制选址项目立项建议书竣工验收付诸施工过程施工图审查阶段施工图设计阶段初步设计阶段方案设计阶段可行性研究报告交付使用确定设计计划决算编制施工图预算修正概算编制概算造价估算基本建设工作程序和内容第68页/共280页第第1 1章章 概论概论 1.3 1.3 建筑结构设计的程序和内容建筑结构设计的程序和内容2 房屋建筑工程的设计
44、阶段（1）方案设计阶（schemedesign）（2）初步设计阶段（preliminarydesign）（3）技术设计阶段（technicaldesign）（4）施工图设计阶段（workingdrawingdesign）结构方案的确定：确定结构形式 确定结构体系 是结构设计中最重要的一项工作，关系着结构设计成败的关键。第69页/共280页第第1 1章章 概论概论 1.4 1.4 混凝土建筑结构的分析方法混凝土建筑结构的分析方法结构分析：确定计算简图和分析方法 进行荷载（作用）计算 结构内力分析 配筋计算，构造措施1 基本原则对混凝土结构，合理地确定力学模型和选择分析方法是提高设计质量、确保结构
45、安全可靠的重要环节。基本原则：（1）按建筑结构荷载规范(GB50009-2002)及建筑抗震设计规范(GB50011-2002)等国家标准规定的作用（荷载）及其组合，进行作用效应分析；第70页/共280页第第1 1章章 概论概论 1.4 1.4 混凝土建筑结构的分析方法混凝土建筑结构的分析方法1 基本原则（2）结构在施工和使用期的不同阶段有多种受力状况时，应分别进行结构分析；（3）结构分析所采用的计算图形、边界条件、荷载的取值与组合、材料性能的计算指标、初始应力和变形状况等，应符合实际情况并有相应的构造措施；（4）结构分析方法基于三类基本方程：平衡方程、变形协调方程和材料本构方程；（5）宜根据
46、结构类型、构件布置、材料性能和受力特点选择合理的分析方法；（6）电算结果应经判断和校核。第71页/共280页第第1 1章章 概论概论 1.4 1.4 混凝土建筑结构的分析方法混凝土建筑结构的分析方法线弹性分析方法考虑塑性内力重分布的分析方法塑性极限分析方法非线性分析方法试验分析方法2 各种分析方法第72页/共280页第第1 1章章 概论概论 1.5 1.5 本课程的主要内容及特点本课程的主要内容及特点1 主要内容楼盖结构单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、无粘结预应力混凝土楼盖、楼梯等。单层厂房结构单层厂房的组成和布置，构件选型，排架结构内力分析、内力组合，排架柱、牛腿、柱下独立基础的受力性能和设
47、计方法，抗风柱、屋架和吊车梁的设计要点，节点的连接及预埋件的设计方法等。第73页/共280页第第1 1章章 概论概论 1.5 1.5 本课程的主要内容及特点本课程的主要内容及特点框架结构混凝土框架结构的承重方案，结构布置，构件截面尺寸估算，计算简图，结构内力分析方法，梁柱构件配筋与构造，柱下条形基础的设计等。2 本课程的特点实践性综合性创造性结构方案和布置及构造措施在结构设计中应予重视第74页/共280页本章小结：本章小结：建筑结构是房屋建筑的空间受力骨架体系，由竖向承重结构、水平承重结构和下部结构三部分组成。混凝土结构是指以普通混凝土为主制作的结构，是土木建筑中应用最多的一种结构形式。建筑结
48、构设计是在可靠与经济之间选择一种平衡，房屋建筑工程可分为方案设计、初步设计、技术设计和施工图设计四个阶段。混凝土结构设计中常用的计算方法有线弹性分析方法、考虑塑性内力重分布的分析方法、塑性极限分析方法、非线性分析方法和试验分析方法，应根据结构的重要性和使用要求、结构体系的特点、荷载（作用）状况、要求的计算精度等合理选择。第75页/共280页教材作者：梁兴文课件制作：丁怡洁课件审查：梁兴文混凝土结构设计第2章楼盖和楼梯第76页/共280页主要内容：主要内容：受弯构件塑性铰和结构内力重分布单向板肋梁楼盖设计双向板肋梁楼盖设计重点：重点：单向板与双向板受弯构件的塑性铰和超静定结构内力重分布单向板肋梁
49、楼盖设计第77页/共280页第二章第二章 楼盖和楼梯楼盖和楼梯 2.1 2.1 概述概述1 楼盖是房屋建筑中的主要承重结构之一(a)单向板肋梁楼盖(b)双向板肋梁楼盖(c)无梁楼盖(d)密肋楼盖第78页/共280页第二章第二章 楼盖和楼梯楼盖和楼梯 2.1 2.1 概述概述(e)井式楼盖(f)扁梁楼盖楼盖结构类型(typesoffloorsystems)1 楼盖是房屋建筑中的主要承重结构之一第79页/共280页第二章第二章 楼盖和楼梯楼盖和楼梯 2.1 2.1 概述概述2 楼盖结构选型按施工方法，混凝土楼盖可分为：现浇混凝土楼盖 装配式混凝土楼盖 装配整体式混凝土楼盖按结构形式，现浇混凝土楼盖
50、可分为：单向板肋梁楼盖 双向板肋梁楼盖 无梁楼盖 密肋楼盖 井式楼盖 扁梁楼盖第80页/共280页第二章第二章 楼盖和楼梯楼盖和楼梯 2.1 2.1 概述概述混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)规定：（1）对两边支承的板，应按单向板计算。（2）对于四边支承的板 时，应按双向板计算；时，宜按双向板计算；按沿短边方向受力的单向板计算 时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋；时，可按沿短边方向受力的单向板计算。注：长边长度；短边长度3 单向板与双向板单向板：荷载作用下，只在一个方向或主要在一个方向弯曲的板。双向板：荷载作用下，在两个方向弯曲，且不能忽略任一方向弯曲的板。第81页/共280