无粘结预应力平板—异形柱(短肢剪力墙)结构设计方法研究

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本文主要对无粘结预应力平板-异形柱(短肢剪力墙)结构的设计方法进行了初步的总结和研究。整个工作是在前面两届的研究成果基础上开展的。构件层面的设计是比较完善的,设计方法应当重点放在分析模型是否可以计算提供准确反应真实结构的内力以及结构的一些使用控制要求如何满足这两个方面,所以这个过程应该是个逆向的过程,即要从内力反推到分析模型。本文结合了板柱结构的研究和无粘结预应力板柱结构的研究,分别从结构受竖向荷载作用和水平荷载作用两个方面对结构的计算分析作了部分工作: 无粘结预应力平板设计按照内力分布应该是柱上板弯矩比跨中板带大,配筋量的确定可以分别按照X、Y两个方向根据板带内力确定。通过比较试验结果以及各国对裂缝挠度的控制标准,认为平板的裂缝和挠度可以在设计中不单独进行验算,只要能够保证板带的受拉边缘名义拉应力满足短期效应不超过4Mpa和长期效应不超过1Mpa。 结构的布置应尽量规则,一字柱最好保证能保证在一条轴线上成为柱列。竖向构件的尺寸可以按照竖向力和异形柱轴压比限制进行估算。由于短肢剪力墙的平面刚度大,弹性验算抗侧一般不会超过规范的限制值。 通过对不同构件尺寸对结构内力分布影响的分析,板的高跨比取1/50附近,平板和边梁的相对刚度控制在1.5附近,一字柱间距在4m到6m,结构的内力分布是最合理的。 通过对目前现有设计方法的研究,主要对竖向荷载和水平荷载作用结构的等代框架进行了模型试算,现有的等代框架对于我们这种竖向支承的预应力平板不能很好地反应结构内力,而且竖向荷载和水平荷载作用的统一以及预应力效应的考虑仍然是一个难题。 最后,本文建议目前阶段为保证结构安全,壳单元模型是完全胜任的。以前研究提出的一些模型还存在问题,主要原因是论证模型过于简单。通过一个工程算例的壳单元模型分析,最大的优点是计算准确,设计过程可以由设计者完全把握,现代计算机耗费的时间也少。
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