[发明专利]预应力型钢混凝土结构的框架梁抗弯承载力设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及预应力型钢混凝土结构极限承载力设计，尤其涉及预应力型钢混凝土结构的框架梁抗弯承载力设计方法。

背景技术

现代预应力结构体系是指用高强和高性能材料、现代设计方法和先进的施工工艺建设起来的预应力结构体系，是当今技术最先进、用途最广、最有发展前途的一种建筑结构型式之一。在大型公共建筑、大悬挑、大跨重载工业建筑、高层建筑、大中跨度桥梁、大型特种结构、电视塔、核电站安全壳、海洋平台等建筑物中得到广泛应用。预应力型钢混凝土(PSRC)结构作为一种新的现代预应力结构，能够非常有效的适应现代建筑发展的趋势，满足现代结构的需求。对型钢混凝土梁施加预应力，可以扩大材料的弹性范围，更加充分利用高强材料，发挥材料特性，减轻结构自重；提高极限承载力，减小结构变形；延迟负弯矩区混凝土裂缝的出现；增强型钢混凝土梁的刚度，有效地降低应力幅，增强型钢混凝土梁的疲劳寿命。

与普通预应力混凝土梁相比，预应力型钢混凝土梁具有以下特点：(1)良好的抗震性能；(2)施工方便；(3)抗剪承载力大；(4)截面刚度大，挠度控制容易。相比型钢混凝土梁，PSRC梁则有以下特点：(1)跨高比可适当放大；(2)延缓裂缝开展；(3)挠度控制更易满足；(4)用钢量减小；(5)施工复杂，技术含量高。

预应力型钢混凝土结构的最早应用主要是高层建筑的转换层结构，后经多位学者及从业者的发展和完善，逐渐因为其优良的特性，应用逐渐扩大。但是从设计方法来看，当前有关预应力混凝土结构的内力计算方法主要是基于预应力混凝土连续梁结构的工作原理建立起来的，设计时实际上计算出的结构是基于忽略约束(侧限)的预应力混凝土结构，即没有考虑预应力混凝土框架结构、板柱结构、框剪结构、框筒结构等的柱、剪力墙及筒等竖向构件对预应力的影响，而事实上柱、剪力墙及筒等竖向构件对预应力的传递有很大影响。而经过本课题组长期研究表明，在上述有复杂约束的结构中，因为受柱抗侧移刚度的影响，预应力混凝土梁中的有效预应力有较大削减，如果按照现在设计中不考虑约束的设计，则实际预应力混凝土梁的正常使用与极限承载能力就无法满足结构要求，而且预应力型钢混凝土结构相对于普通预应力混凝土结构由于内置型钢的存在，在荷载作用下构件的刚度、裂缝发展与协同承载能力不同，按现行方法设计计算有复杂约束的预应力型钢混凝土结构时，将给工程带来安全隐患，因此合理的设计必须考虑约束以及内置型钢与混凝土的结构性能的影响。

目前，预应力型钢混凝土结构在国外未见有理论研究和工程应用。在国内，仅有少量将预应力型钢混凝土结构的试验研究，而缺乏对预应力型钢混凝土结构体系设计理论系统的研究，对预应力型钢混凝土结构这种新兴的组合结构形式仅仅做了初步的尝试，还没有形成指导工程应用的理论依据、分析设计方法，更没有相应的规范规程可依照。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种预应力型钢混凝土结构的框架梁抗弯承载力设计方法，解决现在的设计方法由于计算时忽略约束，造成实际预应力混凝土梁的正常使用与极限承载能力无法满足结构要求，而给工程带来安全隐患的缺陷。

技术方案

一种预应力型钢混凝土结构的框架梁抗弯承载力设计方法，其特征在于：对采用预应力型钢混凝土结构的框架梁，设计时对于框架梁的正截面受弯承载力按照以下公式要求计算，且需要符合下述对弯矩的要求：

(1)关于非抗震设计，