PREC軟件的功能介紹及其在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

1、1會計學(xué)PREC軟件的功能介紹及其在預(yù)應(yīng)力混凝軟件的功能介紹及其在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用1、預(yù)應(yīng)力混凝土三種不同概念的理解2、預(yù)應(yīng)力等效荷載相關(guān)概念的理解3、預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力概念的理解4、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、等效荷載概念 預(yù)應(yīng)力筋對混凝土結(jié)構(gòu)的作用力可以將其分解和簡化后視預(yù)應(yīng)力筋對混凝土結(jié)構(gòu)的作用力可以將其分解和簡化后視為外荷載考慮。預(yù)應(yīng)力筋引起的等效豎向分布力和水平為外荷載考慮。預(yù)應(yīng)力筋引起的等效豎向分布力和水平分力可由預(yù)應(yīng)力筋的曲率和傾角計算確定。預(yù)應(yīng)力筋引分力可由預(yù)應(yīng)力筋的曲率和傾角計算確定。預(yù)應(yīng)力筋引起的等效豎向分布力和水平分力一起使混凝土結(jié)構(gòu)保持起的等效豎向分布

2、力和水平分力一起使混凝土結(jié)構(gòu)保持靜力平衡，是自平衡的力系。靜力平衡，是自平衡的力系。 將預(yù)應(yīng)力筋的作用力視為外荷載作用在結(jié)構(gòu)上進行分析的將預(yù)應(yīng)力筋的作用力視為外荷載作用在結(jié)構(gòu)上進行分析的方法通常成為等效荷載法。它的概念明確易懂，是目前方法通常成為等效荷載法。它的概念明確易懂，是目前最常用的概念。最常用的概念。、強度概念 預(yù)應(yīng)力鋼材的抗拉強度約為普通鋼筋的四倍，但一般來說預(yù)應(yīng)力鋼材的抗拉強度約為普通鋼筋的四倍，但一般來說價格則不到普通鋼筋的四倍。預(yù)應(yīng)力鋼材是更經(jīng)濟的材價格則不到普通鋼筋的四倍。預(yù)應(yīng)力鋼材是更經(jīng)濟的材料。但高強鋼材不能有效地用于普通鋼筋混凝土中，因料。但高強鋼材不能有效地用于普通鋼

3、筋混凝土中，因為鋼材的大應(yīng)變會引起混凝土過大的裂縫寬度，不能滿為鋼材的大應(yīng)變會引起混凝土過大的裂縫寬度，不能滿足正常使用狀態(tài)的要求，導(dǎo)致高強鋼材不能完全發(fā)揮其足正常使用狀態(tài)的要求，導(dǎo)致高強鋼材不能完全發(fā)揮其強度。強度。 而給混凝土施加預(yù)加力后，混凝土和高強預(yù)應(yīng)力鋼材可以而給混凝土施加預(yù)加力后，混凝土和高強預(yù)應(yīng)力鋼材可以協(xié)同工作至極限破壞狀態(tài)，從而充分發(fā)揮了高強混凝土協(xié)同工作至極限破壞狀態(tài)，從而充分發(fā)揮了高強混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼材的材料強度。和預(yù)應(yīng)力鋼材的材料強度。、彈性概念 通過張拉預(yù)應(yīng)力筋的回彈擠壓，使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的截通過張拉預(yù)應(yīng)力筋的回彈擠壓，使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的截面受到某種量值與分布的內(nèi)

4、壓力，以局部或全部抵消使面受到某種量值與分布的內(nèi)壓力，以局部或全部抵消使用荷載應(yīng)力。在被張拉的預(yù)應(yīng)力筋中存在預(yù)拉應(yīng)力。用荷載應(yīng)力。在被張拉的預(yù)應(yīng)力筋中存在預(yù)拉應(yīng)力。 這種概念把預(yù)應(yīng)力看出是預(yù)先施加的永久性內(nèi)應(yīng)力，鋼材這種概念把預(yù)應(yīng)力看出是預(yù)先施加的永久性內(nèi)應(yīng)力，鋼材中的拉應(yīng)力與混凝土中的壓應(yīng)力組成一個自平衡系統(tǒng)。中的拉應(yīng)力與混凝土中的壓應(yīng)力組成一個自平衡系統(tǒng)。這可以改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫和變形性能，從而使構(gòu)件更這可以改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫和變形性能，從而使構(gòu)件更趨于一種彈性材料，提高了其耐久性和正常使用性能。趨于一種彈性材料，提高了其耐久性和正常使用性能。 將預(yù)應(yīng)力筋的作用力視為外荷載作用在結(jié)構(gòu)上進行

5、分析的方法通常稱為等效荷載法。 不同的預(yù)應(yīng)力筋線型對應(yīng)不同的預(yù)應(yīng)力等效荷載形式。軟件會根據(jù)布置的預(yù)應(yīng)力筋線型自動計算預(yù)應(yīng)力等效荷載。 這里以簡支梁的拋物線型預(yù)應(yīng)力筋為例來說明如何計算預(yù)應(yīng)力等效荷載。 拋物線預(yù)應(yīng)力筋及其等效荷載簡圖如下圖所示。線性變換定義：當(dāng)連續(xù)梁的預(yù)應(yīng)力筋在每一跨內(nèi)的形狀保持不變而在各中間支座處被豎直地上下移動位置，稱為線性變換。定理：連續(xù)梁的預(yù)應(yīng)力筋重心線的線性變換不影響其等效荷載值。 超靜定預(yù)應(yīng)力混凝土在預(yù)加力作用下，結(jié)構(gòu)因受到強迫的撓曲變形或軸向伸縮變形，而在結(jié)構(gòu)多余約束處產(chǎn)生多余的約束力，從而引起結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力，這部分附加內(nèi)力一般稱為預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力。 主彎矩：預(yù)加力在每個

6、截面上對重心軸所產(chǎn)生的彎矩值稱為主彎矩。 次彎矩：在超靜定結(jié)構(gòu)中，由于多余約束的存在，約束了結(jié)構(gòu)的變形，產(chǎn)生了贅余反力，贅余反力在梁內(nèi)引起的彎矩值稱為次彎矩。 吻合束： 應(yīng)用線形原理，將預(yù)應(yīng)力束筋的重心線轉(zhuǎn)換至壓力線上（即把由于次力矩引起的壓力線和束筋重心線之間的偏離調(diào)整掉），此時可以使預(yù)加力的總力矩不變，而次力矩為零。稱這種次力矩為零的束筋位置為吻合束位置。線性轉(zhuǎn)換： 超靜定梁中，預(yù)加力產(chǎn)生的次彎矩是線形的，由此引起的混凝土壓力線和束筋重心線的偏離也是線形的；而混凝土梁的壓力線只與束筋的梁端偏心矩和束筋在跨內(nèi)的形狀有關(guān)，與束筋在中間支點上的偏心矩?zé)o關(guān)。由此可見，只要保持束筋在超靜定梁中的兩端

7、位置不變，保持束筋在跨內(nèi)的形狀不變，只改變束筋在中間支點上的偏心矩，則梁內(nèi)混凝土壓力線不變，亦即主彎矩不變，這稱為超靜定梁中的預(yù)應(yīng)力束筋的線性轉(zhuǎn)換原則。現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土超靜定結(jié)構(gòu)設(shè)計需要準(zhǔn)確地考慮次彎矩的影響；確切一點講：、抗裂計算時，應(yīng)考慮綜合彎矩Mp，它是主彎矩M1和次彎矩M2的綜合迭加值；、強度計算時，應(yīng)將次彎矩M2作為特殊的“內(nèi)力”，在荷載組合時迭加到設(shè)計彎矩中。1)計算模型及參數(shù)2)預(yù)加力效應(yīng)分析3)抗裂與承載力驗算4)局部承壓驗算 確定梁柱外形和截面尺寸、墻體厚度、層高等信息，選擇合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)和預(yù)應(yīng)力參數(shù)。 選擇預(yù)應(yīng)力工藝類型，預(yù)應(yīng)力筋的形狀，張拉控制應(yīng)力，計算長短期預(yù)應(yīng)力損

8、失； 計算預(yù)應(yīng)力引起的等效荷載，計算綜合彎矩和次彎矩。 采用荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合進行正常使用階段裂縫驗算，同時進行施工階段裂縫驗算，并驗算梁的抗彎極限承載力。計算以下三種工況下梁的控制彎矩： 工況1：荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合（恒載活載）預(yù)應(yīng)力等效荷載 工況2：自重預(yù)應(yīng)力等效荷載 工況3：荷載設(shè)計值 a預(yù)應(yīng)力梁正截面抗裂驗算 b預(yù)應(yīng)力梁斜截面抗裂驗算 c抗彎承載力驗算 d撓度驗算 e抗剪承載力驗算 f施工階段抗裂驗算 選擇合適的錨具，確定錨固區(qū)的構(gòu)造配筋，進行局部承壓驗算。1、預(yù)應(yīng)力可以視作一對自平衡的外力。2、預(yù)應(yīng)力等效荷載是以材料彈性性質(zhì)為基礎(chǔ)，在截面不開裂的情況下是適用的，在不開裂的前提下，預(yù)應(yīng)力等效

9、荷載的作用可與外荷載相疊加。但在承載能力階段，等效荷載的分析是不成立的。 3、預(yù)應(yīng)力梁的抗彎承載力極限值的精確計算是以截面應(yīng)彎相容和截面上力平衡為基礎(chǔ)，通過反復(fù)迭代才能精確計算出來。 4、從概念上講，預(yù)應(yīng)力梁的抗彎承載力可能會略大于普通梁（因為提高了高強鋼筋的利用率），但是如果想通過采用預(yù)應(yīng)力的方法來提高抗彎承載力就如同想通過加大梁寬而非梁高來提高抗彎承載力一樣。 施工圖部分包括:梁的剖面圖預(yù)應(yīng)力筋束形圖張拉端和固定端的構(gòu)造詳圖局部承壓驗算普通鋼筋配筋圖及剖面圖預(yù)應(yīng)力的設(shè)計過程是和預(yù)應(yīng)力施工緊密聯(lián)系的，所以用戶需要對軟預(yù)應(yīng)力的設(shè)計過程是和預(yù)應(yīng)力施工緊密聯(lián)系的，所以用戶需要對軟件的計算結(jié)果進行分

10、析校核，并對配筋結(jié)果做適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。在應(yīng)用件的計算結(jié)果進行分析校核，并對配筋結(jié)果做適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件PRECPREC做預(yù)應(yīng)力設(shè)計時，需要注意以上幾做預(yù)應(yīng)力設(shè)計時，需要注意以上幾個方面的問題。個方面的問題。WeAWMNplimctk,kpe1WeAWMNplimctq,qpe1混凝土容許名義拉應(yīng)力混凝土容許名義拉應(yīng)力構(gòu)件類別裂縫寬度mm混凝土強度等級C30C40C50后張構(gòu)件0.103.24.15.00.153.54.65.60.203.85.16.2先張構(gòu)件0.104.65.50.155.36.20.206.06.9容許名義拉應(yīng)力尚應(yīng)根據(jù)構(gòu)件實際高

11、度乘以下表規(guī)定的修正系數(shù)。 構(gòu)件高度修正系數(shù)構(gòu)件高度修正系數(shù) 構(gòu)件高度mm2004006008001000修正系數(shù)1.11.00.90.80.7conpepNAcon為張拉控制應(yīng)力fNlqneeq82eqqleNf15.0ssAA13 . 0ssAA配置預(yù)應(yīng)力筋未配置預(yù)應(yīng)力筋未考慮次內(nèi)力對柱子配筋影響的配筋結(jié)果考慮次內(nèi)力對柱子配筋影響的配筋結(jié)果未考慮次內(nèi)力對柱子配筋影響的配筋結(jié)果考慮次內(nèi)力對柱子配筋影響的配筋結(jié)果縱向受拉鋼筋按非預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強度設(shè)計值換算的配筋率不應(yīng)大于2.5%（HRB400級鋼筋）或3.0%（HRB335級鋼筋）。pyspyfAAfA0pccktkpcckf0pccqlim

12、maxww一級嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合作用下二級一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合作用下在荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合作用下三級允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用影響計算的最大裂縫寬度，應(yīng)滿足圖中綠線為混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度（對一、二級抗裂等級）或名義拉應(yīng)力（三級抗裂等級）。對超過綠線的截面需要重新修改預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量，直到綠線能包住所有白線為止。 目前，國內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文獻對預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的變形控制目標(biāo)都是總變形值，即控制按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長期作用影響的撓度減去兩倍張拉預(yù)應(yīng)力筋引起的彈性反拱值不超過規(guī)定限值。 在控制總變形的基礎(chǔ)

13、上，應(yīng)對反向變形進行合理的控制。反向變形的控制原則為：在結(jié)構(gòu)自重及張拉預(yù)應(yīng)力筋引起的等效荷載共同作用下，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的反向變形值應(yīng)不影響地面找平?；谶@一原則，推薦設(shè)計人員將預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件反向變形限制在下列范圍內(nèi)。 規(guī)范規(guī)定的撓度限值 施工階段反向變形建議 L09m L0/300(L0/400) L0/700(50mm)標(biāo)準(zhǔn)組合作用下：64.5/36000 = 1/558 1/300不滿足變形限值反拱：31.6/36000 = 1/11391/700 (且50mm)滿足變形限值60. 075. 0一級抗震等級二、三級抗震等級 對預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁，應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋混合配

14、筋的方式，框架結(jié)構(gòu)梁端截面應(yīng)滿足下列關(guān)于預(yù)應(yīng)力強度比的要求：對二級抗震，預(yù)應(yīng)力強度比：0.517 0.75滿足要求 PREC軟件的普通鋼筋配筋面積是以滿足極限承載力為前提條件計算出來的，所以如果用戶不修改普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積，承載力是自動滿足的。如果用戶對普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積做過調(diào)整，軟件會自動對承載力進行驗算。用戶還可以用預(yù)應(yīng)力計算工具箱對構(gòu)件的承載力進行驗算。一、地下車庫的設(shè)計 工程概況：某一層地下車庫頂板,標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)8.4m8.4m，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板厚450mm，不計算水平荷載作用。PM結(jié)構(gòu)平面圖如下所示。預(yù)應(yīng)力板柱體系普通鋼筋的配筋計算預(yù)應(yīng)力板柱體系普通鋼筋的配筋計算存在問題：

15、1、運用SATWE軟件可以進行梁、柱、墻等構(gòu)件的設(shè)計，板按照虛梁或等代框架梁建模，但對于板不能直接給出其配筋結(jié)果。2、運用樓板有限元軟件SlabCAD可以對板進行豎向荷載作用下的有限元分析，但不易考慮水平荷載，而且有限元分析結(jié)果也不易直接用來計算配筋。配筋結(jié)果等值線圖解決方案：水平荷載作用下豎向荷載作用下PM建模（柱間輸虛梁）PM建模（板按等代梁輸入）預(yù)應(yīng)力筋布置SATWE整體分析SlabCAD有限元分析等代梁在水平荷載作用下的內(nèi)力積分形成柱上板帶內(nèi)力積分形成跨中板帶內(nèi)力內(nèi)力組合配筋計算及驗算配筋計算及驗算施工圖及施工資料輸出輸入等代梁的結(jié)構(gòu)平面布置圖等代梁寬度宜按柱上板帶規(guī)則取，即高規(guī)規(guī)定的

16、水平力計算下的板帶寬度取值(梁自重計算時扣除重疊部分)整個結(jié)構(gòu)先在SATWE計算 接著在預(yù)應(yīng)力樓板有限元分析程序SLABCAD中作板計算 X向預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量、線型布置圖 Y向預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量、線型布置圖預(yù)應(yīng)力荷載作用下板部分區(qū)域X向彎矩等值線圖有限元計算應(yīng)力等值線圖（恒、活、等效預(yù)應(yīng)力荷載）恒載、活載、預(yù)應(yīng)力等效荷載結(jié)構(gòu)積分成柱上板帶彎矩圖柱上板帶彎矩包絡(luò)圖和配筋圖( (直接得到配筋數(shù)量和布置范圍）直接得到配筋數(shù)量和布置范圍）X向地震作用下梁彎矩圖X向風(fēng)作用下梁彎矩圖結(jié)構(gòu)平面布置圖預(yù)應(yīng)力筋線型布置圖首層板底X向設(shè)計彎矩等值線圖首層預(yù)應(yīng)力板撓度等值線圖板底X向配筋結(jié)果等值線圖首層X向柱上板帶內(nèi)力積分結(jié)果停車樓中華世紀(jì)壇混凝土容許名義拉應(yīng)力混凝土容許