PREC軟件的功能介紹及其在預應力混凝土結構設計中的應用

1、內容提要：一、預應力結構設計基本概念介紹；二、PREC軟件功能模塊介紹；三、PREC軟件計算分析的依據及其流程；四、用PREC軟件做預應力結構設計應注意的問題；五、結合具體工程介紹如何利用PREC軟件做預應力結構設計。一、預應力結構設計基本概念介紹1、預應力混凝土三種不同概念的理解2、預應力等效荷載相關概念的理解3、預應力次內力概念的理解4、預應力結構設計的內容1、關于理解預應力的三種概念、等效荷載概念、等效荷載概念 預應力筋對混凝土結構的作用力可以將其預應力筋對混凝土結構的作用力可以將其分解和簡化后視為外荷載考慮。預應力筋分解和簡化后視為外荷載考慮。預應力筋引起的等效豎向分布力和水平分力可由

2、預引起的等效豎向分布力和水平分力可由預應力筋的曲率和傾角計算確定。預應力筋應力筋的曲率和傾角計算確定。預應力筋引起的等效豎向分布力和水平分力一起使引起的等效豎向分布力和水平分力一起使混凝土結構保持靜力平衡，是自平衡的力混凝土結構保持靜力平衡，是自平衡的力系。系。 將預應力筋的作用力視為外荷載作用在結將預應力筋的作用力視為外荷載作用在結構上進行分析的方法通常成為等效荷載法。構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，是目前最常用的概念。它的概念明確易懂，是目前最常用的概念。1、關于理解預應力的三種概念、強度概念、強度概念 預應力鋼材的抗拉強度約為普通鋼筋的四預應力鋼材的抗拉強度約為普

3、通鋼筋的四倍，但一般來說價格則不到普通鋼筋的四倍，但一般來說價格則不到普通鋼筋的四倍。預應力鋼材是更經濟的材料。但高強倍。預應力鋼材是更經濟的材料。但高強鋼材不能有效地用于普通鋼筋混凝土中，鋼材不能有效地用于普通鋼筋混凝土中，因為鋼材的大應變會引起混凝土過大的裂因為鋼材的大應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，縫寬度，不能滿足正常使用狀態(tài)的要求，導致高強鋼材不能完全發(fā)揮其強度。導致高強鋼材不能完全發(fā)揮其強度。 而給混凝土施加預加力后，混凝土和高強而給混凝土施加預加力后，混凝土和高強預應力鋼材可以協(xié)同工作至極限破壞狀態(tài)，預應力鋼材可以協(xié)同工作至極限破壞狀態(tài)，從而充分發(fā)揮了高

4、強混凝土和預應力鋼材從而充分發(fā)揮了高強混凝土和預應力鋼材的材料強度。的材料強度。1、關于理解預應力的三種概念、彈性概念、彈性概念 通過張拉預應力筋的回彈擠壓，使預應力通過張拉預應力筋的回彈擠壓，使預應力混凝土構件的截面受到某種量值與分布的混凝土構件的截面受到某種量值與分布的內壓力，以局部或全部抵消使用荷載應力。內壓力，以局部或全部抵消使用荷載應力。在被張拉的預應力筋中存在預拉應力。在被張拉的預應力筋中存在預拉應力。 這種概念把預應力看出是預先施加的永久這種概念把預應力看出是預先施加的永久性內應力，鋼材中的拉應力與混凝土中的性內應力，鋼材中的拉應力與混凝土中的壓應力組成一個自平衡系統(tǒng)。這可以改善

5、壓應力組成一個自平衡系統(tǒng)。這可以改善結構構件的裂縫和變形性能，從而使構件結構構件的裂縫和變形性能，從而使構件更趨于一種彈性材料，提高了其耐久性和更趨于一種彈性材料，提高了其耐久性和正常使用性能。正常使用性能。2、預應力等效荷載相關概念的理解 將預應力筋的作用力視為外荷載作用在結構上進行分析的方法通常稱為等效荷載法。 不同的預應力筋線型對應不同的預應力等效荷載形式。軟件會根據布置的預應力筋線型自動計算預應力等效荷載。 這里以簡支梁的拋物線型預應力筋為例來說明如何計算預應力等效荷載。 拋物線預應力筋及其等效荷載簡圖如下圖所示。線性變換定義：當連續(xù)梁的預應力筋在每一跨內的形狀保持不變而在各中間支座處

6、被豎直地上下移動位置，稱為線性變換。定理：連續(xù)梁的預應力筋重心線的線性變換不影響其等效荷載值。連續(xù)梁預應力筋變位前的等效荷載簡圖連續(xù)梁預應力筋變位后的等效荷載簡圖3、預應力次內力概念的理解 超靜定預應力混凝土在預加力作用下，結構因受到強迫的撓曲變形或軸向伸縮變形，而在結構多余約束處產生多余的約束力，從而引起結構附加內力，這部分附加內力一般稱為預應力次內力。主彎矩、次彎矩、吻合束、線性轉換的概念 主彎矩：預加力在每個截面上對重心軸所產生的彎矩值稱為主彎矩。 次彎矩：在超靜定結構中，由于多余約束的存在，約束了結構的變形，產生了贅余反力，贅余反力在梁內引起的彎矩值稱為次彎矩。 主彎矩、次彎矩、吻合束

7、、線性轉換的概念吻合束： 應用線形原理，將預應力束筋的重心線轉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整掉），此時可以使預加力的總力矩不變，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。吻合束與非吻合束主彎矩、次彎矩、吻合束、線性轉換的概念線性轉換： 超靜定梁中，預加力產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的形狀有關，與束筋在中間支點上的偏心矩無關。由此可見，只要保持束筋在超靜定梁中的兩端位置不變，保持束筋在跨內的形狀不變，只改變束筋在中間支點上的偏心矩，則梁內混凝土壓力線不變，

8、亦即主彎矩不變，這稱為超靜定梁中的預應力束筋的線性轉換原則。線性轉換圖示超靜定結構次彎矩的工程意義現代預應力混凝土超靜定結構設計需要準確地考慮次彎矩的影響；確切一點講：、抗裂計算時，應考慮綜合彎矩Mp，它是主彎矩M1和次彎矩M2的綜合迭加值；、強度計算時，應將次彎矩M2作為特殊的“內力”，在荷載組合時迭加到設計彎矩中。4、預應力結構設計的內容1)計算模型及參數2)預加力效應分析3)抗裂與承載力驗算4)局部承壓驗算1)計算模型及參數 確定梁柱外形和截面尺寸、墻體厚度、層高等信息，選擇合適的結構設計參數和預應力參數。2)預加力效應分析 選擇預應力工藝類型，預應力筋的形狀，張拉控制應力，計算長短期預

9、應力損失； 計算預應力引起的等效荷載，計算綜合彎矩和次彎矩。3)抗裂與承載力驗算 采用荷載效應標準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：荷載效應標準組合恒載活載）預應力等效荷載 工況2：自重預應力等效荷載 工況3：荷載設計值3)抗裂與承載力驗算 a預應力梁正截面抗裂驗算 b預應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4)局部承壓驗算 選擇合適的錨具，確定錨固區(qū)的構造配筋，進行局部承壓驗算。預應力相關概念的總結1、預應力可以視作一對自平衡的外力。2、預應力等效荷載是

10、以材料彈性性質為基礎，在截面不開裂的情況下是適用的，在不開裂的前提下，預應力等效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、預應力梁的抗彎承載力極限值的精確計算是以截面應彎相容和截面上力平衡為基礎，通過反復迭代才能精確計算出來。 4、從概念上講，預應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應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。 預應力混凝土結構設計軟件包括預應力混凝土結構設計軟件包括: :三維整體預應力結構分析設計三維整體預應力結構分析設計二維框架、連梁預應力結構分析設計二維框架

11、、連梁預應力結構分析設計預應力混凝土樓板有限元分析設計預應力混凝土樓板有限元分析設計各模塊的預應力施工圖繪制功能各模塊的預應力施工圖繪制功能1、二維預應力結構設計、二維預應力結構設計二維預應力計算提供了二維預應力框架二維預應力計算提供了二維預應力框架和連續(xù)梁計算，可接續(xù)畫出預應力梁的和連續(xù)梁計算，可接續(xù)畫出預應力梁的施工圖。施工圖。程序在程序在PMCAD建模，并生成各榀框架和建模，并生成各榀框架和連續(xù)梁的預應力計算分析數據文件。連續(xù)梁的預應力計算分析數據文件。程序可讀取程序可讀取PK的數據文件，再補充輸入的數據文件，再補充輸入預應力計算信息，或用交互方式直接輸預應力計算信息，或用交互方式直接輸

12、入一榀框架后，生成入一榀框架后，生成PREC可計算的數可計算的數據文件。據文件。對每一榀框架和連續(xù)梁分別執(zhí)行二維計對每一榀框架和連續(xù)梁分別執(zhí)行二維計算程序，最終計算出梁的預應力和非預算程序，最終計算出梁的預應力和非預應力鋼筋，經過適當的人工干預修改，應力鋼筋，經過適當的人工干預修改，再分別畫出施工圖。再分別畫出施工圖。1、二維預應力結構設計、二維預應力結構設計二維結構計算可考慮預應力張拉次序二維結構計算可考慮預應力張拉次序對結構的影響對結構的影響可根據工程要求設置預應力張拉順序，可根據工程要求設置預應力張拉順序，進行張拉模型的定義和張拉過程的進行張拉模型的定義和張拉過程的分析分析可對張拉端的位

13、置進行定義可對張拉端的位置進行定義1、二維預應力結構設計、二維預應力結構設計用戶可自己指定預應力筋的線形、布置用戶可自己指定預應力筋的線形、布置和根數，也可由軟件自動布置和估算根和根數，也可由軟件自動布置和估算根數數現在軟件新增了直接讀取現在軟件新增了直接讀取SATWE內力直內力直接進行二維預應力設計的功能接進行二維預應力設計的功能可以靈活定義張拉端的類型和位置可以靈活定義張拉端的類型和位置 可以考慮預應力次軸力對預應力構件承可以考慮預應力次軸力對預應力構件承載力的影響載力的影響2、三維預應力結構設計、三維預應力結構設計PREC軟件利用軟件利用PMCAD進行全樓建模，進行全樓建模，輸入結構布置

14、信息和荷載信息，并輸入輸入結構布置信息和荷載信息，并輸入預應力設計的有關信息，用戶可根據結預應力設計的有關信息，用戶可根據結構布置和荷載狀況進行預應力筋線型布構布置和荷載狀況進行預應力筋線型布置并可人工修改。置并可人工修改。預應力三維計算模型采用高層建筑結構預應力三維計算模型采用高層建筑結構空間有限元分析軟件空間有限元分析軟件SATWE進行預應進行預應力結構整體分析，并針對預應力計算要力結構整體分析，并針對預應力計算要求進行擴展求進行擴展程序在程序在PMCAD建模后，通過人工或自動建模后，通過人工或自動布置各層梁的預應力筋線型，自動生成布置各層梁的預應力筋線型，自動生成供三維分析用的等效荷載供

15、三維分析用的等效荷載2、三維預應力結構設計、三維預應力結構設計應用應用SATWE軟件的核心計算模塊對等效軟件的核心計算模塊對等效荷載進行計算分析，獲得結構的綜合內荷載進行計算分析，獲得結構的綜合內力和次內力，組合力和次內力，組合SATWE的恒、活、的恒、活、風、地震作用后，進而確定出預應力筋風、地震作用后，進而確定出預應力筋和非預應力筋的用量。和非預應力筋的用量。三維分析計算完成后，可接續(xù)繪出預應三維分析計算完成后，可接續(xù)繪出預應力梁的施工圖。力梁的施工圖。3、預應力樓板結構設計、預應力樓板結構設計 PREC軟件的預應力混凝土樓板設計根軟件的預應力混凝土樓板設計根據用戶輸入的預應力筋的布筋形式

16、及其據用戶輸入的預應力筋的布筋形式及其數量，利用板殼有限元進行計算分析，數量，利用板殼有限元進行計算分析，用戶可通過各種分析結果來判斷該設計用戶可通過各種分析結果來判斷該設計方案是否合適，并可參考軟件提供的普方案是否合適，并可參考軟件提供的普通鋼筋配筋結果來配置普通鋼筋。通鋼筋配筋結果來配置普通鋼筋。3、預應力樓板結構設計、預應力樓板結構設計 預應力混凝土樓板設計模塊的功能和預應力混凝土樓板設計模塊的功能和特點：特點：可以處理復雜形狀的預應力板和各種工可以處理復雜形狀的預應力板和各種工況的荷載等；況的荷載等；采用等效荷載法處理預應力作用，且逐采用等效荷載法處理預應力作用，且逐束計算預應力筋等效

17、荷載和節(jié)點力，采束計算預應力筋等效荷載和節(jié)點力，采用彈性板殼有限元法進行分析計算，使用彈性板殼有限元法進行分析計算，使結構分析模型與實際情況接近；結構分析模型與實際情況接近；3、預應力樓板結構設計、預應力樓板結構設計直接采用等效荷載計算的結果綜合內直接采用等效荷載計算的結果綜合內力），按單位板寬進行抗裂、平均預壓力），按單位板寬進行抗裂、平均預壓應力、撓度和抗沖切驗算，以及普通鋼應力、撓度和抗沖切驗算，以及普通鋼筋的配筋設計；筋的配筋設計；可以計算任意預應力筋線形，在不同張可以計算任意預應力筋線形，在不同張拉方式下的各種預應力損失和張拉伸長拉方式下的各種預應力損失和張拉伸長值；值；可自動統(tǒng)計錨

18、具用量，并按實際線形統(tǒng)可自動統(tǒng)計錨具用量，并按實際線形統(tǒng)計預應力筋的下料長度和下料根數；計預應力筋的下料長度和下料根數；可輸出預應力筋布置平面圖、線形定位可輸出預應力筋布置平面圖、線形定位圖和鋪放順序圖等。圖和鋪放順序圖等。4、預應力施工圖的繪制功能、預應力施工圖的繪制功能 施工圖部分包括: 梁的剖面圖 預應力筋束形圖 張拉端和固定端的構造詳圖 局部承壓驗算 普通鋼筋配筋圖及剖面圖4、預應力施工圖的繪制功能、預應力施工圖的繪制功能4、預應力施工圖的繪制功能、預應力施工圖的繪制功能4、預應力施工圖的繪制功能、預應力施工圖的繪制功能4 4、預應力施工圖的繪制功能、預應力施工圖的繪制功能4、預應力施

19、工圖的繪制功能、預應力施工圖的繪制功能4 4、預應力施工圖的繪制功能、預應力施工圖的繪制功能PREC軟件不同模塊的適用范圍軟件不同模塊的適用范圍:PREC1 體形復雜的多高層建筑或交體形復雜的多高層建筑或交叉梁體系叉梁體系PREC2 比較規(guī)則的框架結構、連續(xù)比較規(guī)則的框架結構、連續(xù)梁結構及其廠房結構梁結構及其廠房結構SLAB 預應力無梁樓蓋結構、復雜預應力無梁樓蓋結構、復雜板結構板結構軟件的編制依據軟件的編制依據:混凝土結構設計規(guī)范混凝土結構設計規(guī)范GB500102019建筑抗震設計規(guī)范建筑抗震設計規(guī)范GB500112019預應力混凝土結構抗震設計規(guī)程預應力混凝土結構抗震設計規(guī)程JGJ 140

20、2019無粘結預應力混凝土結構技術規(guī)程無粘結預應力混凝土結構技術規(guī)程JGJ922019上海市標準上海市標準DBJ086997用用PREC軟件做預應力結構設計的流程軟件做預應力結構設計的流程在應用軟件時要注意的問題在應用軟件時要注意的問題: :預應力筋根數的估算問題預應力筋根數的估算問題預應力筋和非預應力筋的調整問題。預應力筋和非預應力筋的調整問題。預應力混凝土結構抗震設計問題預應力混凝土結構抗震設計問題如何考慮豎向構件的側向約束問題如何考慮豎向構件的側向約束問題如何考慮預應力次內力對柱配筋的影響問題如何考慮預應力次內力對柱配筋的影響問題預應力的設計過程是和預應力施工緊密聯(lián)系的，所以用戶需要對軟

21、預應力的設計過程是和預應力施工緊密聯(lián)系的，所以用戶需要對軟件的計算結果進行分析校核，并對配筋結果做適當地調整。在應用件的計算結果進行分析校核，并對配筋結果做適當地調整。在應用預應力混凝土結構設計軟件預應力混凝土結構設計軟件PRECPREC做預應力設計時，需要注意以上幾做預應力設計時，需要注意以上幾個方面的問題。個方面的問題。預應力筋根數的估算問題預應力筋根數的估算問題對預應力筋根數初步估算，軟件提供了對預應力筋根數初步估算，軟件提供了兩種方法。即由軟件自動根據預應力構兩種方法。即由軟件自動根據預應力構件的抗裂要求估算預應力筋的用量和由件的抗裂要求估算預應力筋的用量和由用戶自己手工指定預應力筋的

22、根數。用戶自己手工指定預應力筋的根數。當采用軟件自動估算的預應力筋根數時，當采用軟件自動估算的預應力筋根數時，用戶需要根據荷載分布情況對預應力筋用戶需要根據荷載分布情況對預應力筋用量估算值進行確認修改。用量估算值進行確認修改。預應力筋根數的估算問題預應力筋根數的估算問題軟件首先根據截面的抗裂等級計算軟件首先根據截面的抗裂等級計算有效預加力有效預加力Npe，按如下兩個公式，按如下兩個公式估算并取較大值。估算并取較大值。WeAWMNplimctk,kpe1WeAWMNplimctq,qpe1混凝土容許名義拉應力混凝土容許名義拉應力容許名義拉應力尚應根據構件實際高度乘以下表規(guī)定的修正系數。 構件高度

23、修正系數 預應力筋根數的估算問題預應力筋根數的估算問題之后，軟件會根據計算出的之后，軟件會根據計算出的Npe和和用戶指定的有效預應力系數用戶指定的有效預應力系數并按并按照下列公式來估算所需預應力鋼照下列公式來估算所需預應力鋼筋的面積。筋的面積。conpepNAcon為張拉控制應力預應力筋根數的估算問題預應力筋根數的估算問題而當用戶自己指定預應力筋的根數時，而當用戶自己指定預應力筋的根數時，一般需要根據一般需要根據“平衡荷載法估算預應平衡荷載法估算預應力筋的用量。平衡荷載值的選取，在滿力筋的用量。平衡荷載值的選取，在滿足抗裂驗算要求的前提下，在梁中不應足抗裂驗算要求的前提下，在梁中不應產生過大的

24、反拱或撓度。當預應力等效產生過大的反拱或撓度。當預應力等效荷載的形式與外荷載形式相同時，可以荷載的形式與外荷載形式相同時，可以利用預應力等效荷載平衡部分外荷載，利用預應力等效荷載平衡部分外荷載，因而可以避免煩瑣的預應力超靜定次內因而可以避免煩瑣的預應力超靜定次內力的計算。力的計算。理論上的平衡荷載值可通過截面抗裂控理論上的平衡荷載值可通過截面抗裂控制條件精確確定。但由于實際預應力筋制條件精確確定。但由于實際預應力筋束形往往很難做到理想曲線，預應力等束形往往很難做到理想曲線，預應力等效荷載往往無法與外荷載取得完全一樣效荷載往往無法與外荷載取得完全一樣的分布。表的分布。表1列出按二級抗裂等級控制列

25、出按二級抗裂等級控制時大致的平衡荷載值，僅供參考。時大致的平衡荷載值，僅供參考。預應力筋根數的估算問題預應力筋根數的估算問題 平衡荷載值的選取平衡荷載值的選取預應力筋根數的估算問題預應力筋根數的估算問題 用戶根據工程實際情況選擇適當的荷用戶根據工程實際情況選擇適當的荷載后，可根據如下公式估算出預應力筋載后，可根據如下公式估算出預應力筋的根數的根數n，并在軟件中手工指定每根預，并在軟件中手工指定每根預應力梁的預應力筋用量。應力梁的預應力筋用量。 式中，式中， 平衡荷載值；平衡荷載值； 預應力筋的跨長；預應力筋的跨長； 單根預應力筋的有效預加力；單根預應力筋的有效預加力； 預應力筋的矢高。預應力筋

26、的矢高。fNlqneeq82eqqleNf預應力筋根數的估算問題預應力筋根數的估算問題 用戶根據上述方法估算出預應力筋的用戶根據上述方法估算出預應力筋的根數后并通過根數后并通過“指定根數菜單來設定指定根數菜單來設定根數，如下圖。如果用戶不指定預應力根數，如下圖。如果用戶不指定預應力筋的根數，筋的根數，PREC軟件會自動根據用戶軟件會自動根據用戶指定的抗裂等級估算預應力筋的根數。指定的抗裂等級估算預應力筋的根數。軟件并沒有按照上述方法估算預應力筋軟件并沒有按照上述方法估算預應力筋根數，而是按抗裂等級估算預應力筋根根數，而是按抗裂等級估算預應力筋根數，按受彎承載能力計算普通鋼筋的配數，按受彎承載能

27、力計算普通鋼筋的配筋面積，并驗算正常使用極限狀態(tài)下構筋面積，并驗算正常使用極限狀態(tài)下構件的應力和變形狀態(tài)是否滿足規(guī)范要求。件的應力和變形狀態(tài)是否滿足規(guī)范要求。預應力筋和非預應力筋的調整問題預應力筋和非預應力筋的調整問題用戶可對軟件計算出的預應力和非預應用戶可對軟件計算出的預應力和非預應力鋼筋的配筋面積進行適當調整，并選力鋼筋的配筋面積進行適當調整，并選配實際鋼筋。接下來根據實配鋼筋面積配實際鋼筋。接下來根據實配鋼筋面積進行預應力混凝土梁的各項驗算，這包進行預應力混凝土梁的各項驗算，這包括極限承載力驗算、正截面抗裂驗算、括極限承載力驗算、正截面抗裂驗算、預應力度驗算、裂縫寬度驗算和撓度驗預應力度

28、驗算、裂縫寬度驗算和撓度驗算等。算等。如果以上任一項驗算不滿足設計要求，如果以上任一項驗算不滿足設計要求，均要對預應力或非預應力配筋進行調整，均要對預應力或非預應力配筋進行調整，直到滿足設計要求。這里僅以抗裂驗算直到滿足設計要求。這里僅以抗裂驗算為例來說明在不滿足設計要求時如何對為例來說明在不滿足設計要求時如何對梁的預應力和非預應力配筋進行調整。梁的預應力和非預應力配筋進行調整。預應力筋和非預應力筋的調整措施預應力筋和非預應力筋的調整措施當梁跨中滿足抗裂，而兩端不滿足抗裂當梁跨中滿足抗裂，而兩端不滿足抗裂時，可以通過加大預應力束在端部截面時，可以通過加大預應力束在端部截面的偏心距、考慮梁的支座

29、寬度或在梁端的偏心距、考慮梁的支座寬度或在梁端部加腋來滿足抗裂要求。部加腋來滿足抗裂要求。當裂縫寬度不滿足設計要求時，可以通當裂縫寬度不滿足設計要求時，可以通過調整普通鋼筋的配筋面積來滿足抗裂過調整普通鋼筋的配筋面積來滿足抗裂要求。要求。當預應力梁的撓度不滿足要求時，要優(yōu)當預應力梁的撓度不滿足要求時，要優(yōu)先考慮調整預應力筋根數或截面高度來先考慮調整預應力筋根數或截面高度來滿足設計要求。滿足設計要求。預應力混凝土結構抗震設計預應力混凝土結構抗震設計預應力混凝土框架應設計為具備良好預應力混凝土框架應設計為具備良好的變形能力和消耗地震能量能力的的變形能力和消耗地震能量能力的延性框架，其組成構件應避免

30、剪切延性框架，其組成構件應避免剪切先于彎曲破壞，節(jié)點不應先于其連先于彎曲破壞，節(jié)點不應先于其連接構件破壞。為此，預應力混凝接構件破壞。為此，預應力混凝土結構抗震設計規(guī)程土結構抗震設計規(guī)程(JGJ 1402019)對預應力混凝土框架梁端部做對預應力混凝土框架梁端部做了如下兩條強制規(guī)定。了如下兩條強制規(guī)定。預應力混凝土結構抗震設計預應力混凝土結構抗震設計1預應力混凝土梁端部受壓區(qū)高度預應力混凝土梁端部受壓區(qū)高度和綜合配筋率的規(guī)定；和綜合配筋率的規(guī)定；一級抗震等級一級抗震等級 x0.25h0二、三級抗震等級二、三級抗震等級 x0.35h0，且，且縱向受拉鋼筋按非預應力鋼筋抗拉縱向受拉鋼筋按非預應力鋼

31、筋抗拉強度設計值換算的配筋率不應大于強度設計值換算的配筋率不應大于2.5（HRB400級鋼筋或級鋼筋或3.0（HRB335級鋼筋）。級鋼筋）。預應力混凝土結構抗震設計預應力混凝土結構抗震設計2預應力混凝土梁端截面的底面和預應力混凝土梁端截面的底面和頂面縱向非預應力鋼筋截面面積頂面縱向非預應力鋼筋截面面積As和和As的比值的規(guī)定：的比值的規(guī)定： 一級抗震等級一級抗震等級 二、三級抗震等級二、三級抗震等級 且梁底面縱向非預應力鋼筋配筋且梁底面縱向非預應力鋼筋配筋率不應小于率不應小于0.2。15.0ssAA13 . 0ssAA預應力混凝土結構抗震設計預應力混凝土結構抗震設計配置預應力筋未配置預應力筋

32、預應力混凝土結構抗震設計預應力混凝土結構抗震設計 我們在用我們在用PREC軟件做預應力混凝軟件做預應力混凝土結構設計時，要查看工程計算書土結構設計時，要查看工程計算書中的以上指標是否滿足相關規(guī)范的中的以上指標是否滿足相關規(guī)范的規(guī)定。如果不滿足，則需要調整預規(guī)定。如果不滿足，則需要調整預應力鋼筋和普通鋼筋的配筋面積，應力鋼筋和普通鋼筋的配筋面積，直到滿足要求為止。直到滿足要求為止?？紤]豎向構件的側向約束問題考慮豎向構件的側向約束問題 PREC軟件能夠考慮豎向約束構件軟件能夠考慮豎向約束構件對預應力梁、板預加應力效果的不對預應力梁、板預加應力效果的不利影響。利影響。采用施工措施來減少該不利影響采用

33、施工措施來減少該不利影響設計中宜根據結構類型、預應力鋼筋設計中宜根據結構類型、預應力鋼筋類別和工程經驗，采取下列施工類別和工程經驗，采取下列施工措施來減少柱和墻等約束構件對措施來減少柱和墻等約束構件對預應力梁、板預加應力效果的不預應力梁、板預加應力效果的不利影響。利影響。將抗側力構件布置在結構位移中心不將抗側力構件布置在結構位移中心不動點附近；采用相對細長的柔性動點附近；采用相對細長的柔性柱子；柱子；板的長度超過板的長度超過60m時，可采用后澆帶時，可采用后澆帶或臨時施工縫對結構分段施加預或臨時施工縫對結構分段施加預應力；應力；將梁和支撐柱之間的節(jié)點設計成在張將梁和支撐柱之間的節(jié)點設計成在張拉

34、過程中可產生無約束滑動的滑拉過程中可產生無約束滑動的滑動支座；動支座；當未能按上述措施考慮柱和墻對梁、當未能按上述措施考慮柱和墻對梁、板的側向約束影響時，在柱、墻板的側向約束影響時，在柱、墻中可配置附加鋼筋承擔約束作用中可配置附加鋼筋承擔約束作用產生的附加彎矩，同時應考慮約產生的附加彎矩，同時應考慮約束作用對梁、板中有效預應力的束作用對梁、板中有效預應力的影響。影響。預應力次內力對柱子配筋的影響預應力次內力對柱子配筋的影響未考慮次內力對柱子配筋影響的配筋結果預應力次內力對柱子配筋的影響預應力次內力對柱子配筋的影響考慮次內力對柱子配筋影響的配筋結果預應力次內力對柱子配筋的影響預應力次內力對柱子配

35、筋的影響未考慮次內力對柱子配筋影響的配筋結果預應力次內力對柱子配筋的影響預應力次內力對柱子配筋的影響考慮次內力對柱子配筋影響的配筋結果預應力次內力對柱子配筋的影響預應力次內力對柱子配筋的影響由前面的兩個工程實例可以看出，預由前面的兩個工程實例可以看出，預應力次內力對柱子配筋面積的影應力次內力對柱子配筋面積的影響并沒有特定的規(guī)律，需要用軟響并沒有特定的規(guī)律，需要用軟件對具體工程進行具體分析后才件對具體工程進行具體分析后才能確定。能確定。采用采用PREC1模塊中的菜單模塊中的菜單4 接接SATWE做預應力設計功能做預應力設計功能利用該菜單我們可以將位于整體結構利用該菜單我們可以將位于整體結構中的某

36、根預應力大梁單獨取出來做中的某根預應力大梁單獨取出來做預應力設計，此時軟件會自動讀取預應力設計，此時軟件會自動讀取SATWE各工況下的內力并進行內各工況下的內力并進行內力組合，并與計算出的預應力效應力組合，并與計算出的預應力效應進行組合。也可從整體結構中抽取進行組合。也可從整體結構中抽取其中的一榀框架進行二維的預應力其中的一榀框架進行二維的預應力設計。設計。1、框架預應力梁的設計實例、框架預應力梁的設計實例設計目標：設計目標： 設計適當的梁截面、普通鋼筋配設計適當的梁截面、普通鋼筋配筋面積、預應力鋼筋的束形和根數筋面積、預應力鋼筋的束形和根數以滿足規(guī)范對預應力混凝土梁的承以滿足規(guī)范對預應力混凝

37、土梁的承載力、預應力度、抗裂和撓度等要載力、預應力度、抗裂和撓度等要求。求。預應力束形的選取、布置及其調整預應力束形的選取、布置及其調整 用戶在做預應力工程時經常會遇用戶在做預應力工程時經常會遇到多孔道預應力筋同時布置的情況，到多孔道預應力筋同時布置的情況，我們在我們在PREC軟件中對應地定義多軟件中對應地定義多種預應力線形即可解決此問題。種預應力線形即可解決此問題。預應力束形的選取、布置及其調整預應力束形的選取、布置及其調整 在實際工程中預應力筋線形選在實際工程中預應力筋線形選擇的適當與否會在很大程度上影擇的適當與否會在很大程度上影響預應力筋的配筋量和截面的抗響預應力筋的配筋量和截面的抗裂能

38、力，在進行預應力筋束形設裂能力，在進行預應力筋束形設計時可以遵循以下幾個原則：計時可以遵循以下幾個原則：當梁上荷載以線荷載為主時，可布當梁上荷載以線荷載為主時，可布置拋物線形預應力筋；置拋物線形預應力筋；當梁上荷載以集中荷載為主時，可當梁上荷載以集中荷載為主時，可布置折線形預應力筋；且折點應布置折線形預應力筋；且折點應布置在集中荷載下方；布置在集中荷載下方；在邊跨梁的端部，尤其是頂層的邊在邊跨梁的端部，尤其是頂層的邊跨梁，預應力筋的偏心距應盡量跨梁，預應力筋的偏心距應盡量的小，以減小預應力筋在梁端部的小，以減小預應力筋在梁端部產生的彎矩，從而減小邊跨柱的產生的彎矩，從而減小邊跨柱的受力。受力。

39、當支座處的負彎矩較大時，需將預當支座處的負彎矩較大時，需將預應力筋的反彎點向遠離支座的方應力筋的反彎點向遠離支座的方向調整，即反彎點系數應取較大向調整，即反彎點系數應取較大值，其取值范圍通常為值，其取值范圍通常為0.10.3之之間。間。當梁上線荷載和集中荷載都占有較當梁上線荷載和集中荷載都占有較大的比例時，應采用折線形和拋大的比例時，應采用折線形和拋物線形相結合的布筋方式。物線形相結合的布筋方式。預應力束形的選取、布置及其調整預應力束形的選取、布置及其調整 下面結合下面結合PREC軟件中的線形對軟件中的線形對如何布置預應力筋做詳細說明?？蛉绾尾贾妙A應力筋做詳細說明?？蚣芰侯A應力筋的布置應盡可能

40、與外架梁預應力筋的布置應盡可能與外彎矩相一致，并應盡量減少孔道摩彎矩相一致，并應盡量減少孔道摩擦損失及錨具數量，預應力筋的形擦損失及錨具數量，預應力筋的形狀和布置方式主要可分為四種，狀和布置方式主要可分為四種，PREC軟件共提供了八種線形軟件共提供了八種線形預應力束形的選取、布置及其調整預應力束形的選取、布置及其調整正反拋物線布置線形正反拋物線布置線形1、5、6）通常用于支座彎矩與跨中彎矩基本通常用于支座彎矩與跨中彎矩基本相等的單跨框架梁或多跨框架梁，相等的單跨框架梁或多跨框架梁，反彎點的位置距梁端的距離一般反彎點的位置距梁端的距離一般取為取為0.10.2L。直線與拋物線相切布置線形直線與拋物

41、線相切布置線形7）宜用于支座彎矩較小的單跨框架梁宜用于支座彎矩較小的單跨框架梁或多跨框架梁的邊跨梁外端，其或多跨框架梁的邊跨梁外端，其優(yōu)點是可減小框架梁跨中及內支優(yōu)點是可減小框架梁跨中及內支座處的摩擦損失。預應力鋼筋的座處的摩擦損失。預應力鋼筋的外形在梁端區(qū)段為直線而在跨中外形在梁端區(qū)段為直線而在跨中區(qū)段為拋物線。區(qū)段為拋物線。預應力束形的選取、布置及其調整預應力束形的選取、布置及其調整折線形布置線形折線形布置線形2、3、4）宜用于集中荷載作用下的框架梁或宜用于集中荷載作用下的框架梁或開洞梁，其優(yōu)點是可使預應力引開洞梁，其優(yōu)點是可使預應力引起的等效荷載直接抵消部分垂直起的等效荷載直接抵消部分垂

42、直荷載和方便在梁腹中開洞。但是荷載和方便在梁腹中開洞。但是不宜用于三跨以上的預應力混凝不宜用于三跨以上的預應力混凝土框架，因為較多的折角使預應土框架，因為較多的折角使預應力筋穿筋施工困難，而且中間跨力筋穿筋施工困難，而且中間跨跨中處由于摩擦引起的預應力損跨中處由于摩擦引起的預應力損失也較大，一般情況折點距梁端失也較大，一般情況折點距梁端的距離取為的距離取為0.250.33l。正反拋物線與直線混合布置線形正反拋物線與直線混合布置線形8）適用于需要減小邊柱彎矩的情況。適用于需要減小邊柱彎矩的情況。梁內除布置有正反拋物線形的預梁內除布置有正反拋物線形的預應力筋外，還配有直線形的預應應力筋外，還配有直

43、線形的預應力鋼筋，這種混合布置方式可使力鋼筋，這種混合布置方式可使預應力筋產生的次彎矩對邊柱造預應力筋產生的次彎矩對邊柱造成有利的影響。成有利的影響。預應力束形的選取、布置及其調整預應力束形的選取、布置及其調整此外，在荷載作用下若梁端彎矩比此外，在荷載作用下若梁端彎矩比跨中彎矩大得多，這時采用梁端跨中彎矩大得多，這時采用梁端加腋是有效的。如果屋面梁的梁加腋是有效的。如果屋面梁的梁端彎矩比跨中彎矩小很多時，則端彎矩比跨中彎矩小很多時，則可采用結構找坡，以增加梁跨中可采用結構找坡，以增加梁跨中截面的高度使成為變截面梁；或截面的高度使成為變截面梁；或在梁端處的預應力筋滿足抵抗負在梁端處的預應力筋滿足

44、抵抗負彎矩的前提下，使預應力筋整體彎矩的前提下，使預應力筋整體下移或將一部分預應力筋下移，下移或將一部分預應力筋下移，以增加跨中截面預應力的矢高。以增加跨中截面預應力的矢高。預應力束形的選取、布置及其調整預應力束形的選取、布置及其調整在雙跨和三跨框架中，預應力筋的在雙跨和三跨框架中，預應力筋的布置可用上述基本的預應力筋形布置可用上述基本的預應力筋形狀和布置方式進行組合。等雙跨狀和布置方式進行組合。等雙跨或三跨預應力混凝土框架，在垂或三跨預應力混凝土框架，在垂直荷載作用下，由于內支座截面直荷載作用下，由于內支座截面處的彎矩比跨中截面及邊支座截處的彎矩比跨中截面及邊支座截面處的彎矩明顯大得多，約為

45、其面處的彎矩明顯大得多，約為其它控制截面處彎矩的二倍，因此它控制截面處彎矩的二倍，因此此截面是抗裂與受彎承載力的控此截面是抗裂與受彎承載力的控制截面，在設計中可在支座處進制截面，在設計中可在支座處進行加腋，以提高此截面處的承載行加腋，以提高此截面處的承載能力及抗裂能力。能力及抗裂能力。預應力束形的選取、布置及其調整預應力束形的選取、布置及其調整當預應力混凝土梁在使用階段所承當預應力混凝土梁在使用階段所承受的荷載很大時如預應力轉換受的荷載很大時如預應力轉換梁），預應力筋配置往往較多。梁），預應力筋配置往往較多。如果預應力筋不是合理地分批張如果預應力筋不是合理地分批張拉，當張拉預應力筋引起的等效拉

46、，當張拉預應力筋引起的等效荷載遠遠大于梁在張拉時所承受荷載遠遠大于梁在張拉時所承受的外荷載時，將在預應力筋線形的外荷載時，將在預應力筋線形反彎點附近尤其是大小跨相鄰反彎點附近尤其是大小跨相鄰的情況出現平行于預應力筋的的情況出現平行于預應力筋的斜裂縫，即發(fā)生反向剪切破壞，斜裂縫，即發(fā)生反向剪切破壞，如下圖所示。如下圖所示。為避免這種破壞，可將小跨梁的預為避免這種破壞，可將小跨梁的預應力筋一部分按拋物線線形布置，應力筋一部分按拋物線線形布置，一部分按直線布置。小跨預應力一部分按直線布置。小跨預應力筋線形布置的原則是張拉預應力筋線形布置的原則是張拉預應力筋引起的等效荷載與該跨所承擔筋引起的等效荷載與

47、該跨所承擔外荷載的比值與大跨梁相同。外荷載的比值與大跨梁相同。預應力束形的選取、布置及其調整預應力束形的選取、布置及其調整工程概況：某站房框架體系結構，預應力梁最大跨度為36m，主跨梁截面采用10002500，抗震等級為3級，采用拋物線和直線型相結合的預應力束型。工程概況： 在結構的1、3、4層布置預應力混凝土梁。如果配筋不滿足，如何調整？下圖為第1層由軟件分析得出預應力連梁上布置的預應力筋根數?？v向受拉鋼筋按非預應力鋼筋抗拉強度設計值換算的配筋率不應大于2.5%（HRB400級鋼筋或3.0%（HRB335級鋼筋）。pyspyfAAfA如果配筋不滿足，如何調整？下圖為第1層由軟件分析得出預應力

48、連梁上布置的預應力筋根數。如果配筋不滿足，如何調整？下圖為第1層由軟件分析得出預應力連梁上布置的預應力筋根數。如果配筋不滿足，如何調整？下圖為第4層由軟件分析得出預應力連梁上布置的預應力筋根數。如果配筋不滿足，如何調整？下圖為第4層手工修改后的預應力連梁上布置的預應力筋根數。 如果線形設計不合理，軟件會給出提示。用戶可以根據提示對線形進行修改。對預應力梁應力的控制0pccktkpcckf0pccqlimmaxww一級嚴格要求不出現裂縫的構件在荷載效應的標準組合作用下二級一般要求不出現裂縫的構件在荷載效應的標準組合作用下在荷載效應的準永久組合作用下三級允許出現裂縫的構件按荷載效應的標準組合并考慮

49、長期作用影響計算的最大裂縫寬度，應滿足對預應力梁應力的控制圖中綠線為混凝土標準抗拉強度對一、二級抗裂等級或名義拉應力三級抗裂等級）。對超過綠線的截面需要重新修改預應力或非預應力鋼筋的數量，直到綠線能包住所有白線為止。對預應力梁變形的控制 目前，國內外有關標準和文獻對預應力混凝土受彎構件的變形控制目標都是總變形值，即控制按荷載效應的標準組合并考慮荷載長期作用影響的撓度減去兩倍張拉預應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上，應對反向變形進行合理的控制。反向變形的控制原則為：在結構自重及張拉預應力筋引起的等效荷載共同作用下，預應力混凝土受彎構件的反向變形值應不影響地面找平?；谶@

50、一原則，推薦設計人員將預應力混凝土受彎構件反向變形限制在下列范圍內。 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)對預應力梁變形的控制標準組合作用下：64.5/36000 = 1/558 1/300不滿足變形限值對預應力梁變形的控制反拱：31.6/36000 = 1/11391/700 (且50mm)滿足變形限值對預應力梁預應力度的控制60. 075. 0一級抗震等級二、三級抗震等級 對預應力混凝土框架梁，應采用預應力筋和非預應力筋混合配筋的方式，框架結構梁端截面應滿足下列關于預應力強度比的要求：對預應力梁預應力度的控制對二級抗震，

51、預應力強度比：0.517 0.75滿足要求對預應力梁極限承載力的控制 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應力鋼筋的面積，承載力是自動滿足的。如果用戶對普通鋼筋或預應力鋼筋的面積做過調整，軟件會自動對承載力進行驗算。用戶還可以用預應力計算工具箱對構件的承載力進行驗算。2、預應力板柱體系的設計實例、預應力板柱體系的設計實例設計目標：設計目標： 設計適當的預應力鋼筋的束形和根設計適當的預應力鋼筋的束形和根數以滿足規(guī)范對預應力混凝土樓板數以滿足規(guī)范對預應力混凝土樓板的承載力、抗裂和撓度的要求。的承載力、抗裂和撓度的要求。工程概況：一、地下車庫的設計 工 程 概 況 ： 某 一 層 地 下 車 庫 頂 板 , 標 準 柱 網8.4m8.4m，無粘結預應力板厚450mm，不計算水平荷載作用。PM結構平面圖如下所示。板預應力筋的布置原則板預應力筋的布置原則對無粘結預應力混凝土板柱結構的對無粘結預應力混凝土板柱結構的計算，應按板的縱橫兩個方向進計算，應按板的縱橫兩個方向進行，且在計算中每個方向均應取行，且在計算中每個方向均應取全部作用荷載。在均布荷載作用全部作用荷載。在均布荷載作用下，現澆平板結構中無粘結預應下，現澆平板結構中無粘結預應力筋的布置和分配宜