部分预应力混凝土框架结构设计

一、预应力混凝土及分类 预应力混凝土是按照需要预先引入某种量值与分布的内应力,以局部或全部抵消使用荷载应力的一种混凝土。 预加预应力为了使高强钢材和混凝土能共同作用,在使用阶段把混凝土变成弹性材料。 根据施加预应力量的大小,我们可以用预应力度λ来表示。 λ=M_d/M_s=σ_(pc)/σ_(sc) M_d=σ_(pc)W_oMd消压弯矩,即有效预应力产生的抵抗弯矩,对于     

预应力砼框架(σ_(11) σ_(12))的合理预估

本文编制了计算预应力砼框架(包含有粘结和无粘结)预应力筋(σ_(11) σ_(12))的计算机程序,最后通过计算分析给出了不同跨度、不同跨数框架中预应力筋(σ_(11) σ_(12))的计算图表,为合理确定预应力筋Ap提供了依据。     

新Ⅲ级钢筋的常幅疲劳和变幅疲劳

本文对变形钢筋在常幅荷载下的试验结果进行分析,得出了不同应力比时的S-N曲线、Goodman图及疲劳寿命N与最大应力σ_(max)、应力幅△σ的关系。在此基础上应用Miner线性累积损伤定律,探讨了变幅荷载下钢筋疲劳寿命的计算方法和可靠度分析方法,提出了具有一致可靠度的设计建议;同时分析了变形钢筋疲劳强度的主要影响因素和疲劳破坏的微观机理。     

受弯杆件设计

通过对AISC 360-16《建筑钢结构标准》(简称"美国钢标")受弯杆件设计方法进行解读,并与GB 50017—2017《钢结构设计标准》(简称17钢标)设计方法进行对比,介绍了受弯杆件的设计思路及两国规范的异同。美国钢标中梁的整体稳定计算采用三段式,其中弹性段计算公式源自梁弯扭屈曲临界力公式,与17钢标弹性段取值方法一致。美国钢标中受弯杆件稳定的强度能力计算介绍在F章,抗弯能力为M_n,设计抗弯强度取■_bM_n,抗弯抗力系数■_b=0.9。美国钢标中受弯杆件截面板件宽厚比限值分为厚实截面(板件宽厚比限值为λ_p,代表塑性与弹塑性的界限值)、非厚实截面(板件宽厚比限值为λ_r,代表弹性与弹塑性的界限值)以及薄柔截面(板件宽厚比限值大于λ_r)。美国钢标中λ_p、λ_r分别对应17钢标中受弯杆件宽厚比等级为S2、S4的截面的板件宽厚比,S2对应塑性截面,S4对应弹性截面。在确定抗弯能力M_n时,美国钢标中引入侧向扭转屈曲修正系数C_b=12.5M_(max)/(2.5M_(max)+3M_A+4M_B+3M_C),且M_n取屈服强度和侧向扭转屈曲强度计算的较小值。文中只考虑双轴对称工字形截面梁,故屈服强度取M_n=M_p=F_yZ_x。在确定弯扭屈曲(整体失稳)强度时,考虑3种情况:1)L_b≤L_p,不考虑整体失稳;2)L_pL_b≤L_r时,■3)L_bL_r时,M_n=F_(cr)S_x≤M_p。美国钢标中将梁整体失稳分为三段,当梁段长度满足塑性长度限值L_p时不考虑整体失稳,回归到屈服强度;当大于弹性失稳长度L_r时按弹性失稳计算,在L_r和L_p之间时按弹塑性失稳计算。17钢标第6.2.2条式(6.2.2)给出了受弯杆件整体稳定验算公式为:■;整体稳定系数■。其中:临界弯矩■;■。纯弯矩情况下,β_1=β_3=1,β_2=0,对于双轴对称截面B_y=0,此时:■,将I_w=I_yh■/4,G=E/[2(1+ν)]=E/2.6代入M_(cr)计算式,有:■。美国钢标中将c=1和r■的计算式代入F_(cr)的计算式中,不考虑C_b,有:■。当L_b=l时,则两本规范中M_(cr)的算式是一致的,说明美国钢标和17钢标都是以梁的弯扭弹性屈曲理论为基础建立设计公式的。17钢标分界点设在φ_b=0.6,则当φ_b=M_(cr)/(W_xf_y)0.6时,非弹性段的稳定系数由■取代。通过比较可知:1)受弯杆件的整体屈曲为弯扭屈曲。美国钢标中梁的整体稳定计算采用三段式,分别为弹性段、弹塑性段和塑性段。相比之下,17钢标的整体稳定计算采用两段式,分别为弹性段和塑性段。2)美国钢标中弹性段计算公式源自梁弯扭屈曲临界力公式,与17钢标中弹性段取值方法一致。美国钢标中弹性段稳定系数最大值为0.7,17钢标中此值为0.6。考虑到残余应力为0.3F_y,美国钢标的取值更合理些。3)截面板件宽厚比影响受弯杆件的局部屈曲,设计时要保证局部屈曲晚于整体失稳。     

塔式起重机动载系数的定义与测试方法

塔式起重机在作业时,如载荷变化波形起伏不大,可用静强度校核的办法进行分析。在常规的结构设计中,强度要求: σ_(max)≤[σ] (1)式中σ_(max)——最大静应力 [σ]——材料许用应力若测得塔吊某部分结构的最大静应力,就可以按(1)式校核。为了估计同类构件的最大应力,还应通过应变波形求出动载系     

轴心受压杆件设计

通过对美钢规轴压杆设计方法进行解读,并与17钢标设计方法进行对比,全面介绍了轴压杆弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲的设计思路及两国规范的异同,有助于理解三种屈曲的设计实现。美国AISC 360-16《建筑钢结构标准》(简称"美国钢标")中轴心受压杆件稳定的强度能力计算规定在第E章计算中,抗压强度取φ_cP_n,受压抗力系数φ_c为0.9轴心受压强度P_n取弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲强度之最小值。1)弯曲屈曲分析时美国钢标的柱子曲线原为三条,现改为一条。轴压弯曲屈曲强度能力P_n=F_(cr)A_g,其中F_(cr)=0.658~(F_y/F_e)F_y或F_(cr)=0.877F_e,F_e=π~2E/(L_c/r)~2。美国钢标的柱子曲线分两段,界限长细比为137(F_y=235 MPa),正则化长细比λ_c=L_c/πr~(1/2)F_y/E=1.5。弹性阶段以欧拉临界力为基准取0.877的折减系数以考虑杆件的几何缺陷的影响。该概念清楚,且与欧拉公式接轨。非弹性阶段考虑了材料进入比例极限后广义欧拉公式的非线性性质,并考虑了杆件的几何缺陷和残余应力。2)弯曲屈曲分析时,GB 50017-2017《钢结构设计标准》(简称"17钢标")采用四条柱子曲线,弯曲屈曲稳定承载力按N/φAf≤1.0计算,考虑杆件的初始缺陷和残余应力,稳定系数φ按压弯杆件弯曲屈曲临界力确定,适用于弹性区和弹塑性区,设计时先计算出杆件两个主轴方向的长细比,并取较大长细比,再由φ=1/(2λ_n~2[(α_2+α_3λ_n+λ_n~2)-~(1/2)(α_2+α_3λ_n+λ_n~2)~2-4λ_n~2]或φ=1-α_1λ_n~2得到稳定系数φ。3)在扭转屈曲和弯扭屈曲分析时对于双轴对称截面,可能发生扭转屈曲。对于单轴对称截面及无对称轴的截面,可能发生弯扭屈曲。扭转屈曲和弯扭屈曲的强度能力P_n=F_(cr)A_g,其中,F_(cr)=0.658~(F_y/F_e)F_y或F_(cr)=0.877F_e,这里的F_e取扭转屈曲或弯扭屈曲的临界应力。由此可见美国钢标的扭转屈曲和弯扭屈曲是计算出相应的弹性临界力后,按弯曲屈曲的柱子曲线进行计算的。4)扭转屈曲和弯扭屈曲分析时,17钢标的扭转失稳临界力为N_z=1/i_0~2(GI_t+π~2EI_ω/l~2),将该式除以A后可知,美国钢标与17钢标计算扭转屈曲临界力的公式是一致的。具体应用时,17钢标采用等效长细比的概念,将由λ_z=~(1/2)I_0/I_1/25.7+I_w/l_w~2得到的扭转屈曲的长细比,按弯曲屈曲长细比考虑,由前述方法计算稳定系数φ,这与美国钢标的考虑方法是一致的。所不同的是美国钢标的柱子曲线弹性区按欧拉临界力乘以折减系数取值,非弹性区更接近试验曲线;17钢标以回归的试验曲线作为柱子曲线。17钢标采用(N_(Ey)-N_(yz))(N_z-N_(yz))=N_(yz)~2 y_s~2/i_0~2计算弯扭屈曲临界力N_(yz);美国钢标中,令x_o=0,得到单轴对称弯扭屈曲方程为(F_e-F_(ey)(F_e-F_(ez)=F_e~2(y_o/r_o)~2,此两式实质上相同,即17钢标与美国钢标的弯扭屈曲计算法相同。可知对于轴心受压杆件美国钢标和17钢标均给出了弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲的设计公式,两者均以弯曲屈曲的柱子曲线作为三种屈曲的稳定系数。美国钢标采用一条柱子曲线,17钢标采用四条柱子曲线,均考虑了杆件几何初始缺陷和残余应力,且均与各国的相关试验结果相符。美国钢标和17钢标的扭转屈曲和弯扭屈曲均源自相同的弹性稳定平衡方程,采用等效临界力的方法转换成弯曲屈曲临界力,利用弯曲屈曲柱子曲线进行设计计算。     

发泡水泥性能的计算关系式总结

由于发泡水泥的密度不同,强度及导热系数也随之发生变化;生产发泡水泥产品的水温要根据环境温度、水泥温度进行调节,经过大量试验和理论研究得出发泡水泥的密度与强度的计算关系式P_x=(ρ/ρ_f)~2·P·N·K、生产发泡水泥的水温计算公式W=90Y-2Wc、导热系数计算公式λ=((λ_2-λ_1)ρ_1)/([y·ρ_2-(y-1)ρ_1]Z)+λ_1。     

后张预应力砼平板-柱结构中预应力筋有效预应力σ_(pe)的合理预估

在探讨了预应力筋布置原则的基础上给出了板、顶层边柱预应力筋布置方案;随后根据结构特点,提出了平板中预应力筋的锚固损失σ_(l1)和收缩徐变损失σ_(l5)的简化计算方法,编制了平板中预应力筋有效预应力σ(pe)的计算程序;最后在大量计算分析的基础上给出了平板-柱结构中σ_(pe)的合理预估值,为较合理地初选预应力筋用量A_p提供了依据.     

GB 50017—2017《钢结构设计标准》疑难浅析(7)

<正>19等效弯矩系数β_(mx) 17钢标压弯构件平面内稳定计算公式(8. 2. 1-1),引入了等效弯矩系数β_(mx):N/φ_xAf+β_(mx)M_x/(πγ_xW_(1x)(1-0. 8N/N'_(Ex)))≤1. 0 (1)其中:N'_(Ex)=π~2EA/1.1λ_x~2式中:M_x为最大弯矩;λ_x为构件对x轴的长细比。引入等效弯矩系数的目的,是把非均匀弯矩转化成均匀弯矩。等效的含义为杆件发生平面内失稳时荷载等效。为简化,通常按弹性二阶弯矩的最大值相同处理。     

地震作用下确定柱间支撑斜杆拉力的实用计算法

在单层工业厂房中柱间支撑是必不可少的。它起着将屋面在地震作用下的纵向水平荷载传至地基,加强厂房纵向刚度的关键作用。最常用的柱间支撑是十字交叉柱间支撑。如何确定交叉支撑中压杆所起的作用按通常的结构力学方法当然可以,但过于繁琐。《建筑抗震设计规范》(GBJ11—89)(以下简称GBJ11—89)中对此给出了计算公式。但在使用中有两个系数(?)_c、(?)_i要根据设计人员选用的支撑杆件类型确定,其中(?)_c值要用插值法确定。确定(?)_i值时又必须根据杆件的长细比λ查设计手册确定,还是比较繁琐。本人对此做了一些工作确定了一个表格,根据λ可查表后用改写的公式直接计算斜杆拉力、以节省设计时间,给设计人员提供一个简便的方法。(GBJ11—89)中第8.1.14条和附录六对柱间支撑斜杆拉力有如下的界定和计算公式:     

预应力混凝土管钢筋有效预应力简化计算及品种代换的计算方法

在计算预应力混凝土管的钢筋有效预应力时,应用如下公式: σ_(y-1)=σ_k-σ_s=nσ_h(σ_s=σ_(s1) σ_(s2)) σ_(y-3)=σ_k-σ_s (σ_s=σ_(s1) σ_(s2) σ_(s3) (1) 式中σ_(y-1)——一阶段管钢筋有效预应力(公斤力/厘米~2); σ_(y-3)——三阶段管钢筋有效预应力(公斤力/厘米~2); σ_k——钢筋控制应力(公斤力/厘米~2), σ_k=KR~b_y (K为控制应力系数, R~b_y为钢丝的标准强度); n=Eg/E_h,(Eg、Eh分别为钢筋、混凝土的弹性模量); σ_h——混凝土预压应力(公斤力/厘米~2)     

超高层混合结构增量动力分析的地震动强度指标

在进行超高层结构设计时,地震动强度指标是指导结构抗震设计的重要依据,对结构的安全至关重要,但目前并没有统一的结论,因此,对超高层结构进行地震动强度指标的研究具有重要意义。在综述建筑结构增量动力分析地震动强度指标有效性研究现状的基础上,提出适用于超高层建筑结构增量动力分析的地震动强度指标■,地震动强度指标■是考虑结构前a%振型质量参与系数的自振周期所对应谱加速度的几何平均值;为了验证地震动强度指标■的有效性,以实际超高层为例,使用PERFORM-3D弹塑性分析软件建立非线性模型并进行增量动力分析,根据各种地震动强度指标的θ_(max)和V_(max)结果进行离散性分析,发现地震动强度指标■用于超高层结构增量动力分析时能有效减少θ_(max)和V_(max)数据的离散性,从而提高计算数据的有效性,为实际超高层结构的应用提供参考。     

电梯轿厢架的设计计算

作设计计算先要建立物理模型(或称计算简图)，而物理模型要依据所采用的计算方法建立。采用材料力学方法进行计算就要将轿厢架拆成杆件。其约束(即支承)是根据轿厢架结构假定的定铰支座、动铰支座或固定端。其载荷是直接加在该杆件上的外载荷或其它杆件的支反力。本文所说的力是指广义力，包括集中力、分布力和力矩。约束是对杆件运动的限制。     

富水溶洞对隧道白云岩围岩稳定性的影响

为研究富水溶洞对隧道白云岩围岩稳定性的影响,以隧道横断面周围富水溶洞为研究对象,以数值模拟为研究手段,针对不同的溶洞位置、水压力P和溶洞内壁到隧道内壁距离T,选取48种工况对围岩稳定性进行分析。研究表明:溶洞位于隧道上部时,隧道开挖后,由于自然拱效应,围岩位移S随T的增加而减小;溶洞位于隧道侧部时,隧道上部围岩产生的应力将会向其两侧传递,最大围岩应力σ_(max)随P的增加而减小,S随P的增大而增大,随T的增加而降低;溶洞位于隧道下部时,溶洞与隧道间的围岩有自成梁功能,σ_(max)随着P的增加而减小,S随T的增加而增大。针对不同P,研究了T与σ_(max)、S的线性关系,以此判断隧道施工时溶洞的安全壁厚,并给出了合理的施工参数。     

基于真三轴强度准则分析页岩斜井坍塌风险

井壁稳定性分析常采用Mohr Coulomb(M-C)准则,由于其忽略了中间主应力(σ_2)的影响,使得结果偏于保守。为此,给出一种考虑了σ_2影响的真三轴Mogi Coulomb(MG-C)准则,通过拟合Yuubari页岩真三轴实验数据,评价了M-C、Drucker Prager(D P)和MG-C准则的适用性;基于孔隙弹性斜井井壁应力分布模型,采用3种强度准则进行了斜井相对坍塌风险的分析。研究表明,MG-C准则拟合结果最好,能够准确反映σ_2对强度的影响,岩石强度随σ_2增加,先增加后下降;采用3种强度准则计算的斜井相对坍塌风险分布规律基本一致,M-C准则计算结果偏高,D-P准则计算结果偏低,而MG-C准则比较准确地考虑了σ_2的影响,其计算结果比较适中,比较适合用于井壁坍塌压力分析。MG-C准则的材料常数可通过常规三轴岩石力学参数(内聚力和内摩擦角)计算得到,使得MG-C准则使用方便,采用测井资料分析井壁稳定可得到连续坍塌压力剖面。     

塔机水平臂架双吊点位置优化

用解析法解决小车变幅式塔机臂架吊点位置的问题,在一些资料中已有过论述。但得到的方程其阶次一般高达4次,应用不便,因此对于双吊点来说,用解析法所得到的方程将会更加复杂。本文给出了用数值法确定吊点位置的方法(主要是双吊点),它可根据条件上机电算或手算。一、用数值法解决吊点位置的基本思想双吊点位置的确定是以两吊点内两最大稳定性计算应力σ_(AB)、σ_(BO)与吊点外最大计     

预应力冷拔钢丝制作阶段应力损失的计算

在冷拔低碳钢丝预应力构件制作中,按“长线台座,自然养护”工艺制作需要考虑的预应力损失值有以下两项。1.张拉端夹具变形和钢丝内缩引起的预应力损失σ_(l1),按下式计算:σ_(l1)=a/l E_s (1)式中 a——张拉端锥形夹具变形和钢丝内缩值(mm),一般取5 mm;l——张拉端与锚固端之间的距离(mm);E_S——冷拔低碳钢丝的弹性模量(N/mm~2)。     

压裂液温度稳定剂的评价方法设计和应用

为考察温度稳定剂对压裂液耐温性能的提升效果,设计从上限温度开始通过数值搜索方法逐步确定最高温度T_(max)(η_0,t_0)计算温度稳定剂对压裂液适用温度的提高值ΔT_(max)(η_0,t_0)的方法;通过实验分析两种压裂液温度稳定剂对有机硼交联羟丙基瓜胶压裂液的作用效果。结果表明:加入0.1%~0.8%的温度稳定剂S-1、S-2分别可以使得压裂液的最高适用温度提高4.5~10℃、6~14℃;所设计的评价方法可以判别不同压裂液温度稳定剂产品的作用效果差异。     

关于预应力筋张拉的几个问题

一、施加预应力时混凝土的立方强度《曹文》在分析这一问题时混淆张拉阶段与使用阶段两种不同的受力状态,将张拉阶段σ_(ha)误等于使用阶段混凝土轴心抗压设计强度R_a,导致当混凝土强度达到设计标号的90%时预应力筋张拉只有     

读者来信

1963年9卷6期,高錤同志撰“重复荷载下预应力损失的计算”一文、我有下列两点意见: 一、公式(7)、(8)中N_(03)及N_(02)数值似乎未考虑非预应力钢筋F_α由于徐变及收缩所引起的附加压应力σ_(αo)=?_1 σ_2的影响[见CH-10-57)附录10及第28条]若考虑此