預應力混凝土梁式轉換層與桁架轉換層結構設計研究

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1、預應力混凝土梁式轉換層與桁架轉換層結構設計研究　　鋼骨混凝土轉換梁是在鋼筋混凝土梁中埋置型鋼或焊接工字鋼，形成一體，共同發(fā)揮作用的組合梁。對鋼骨混凝土轉換梁施加預應力具有下列優(yōu)點：避免非結構裂縫的出現(xiàn)與鋼筋混凝土轉換梁相比，由于鋼板表面光滑，與混凝土之間的粘結力不足，發(fā)生在鋼骨拉壓部分的混凝土橫向裂縫寬度一般比鋼筋混凝土梁表面裂縫大，施加預應力可有效地控制橫向裂縫。(2)增加長期使用的耐久性鋼骨混凝土梁中的混凝土外包鋼骨使其免受環(huán)境的侵蝕，施加預應力可有效地限制裂縫的出現(xiàn)或控制裂縫的開展，對鋼骨混凝土梁的耐久性是有益的。(3)改善轉換梁的受力性能

2、施加預應力產(chǎn)生的軸向壓力可提高轉換梁的受剪承載力。預應力鋼筋取代相當數(shù)量的非預應力筋，避免非預應力鋼筋過多造成的混凝土與鋼骨之間粘結力的下降。(4)鋼骨混凝土梁有利于結構抗震用鋼骨混凝土梁替代一般鋼筋混凝土梁，可減小截面高度，改善造成短柱的情況，使柱子的延性有所提高。鋼骨混凝土梁的鋼骨部分，在承載力極限狀態(tài)下，由于鋼有較強的塑性性能(不包括型材薄壁情況)，進入塑性階段仍具有較高的承載能力，因此具有一定的延性，起到耗能效果，提高抗震性能，避免脆性破壞，這是一般鋼筋混凝土梁難以比擬的。鋼骨部分腹板能吸收較大的剪力，從而減輕混凝土部分的負擔，提高鋼骨混

3、凝土梁的抗剪承載力。梁混凝土的完整性，在支座處也增加了對柱子節(jié)點區(qū)域的約束作用，提高了節(jié)點延性。因此鋼骨混凝土梁有利于結構的抗震?！　”娝苤?，曲線梁與直線梁是不同的，簡支直梁在非偏心的豎向荷載作用下，扭矩引起的變形和內力均為零；同樣，在扭矩荷載的作用下，涉及彎矩因素的變形和內力均為零。在豎向荷載作用下，曲線梁中的扭矩是不可以忽略的。轉換曲梁與曲線梁橋也有很大的不同。曲線梁橋按結構體系分類一般有靜定懸臂梁、簡支超靜定曲線梁、連續(xù)曲線梁橋等等，其超靜定結構中的支承一般采用抗扭簡支支座，而轉換梁一般采用普通的梁柱連接方式。曲線梁橋很寬，而轉換梁的寬度

4、一般要受到柱寬度的限制。另外，曲線梁橋的荷載形式與轉換梁也不相同，對托柱形式的轉換曲梁上作用相當大的集中荷載?！　【C上所述，曲線轉換梁與直線轉換梁受力特征是不同的。在曲線轉換梁中施加預應力對抗彎和抗剪、抗扭都有利。對受彎構件，施加預應力可在裂縫及撓度得到有效控制的前提下顯著地降低梁高。對曲線梁的抗扭，施加預應力具有特殊的優(yōu)勢，可以利用其抵抗部分甚至全部外扭矩?！　〔捎描旒芴娲D換梁來承托上部結構傳來的巨大豎向荷載不僅使充分利用該轉換層的建筑空間成為可能，同時也使結構設計更為合理。它可以避免將較大的內力集中于一根大梁上，也可避免大梁造成的“強柱弱梁

5、”的后果，對提高結構的抗震性能有利。但當轉換桁架的跨度或承擔的豎向荷載較大時，勢必會造成下弦桿的軸向拉力進一步增大，采用普通鋼筋混凝土不能滿足轉換結構抗裂要求時，一般可以考慮在桁架下弦桿施加預應力，形成預應力混凝土桁架?！　≡谵D換桁架中采用預應力技術概念類似于屋架受拉的下弦桿中施加預應力。由于轉換桁架的上、下弦桿與剛度極大的樓面整澆，使桁架斜腹桿傳遞下來的水平推力由樓面分配到建筑物的各抗側力構件上，這些“附加力”的影響范圍主要是集中在角區(qū)，如果能隨著建筑物不斷增加的施工荷載，在力N的形成、增大過程中，同步張拉配置于桁架下弦的預應力筋，在該處提供一

6、對與推力N大小相等方向相反的力，就可以在角區(qū)就地完成力的平衡，中斷或減小通過樓面向外傳遞的荷載?！　≡谑芾母箺U中也可施加預應力，若能在受拉腹桿中形成折線形預應力鋼筋布置則更為合理。為減小桁架在施工張拉階段與使用階段之間受力狀態(tài)的差異，解決超靜定結構受力狀態(tài)變化且內力變幅過大時，構件間變形難以協(xié)調，以致開裂的問題，預應力桁架轉換層結構宜采用擇期張拉工藝施工。擇期張拉技術是指分期分批施加預應力或選取經(jīng)計算合適的施工樓層進行張拉，在此之前轉換桁架下的支撐必須加強。采用“擇期張拉”法張拉施工時，為避免因轉換桁架下弦長度大，預應力筋長時波紋管破損而導致漏

7、漿和孔道堵塞的現(xiàn)象，預應力筋可在下弦混凝土澆筑前就穿入金屬波紋管中，但此時必須采取有效的措施保護孔道內預應力鋼筋在施工期間不生銹?！　∞D換桁架下弦桿的預應力度的取值不宜過高，以避免因張拉預應力給桁架及上、下層框架帶來較大的次內力?？紤]到桁架轉換層是整個結構受力的關鍵部位，對裂縫的控制要求較高，而且轉換桁架恒載的比重較大。混凝土強度等級對預應力桁架轉換層來說是至關重要的，因為斜腹桿是受壓構件和下弦施加預應力，建議預應力桁架轉換層的混凝土強度等級不應低于C40。由于預應力桁架轉換層結構在桁架節(jié)點區(qū)(特別是預應力錨固區(qū))鋼筋稠密，混凝土應充分搗實，以防

8、止錨固區(qū)混凝土局部破壞和節(jié)點發(fā)生破壞。施工時應對典型節(jié)點鋼筋按圖試綁，以防節(jié)點處鋼筋“打架”，然后成批下料，全面施工。為防止預應力高強混