预应力预应力混凝土框架结构抗震设计探讨混凝土框架结构的抗震设计探讨

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发布时间：2021-10-28

资料介绍

预应力混凝土结构在我国已得到了广泛的应用，但对
预应力混凝土结构构件的抗震设计研究及建议远不够系统；
虽然 GB 50011- 2001 《建筑抗震设计规范》以及 GB
50010- 2002 《混凝土结构设计规范》对预应力混凝土结构
构件的抗震设计提出了一些要求，随着预应力混凝土框架
结构在地震区的推广应用，其抗震问题迄今仍受到工程界
的关注。这一问题应从两个方面去解决：一是继续深入研
究预应力混凝土框架结构的抗震性能；二是研究预应力混
凝土框架结构的抗震能力及其设计方法。一、结构的抗震性能与抗震能力
结构的抗震性能是指结构或构件所固有的基本特征，
诸如滞回环的形状、延性、耗能等性能。结构的抗震能力
是指整体结构抵抗既定烈度地震作用的能力，它不仅取决
于结构自身的抗震性能，而且取决于结构的抗震设计方法。
结构的抗震性能与结构的抗震能力既有联系又有区别。
结构的抗震能力建立在结构抗震性能的基础上。然而在一
定的条件下，用抗震性能较差的材料也能设计出抗震能力
较好的结构来。反之，即使采用抗震性能好的材料，如果
结构的耗能机制选择及设计不合理，也会使得整体结构的
抗震能力较差。
抗震性能反应了某种材料或结构形式的固有特性，是
抗震设计所依据的基础；结构抗震能力则是可以改变的，
它取决于设计者所采用的设计方法及所把握的安全度准则。
结构的抗震性能是基本的、本质的、相对稳定的；结构的
抗震能力则依赖于设计，是可变化的。二、框架梁的设计要求
（一）预应力度的限制
预应力度的选择需要全面考虑使用阶段和抗震性能两方
面的要求。从使用阶段看，为满足结构抗裂和挠度控制要
求，预应力度大一些好；从抗震角度，为保证构件延性和
耗能的要求，预应力度不宜过大。预应力度按强度比的表
达式为
———预应力筋的抗拉强度设计值；
———非预应力筋的抗拉强度设计值。
预应力混凝土框架结构抗震性能试验中的2榀预应力框
架，预应力度均为0.75，这是许多研究中确定的预应力度上
限值。试验结果表明，梁端能够出现塑性铰，但不是典型
的梁铰破坏机制。而且考虑到实际工程中，预应力混凝土
结构大都采取现浇或整体I生好的装配式结构，再加上楼面
板的作用，使得框架梁的刚度和强度大大提高。所以，建
议预应力强度比A的取值：一级不宜大于0.5，二、三级不宜
大于0.7。这样，可很好地兼顾满足梁的抗震性能和使用性
能两方面的要求。
（二）裂缝控制
在预应力强度比A限值下，按一级抗裂和二级抗裂要求
设计的预应力构件若要满足抗震要求，必然截面尺寸要大，
而且仅预应力筋本身就已满足受弯承载力要求，为了增加
梁端截面延性，再按要求加配非预应力筋，截面的抗弯能
力过大，若要达到“强柱弱梁”要求，必然导致框架柱截
面尺寸及配筋要很大。
我国现行规范中对预应力混凝土结构构件的裂缝控制
过于严格，其理论基础是：预应力筋长期处于较高应力状
态，对腐蚀影响更加敏感，一旦损坏，危害更大。但同时
我们也应注意到预应力筋处于普通钢筋内侧，而且混凝土
保护层厚，所以对处于正常工作环境的构件适当放宽裂缝
控制要求，是合理的。
一般情况下，对处于正常工作环境的预应力框架，可
以将短期荷载效应和长期荷载效应组合下的拉应力限制系
数放宽，即按三级抗裂要求进行设计，为避免裂
缝宽度的繁琐计算，建议采用“名义拉应力”方法进行抗
裂验算。根据有关学者的研究：
1．保证裂缝宽度 ≤0.1㎜时：1≤act≤1.5；