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第一篇 分析和设计2

第一章 总论2

1.1 预应力混凝土的原理及经济性2

1.2 后张法施加预应力的方法2

1.3 预应力混凝土的类型3

1.3.1 预应力度的定义3

1.3.2 裂缝控制等级4

1.4 采用部分预应力的优点5

1.5 预应力混凝土结构设计6

第二章 材料8

2.1 对预应力筋的要求8

2.2 预应力筋种类8

2.3 钢筋的力学指标10

2.4 钢材的松弛13

2.5 温度对钢材的影响14

2.6 钢材的疲劳15

2.7 防腐问题16

2.8 对无粘结预应力筋的要求17

2.9 对混凝土的要求19

2.10 混凝土的力学性能19

2.10.1 混凝土强度等级19

2.10.2 混凝土各项设计指标20

2.11 混凝土的收缩与徐变变形21

2.11.1 混凝土的收缩变形21

2.11.2 混凝土的徐变变形22

2.12 温度对混凝土的影响23

3.1.3 张拉程序24

3.1.1 张拉控制应力24

3.1.2 预应力值的允许偏差24

3.1 张拉控制应力及张拉程序24

第三章 预应力损失、伸长值及应力计算24

3.2 预应力损失值计算25

3.3 预应力钢筋的应力计算32

3.4 预应力产生的混凝土法向应力σpc的计算32

3.5 预应力钢筋及非预应力钢筋的合力及合力点偏心距的计算32

3.6 总损失近似估计值33

3.7 张拉伸长值计算与校核34

第四章 预应力构件的一般设计38

4.1 荷载效应组合38

4.2 强度计算38

4.2.1 受弯构件38

4.2.2 矩形截面偏心受压构件42

4.2.3 轴心受拉构件44

4.2.4 矩形截面偏心受拉构件44

4.2.5 局部受压承载力计算46

4.2.6 疲劳强度验算47

4.3 抗裂及裂缝宽度验算49

4.3.1 预应力混凝土构件的正截面抗裂验算49

4.3.2 预应力混凝土构件的裂缝宽度验算52

4.3.3 预应力混凝土受变构件的斜截面抗裂验算56

4.4 受弯构件挠度验算57

4.5 施工阶段验算59

第五章 预应力混凝土梁的设计61

5.1 概述61

5.2 常用截面形式61

5.3 预应力混凝土截面分析63

5.3.1 截面的弹性应力分析63

5.3.2 截面抗弯效率64

5.3.3 裂缝截面的应力分析65

5.5 按强度极限状态估算预应力筋67

5.4 按弹性阶段估算预应力筋67

5.6 预应力筋的布置70

5.7 挠度验算71

5.8 设计步骤73

5.9 构造74

5.9.1 预应力筋的布置74

5.9.2 非预应力筋的布置75

5.9.3 有关部分预应力混凝土及无粘结预应力混凝土梁的构造要求75

第六章 超静定预应力结构的设计计算原理77

6.1 概述77

6.2 由后张预应力引起的主弯矩和次弯矩77

6.2.1 弯矩--面积法77

6.2.2 线性变换和吻合束79

6.3 预应力引起的等效荷载80

6.4.1 荷载平衡法的原理82

6.4 荷载平衡法82

6.4.2 荷载平衡法设计步骤83

6.5 荷载平衡法在超静定结构中的应用84

6.5.1 应用举例84

6.5.2 应用中的几个实际问题85

6.6 由预应力固端约束弯矩求次弯矩86

6.7 弯矩重分配89

第七章 后张预应力混凝土框架结构设计90

7.1 概述90

7.1.1 应用简况90

7.1.2 结构选型90

7.2 设计原则及设计过程91

7.2.1 设计原则91

7.2.2 设计步骤91

7.2.3 预应力筋用量估算93

7.3.1 框架梁中预应力筋布置94

7.3 预应力筋的布置方式94

7.3.2 框架柱中预应力筋布置97

7.4 有关束形几何关系的设计资料98

7.4.1 抛物线相连接的几何关系98

7.4.2 设计资料99

7.5 构造设计100

7.5.1 锚固区构造设计100

7.5.2 梁柱节点铰接做法103

7.5.3 开洞预应力混凝土框架梁洞口构造104

7.6 变形计算104

7.6.1 概述104

7.6.2 框架未出现裂缝时的变形计算104

7.7 张拉顺序的影响106

7.7.1 后张预应力框架施工过程106

7.7.2 张拉顺序的影响107

7.8 框架扁梁的应用108

7.9 经济问题108

第八章 后张无粘结预应力混凝土楼盖设计109

8.1 概述109

8.1.1 无粘结预应力楼板体系109

8.1.2 设计原则110

8.2 无梁双向平板受弯设计111

8.2.1 等代框架法111

8.2.2 设计用表113

8.2.3 等代框架的计算机模型119

8.2.4 无粘结预应力筋的布置方式119

8.2.5 非预应力钢筋的配置122

8.2.6 平均预压应力122

8.3 无梁双向平板挠度计算123

8.3.1 等代框架法用于柱支承双向板的变形计算123

8.2.7 受弯承载力计算123

8.3.2 柱支承双向板挠度简化计算方法124

8.4 冲切设计计算124

8.4.1 无粘结筋对抵抗冲切荷载的有利影响125

8.4.2 无粘结预应力混凝土板受冲切承载力计算125

8.4.3 型钢剪力架设计方法127

8.5 构造及施工要求130

8.5.1 板的锚固区构造130

8.5.2 其它构造及施工要求132

8.6 无粘结预应力混凝土周边支承板133

8.6.1 荷载平衡法的应用133

8.6.2 条带法134

8.7 后张预应力混凝土井式梁板结构140

8.7.1 概述140

8.7.2 结构布置140

8.7.3 设计计算与构造141

第九章 后张结构的特殊设计和构造144

9.1 构件端部的配筋构造144

9.1.1 构件端部的受力特征144

9.1.2 端部配筋构造144

9.2 预应力筋改变方向处的特殊设计146

9.3 后张T形梁的有效翼缘宽度147

9.4 预应力钢筋间距及预留孔道148

9.5 构件中的纵向非预应力钢筋151

9.6 避免或减少约束力的构造设计151

9.6.1 典型的张拉裂缝151

9.6.2 减少约束力的构造设计152

9.6.3 孔洞处无粘结筋的布置155

9.7 扩大伸缩缝间距的可能性156

9.8 分阶段后张法原理和力学性能157

9.9.2 拆模和二次支撑158

9.9 模板工程、拆模和二次支撑158

9.9.1 模板工程158

9.10 楼板凿孔与开洞159

9.11 后张结构的防火160

9.11.1 钢材和混凝土在高温下的特性160

9.11.2 预应力混凝土构件的耐火试验结果160

9.11.3 耐火期的设计162

9.11.4 对各类防火级别最小尺寸的建议163

第十章 抗震设计和计算165

10.1 概述165

10.2 预应力混凝土的抗震性能166

10.2.1 阻尼166

10.2.2 预应力混凝土的弯矩-曲率滞回曲线166

10.2.3 无粘结预应力混凝土结构抗震性能的特点167

10.3.1 预应力混凝土截面延性的定义168

10.3 预应力混凝土截面延性的定义和影响因素168

10.3.2 影响预应力混凝土截面延性的因素169

10.4 强柱弱梁延性抗弯框架的形成172

10.5 预应力混凝土框架节点抗震设计174

10.5.1 概述174

10.5.2 预应力混凝土框架节点受剪承载力计算174

10.5.3 预应力节点抗震设计175

10.6 等代框架中楼板计算宽度取值176

10.7 板柱节点不平衡弯矩的传递177

10.7.1 板柱节点不平衡弯矩的传递过程177

10.7.2 破坏截面极惯性矩及计算系数α0计算公式178

10.8 在地震区应用的其它设计要求179

第十一章 预应力岩土锚杆182

11.1 预应力锚杆设计182

11.1.1 锚杆类型182

11.1.2 锚杆布置183

11.1.3 锚杆的承载力184

11.1.4 锚杆的整体稳定性185

11.1.5 锚杆防腐设计187

11.1.6 计算实例187

11.2 预应力锚杆施工191

11.2.1 钻孔191

11.2.2 杆体(预应力筋)的组装与安装192

11.2.3 注浆192

11.2.4 张拉与锁定193

11.2.5 可拆型锚杆193

11.3 预应力锚杆试验195

11.3.1 基本试验195

11.3.2 验收试验196

11.3.3 锚杆监测197

12.1 24m后张法预应力混凝土屋架下弦杆的设计计算198

第十二章 设计计算例题198

12.2 21m跨后张法部分预应力混凝土屋面梁计算201

12.3 18m跨预应力混凝土框架梁设计计算210

12.4 9m×9m柱网无粘结预应力混凝土双向板设计计算220

第二篇 工程应用230

第十三章 高层建筑230

13.1 高层建筑后张预应力楼盖结构230

13.2 厦门国际金融大厦预应力混凝土楼面结构设计241

13.3 上海申鑫大厦无粘结预应力混凝土楼板设计246

13.4 预应力混凝土桁架在高层建筑置换层中的应用250

第十四章 低层大跨建筑254

14.1 无粘结部分预应力混凝土在大跨度井字梁中的应用254

14.2 闵行工人俱乐部影剧场预应力混凝土三向网格梁屋盖结构工程261

14.3 多跨连续预应力混凝土门式刚架结构设计与施工265

14.4 预应力混凝土在首都速滑馆工程中的应用271

15.1 北京市劳保用品公司大楼无粘结预应力混凝土平板结构工程279

第十五章 多层建筑279

15.2 32m大跨度高效预应力混凝土多层框架设计与微振分析283

15.3 12m×12m柱网预应力混凝土大平板、框架新结构287

第十六章 特种结构293

16.1 珠江水泥厂大型后张预应力混凝土简仓293

16.2 无粘结预应力筋在混凝土圆形煤仓中的应用297

16.3 2500m3预应力混凝土球形水塔302

16.4 预应力混凝土卵形消化池308

16.5 混凝土电视塔中预应力技术的应用314

16.6 核电站安全壳结构设计概要320

16.7 核电站预应力混凝土安全壳模型试验及分析研究326

16.8 跨度140m飞机修理库门架后张预应力混凝土拉梁的设计332

16.9 无锡市体育场大跨度预应力悬挑梁设计339

第十七章 工程加固343

17.1 钢筋混凝土大梁高效预应力加固法343

17.2 无粘结预应力加固大型设备基础--将独立基础转化为筏式基础349

17.3 桦树川水库左岸山体滑坡预应力锚素加固352

第十八章 桥梁361

18.1 后张预应力混凝土在公路桥梁上的运用和发展361

18.2 我国铁路预应力混凝土桥梁的发展368

附录379

附录一 钢筋的冷拉特性379

附录二 钢筋的计算截面面积及公称质量380

附录三 《预应力混凝土用钢丝》GB/T 5223-1995摘要381

附录四 《预应力混凝土用钢绞线》GB/T 5224-1995摘要385

附录五 《预应力混凝土用金属螺旋管》JG/T 3013-94摘要389

附录六 《钢绞线、钢丝束无粘结预应力筋》JG3006-93摘要393

附录七 《无粘结预应力筋专用防腐润滑脂》JG3007-93摘要397

附录八 预应力混凝土结构设计分析软件PFA简介399

参考文献402