PREC软件的功能介绍及其在预应力混凝土结构设计中的应用

1、1会计学PREC软件的功能介绍及其在预应力混凝软件的功能介绍及其在预应力混凝土结构设计中的应用土结构设计中的应用1、预应力混凝土三种不同概念的理解2、预应力等效荷载相关概念的理解3、预应力次内力概念的理解4、预应力结构设计的内容、等效荷载概念 预应力筋对混凝土结构的作用力可以将其分解和简化后视预应力筋对混凝土结构的作用力可以将其分解和简化后视为外荷载考虑。预应力筋引起的等效竖向分布力和水平为外荷载考虑。预应力筋引起的等效竖向分布力和水平分力可由预应力筋的曲率和倾角计算确定。预应力筋引分力可由预应力筋的曲率和倾角计算确定。预应力筋引起的等效竖向分布力和水平分力一起使混凝土结构保持起的等效竖向分布

2、力和水平分力一起使混凝土结构保持静力平衡，是自平衡的力系。静力平衡，是自平衡的力系。 将预应力筋的作用力视为外荷载作用在结构上进行分析的将预应力筋的作用力视为外荷载作用在结构上进行分析的方法通常成为等效荷载法。它的概念明确易懂，是目前方法通常成为等效荷载法。它的概念明确易懂，是目前最常用的概念。最常用的概念。、强度概念 预应力钢材的抗拉强度约为普通钢筋的四倍，但一般来说预应力钢材的抗拉强度约为普通钢筋的四倍，但一般来说价格则不到普通钢筋的四倍。预应力钢材是更经济的材价格则不到普通钢筋的四倍。预应力钢材是更经济的材料。但高强钢材不能有效地用于普通钢筋混凝土中，因料。但高强钢材不能有效地用于普通钢

3、筋混凝土中，因为钢材的大应变会引起混凝土过大的裂缝宽度，不能满为钢材的大应变会引起混凝土过大的裂缝宽度，不能满足正常使用状态的要求，导致高强钢材不能完全发挥其足正常使用状态的要求，导致高强钢材不能完全发挥其强度。强度。 而给混凝土施加预加力后，混凝土和高强预应力钢材可以而给混凝土施加预加力后，混凝土和高强预应力钢材可以协同工作至极限破坏状态，从而充分发挥了高强混凝土协同工作至极限破坏状态，从而充分发挥了高强混凝土和预应力钢材的材料强度。和预应力钢材的材料强度。、弹性概念 通过张拉预应力筋的回弹挤压，使预应力混凝土构件的截通过张拉预应力筋的回弹挤压，使预应力混凝土构件的截面受到某种量值与分布的内

4、压力，以局部或全部抵消使面受到某种量值与分布的内压力，以局部或全部抵消使用荷载应力。在被张拉的预应力筋中存在预拉应力。用荷载应力。在被张拉的预应力筋中存在预拉应力。 这种概念把预应力看出是预先施加的永久性内应力，钢材这种概念把预应力看出是预先施加的永久性内应力，钢材中的拉应力与混凝土中的压应力组成一个自平衡系统。中的拉应力与混凝土中的压应力组成一个自平衡系统。这可以改善结构构件的裂缝和变形性能，从而使构件更这可以改善结构构件的裂缝和变形性能，从而使构件更趋于一种弹性材料，提高了其耐久性和正常使用性能。趋于一种弹性材料，提高了其耐久性和正常使用性能。 将预应力筋的作用力视为外荷载作用在结构上进行

5、分析的方法通常称为等效荷载法。 不同的预应力筋线型对应不同的预应力等效荷载形式。软件会根据布置的预应力筋线型自动计算预应力等效荷载。 这里以简支梁的抛物线型预应力筋为例来说明如何计算预应力等效荷载。 抛物线预应力筋及其等效荷载简图如下图所示。线性变换定义：当连续梁的预应力筋在每一跨内的形状保持不变而在各中间支座处被竖直地上下移动位置，称为线性变换。定理：连续梁的预应力筋重心线的线性变换不影响其等效荷载值。 超静定预应力混凝土在预加力作用下，结构因受到强迫的挠曲变形或轴向伸缩变形，而在结构多余约束处产生多余的约束力，从而引起结构附加内力，这部分附加内力一般称为预应力次内力。 主弯矩：预加力在每个

6、截面上对重心轴所产生的弯矩值称为主弯矩。 次弯矩：在超静定结构中，由于多余约束的存在，约束了结构的变形，产生了赘余反力，赘余反力在梁内引起的弯矩值称为次弯矩。 吻合束： 应用线形原理，将预应力束筋的重心线转换至压力线上（即把由于次力矩引起的压力线和束筋重心线之间的偏离调整掉），此时可以使预加力的总力矩不变，而次力矩为零。称这种次力矩为零的束筋位置为吻合束位置。线性转换： 超静定梁中，预加力产生的次弯矩是线形的，由此引起的混凝土压力线和束筋重心线的偏离也是线形的；而混凝土梁的压力线只与束筋的梁端偏心矩和束筋在跨内的形状有关，与束筋在中间支点上的偏心矩无关。由此可见，只要保持束筋在超静定梁中的两端

7、位置不变，保持束筋在跨内的形状不变，只改变束筋在中间支点上的偏心矩，则梁内混凝土压力线不变，亦即主弯矩不变，这称为超静定梁中的预应力束筋的线性转换原则。现代预应力混凝土超静定结构设计需要准确地考虑次弯矩的影响；确切一点讲：、抗裂计算时，应考虑综合弯矩Mp，它是主弯矩M1和次弯矩M2的综合迭加值；、强度计算时，应将次弯矩M2作为特殊的“内力”，在荷载组合时迭加到设计弯矩中。1)计算模型及参数2)预加力效应分析3)抗裂与承载力验算4)局部承压验算 确定梁柱外形和截面尺寸、墙体厚度、层高等信息，选择合适的结构设计参数和预应力参数。 选择预应力工艺类型，预应力筋的形状，张拉控制应力，计算长短期预应力损

8、失； 计算预应力引起的等效荷载，计算综合弯矩和次弯矩。 采用荷载效应标准组合进行正常使用阶段裂缝验算，同时进行施工阶段裂缝验算，并验算梁的抗弯极限承载力。计算以下三种工况下梁的控制弯矩： 工况1：荷载效应标准组合（恒载活载）预应力等效荷载 工况2：自重预应力等效荷载 工况3：荷载设计值 a预应力梁正截面抗裂验算 b预应力梁斜截面抗裂验算 c抗弯承载力验算 d挠度验算 e抗剪承载力验算 f施工阶段抗裂验算 选择合适的锚具，确定锚固区的构造配筋，进行局部承压验算。1、预应力可以视作一对自平衡的外力。2、预应力等效荷载是以材料弹性性质为基础，在截面不开裂的情况下是适用的，在不开裂的前提下，预应力等效

9、荷载的作用可与外荷载相叠加。但在承载能力阶段，等效荷载的分析是不成立的。 3、预应力梁的抗弯承载力极限值的精确计算是以截面应弯相容和截面上力平衡为基础，通过反复迭代才能精确计算出来。 4、从概念上讲，预应力梁的抗弯承载力可能会略大于普通梁（因为提高了高强钢筋的利用率），但是如果想通过采用预应力的方法来提高抗弯承载力就如同想通过加大梁宽而非梁高来提高抗弯承载力一样。 施工图部分包括:梁的剖面图预应力筋束形图张拉端和固定端的构造详图局部承压验算普通钢筋配筋图及剖面图预应力的设计过程是和预应力施工紧密联系的，所以用户需要对软预应力的设计过程是和预应力施工紧密联系的，所以用户需要对软件的计算结果进行分

10、析校核，并对配筋结果做适当地调整。在应用件的计算结果进行分析校核，并对配筋结果做适当地调整。在应用预应力混凝土结构设计软件预应力混凝土结构设计软件PRECPREC做预应力设计时，需要注意以上几做预应力设计时，需要注意以上几个方面的问题。个方面的问题。WeAWMNplimctk,kpe1WeAWMNplimctq,qpe1混凝土容许名义拉应力混凝土容许名义拉应力构件类别裂缝宽度mm混凝土强度等级C30C40C50后张构件0.103.24.15.00.153.54.65.60.203.85.16.2先张构件0.104.65.50.155.36.20.206.06.9容许名义拉应力尚应根据构件实际高

11、度乘以下表规定的修正系数。 构件高度修正系数构件高度修正系数 构件高度mm2004006008001000修正系数1.11.00.90.80.7conpepNAcon为张拉控制应力fNlqneeq82eqqleNf15.0ssAA13 . 0ssAA配置预应力筋未配置预应力筋未考虑次内力对柱子配筋影响的配筋结果考虑次内力对柱子配筋影响的配筋结果未考虑次内力对柱子配筋影响的配筋结果考虑次内力对柱子配筋影响的配筋结果纵向受拉钢筋按非预应力钢筋抗拉强度设计值换算的配筋率不应大于2.5%（HRB400级钢筋）或3.0%（HRB335级钢筋）。pyspyfAAfA0pccktkpcckf0pccqlim

12、maxww一级严格要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合作用下二级一般要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合作用下在荷载效应的准永久组合作用下三级允许出现裂缝的构件按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，应满足图中绿线为混凝土标准抗拉强度（对一、二级抗裂等级）或名义拉应力（三级抗裂等级）。对超过绿线的截面需要重新修改预应力或非预应力钢筋的数量，直到绿线能包住所有白线为止。 目前，国内外有关标准和文献对预应力混凝土受弯构件的变形控制目标都是总变形值，即控制按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响的挠度减去两倍张拉预应力筋引起的弹性反拱值不超过规定限值。 在控制总变形的基础

13、上，应对反向变形进行合理的控制。反向变形的控制原则为：在结构自重及张拉预应力筋引起的等效荷载共同作用下，预应力混凝土受弯构件的反向变形值应不影响地面找平。基于这一原则，推荐设计人员将预应力混凝土受弯构件反向变形限制在下列范围内。 规范规定的挠度限值 施工阶段反向变形建议 L09m L0/300(L0/400) L0/700(50mm)标准组合作用下：64.5/36000 = 1/558 1/300不满足变形限值反拱：31.6/36000 = 1/11391/700 (且50mm)满足变形限值60. 075. 0一级抗震等级二、三级抗震等级 对预应力混凝土框架梁，应采用预应力筋和非预应力筋混合配

14、筋的方式，框架结构梁端截面应满足下列关于预应力强度比的要求：对二级抗震，预应力强度比：0.517 0.75满足要求 PREC软件的普通钢筋配筋面积是以满足极限承载力为前提条件计算出来的，所以如果用户不修改普通钢筋或预应力钢筋的面积，承载力是自动满足的。如果用户对普通钢筋或预应力钢筋的面积做过调整，软件会自动对承载力进行验算。用户还可以用预应力计算工具箱对构件的承载力进行验算。一、地下车库的设计 工程概况：某一层地下车库顶板,标准柱网8.4m8.4m，无粘结预应力板厚450mm，不计算水平荷载作用。PM结构平面图如下所示。预应力板柱体系普通钢筋的配筋计算预应力板柱体系普通钢筋的配筋计算存在问题：

15、1、运用SATWE软件可以进行梁、柱、墙等构件的设计，板按照虚梁或等代框架梁建模，但对于板不能直接给出其配筋结果。2、运用楼板有限元软件SlabCAD可以对板进行竖向荷载作用下的有限元分析，但不易考虑水平荷载，而且有限元分析结果也不易直接用来计算配筋。配筋结果等值线图解决方案：水平荷载作用下竖向荷载作用下PM建模（柱间输虚梁）PM建模（板按等代梁输入）预应力筋布置SATWE整体分析SlabCAD有限元分析等代梁在水平荷载作用下的内力积分形成柱上板带内力积分形成跨中板带内力内力组合配筋计算及验算配筋计算及验算施工图及施工资料输出输入等代梁的结构平面布置图等代梁宽度宜按柱上板带规则取，即高规规定的

16、水平力计算下的板带宽度取值(梁自重计算时扣除重叠部分)整个结构先在SATWE计算 接着在预应力楼板有限元分析程序SLABCAD中作板计算 X向预应力筋数量、线型布置图 Y向预应力筋数量、线型布置图预应力荷载作用下板部分区域X向弯矩等值线图有限元计算应力等值线图（恒、活、等效预应力荷载）恒载、活载、预应力等效荷载结构积分成柱上板带弯矩图柱上板带弯矩包络图和配筋图( (直接得到配筋数量和布置范围）直接得到配筋数量和布置范围）X向地震作用下梁弯矩图X向风作用下梁弯矩图结构平面布置图预应力筋线型布置图首层板底X向设计弯矩等值线图首层预应力板挠度等值线图板底X向配筋结果等值线图首层X向柱上板带内力积分结果停车楼中华世纪坛混凝土容许名义拉应力混凝土容许