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近几十年来,我国高层建筑的发展十分迅速。建筑空间使用上的多层次、多功能要求,要求结构在竖向必须具有不同的柱网及墙体布置,因此转换层结构也得到了越来越广泛的应用。
预应力板式转换结构和预应力SRC梁式转换结构都属于复合结构形式,它们揉合了预应力结构与板式转换结构、SRC梁式转换结构的优点,能够在满足承载力要求的同时,进一步减小转换板厚和SRC梁高,减小转换构件的挠度和裂缝,从而较好地达到结构受力与变形的要求。目前,我国预应力混凝土结构和型钢混凝土结构设计的主要依据是《混凝土结构规范》(GB500l0-2002)、《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ92-2004)和《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001),但这些规范只适用于普通的预应力混凝土构件和型钢混凝土梁柱构件,而对预应力转换板、预应力SRC梁等特殊的混凝土构件的计算并没有相应的设计条文规定。因此,很有必要对这些复合结构的计算方法、受力机理等问题进行深入的分析和研究。
本人的研究工作是在课题组已有的研究基础和工程经验的指导下继续进行的,主要是针对目前国内研究得比较少的高层建筑预应力板式转换结构和预应力SRC:梁式转换结构进行了分析,给出了预应力板式转换结构与预应力SRC梁式转换结构的研究思路,分析了预应力板式转换结构和预应力SRC梁式转换结构的受力性能,推导了相关的计算公式,最后还对广州市嘉和苑预应力板式转换层的施工过程进行了总结。具体的工作包括:
一、在预应力板式转换结构的研究方面1.在预应力转换板的研究方法上提出了预应力效应假定,从而使得在弹性范围内,将高层建筑预应力板式转换结构的分析分成整体分析和构件分析两个部分。
2.讨论了预应力板式转换结构的建模和计算问题;分析了转换板的厚度、转换层的设置位置、转换层的上、下结构侧向刚度对转换结构整体抗震性能的影响;比较了弹性动力时程分析法与振型分解反应谱法计算结果的差异;介绍了板式转换结构静力弹塑性分析的过程。
3.比较了预应力转换板和普通转换厚板的挠度和板面的应力的分布情况,分析了预应力对转换板抗裂性能和变形性能的影响,探讨了预应力转换板的设计方法。
4.总结了普通转换板和预应力转换板的厚跨比和转换板厚度与承托层数比的取值范围。
二、在预应力SRC梁式转换结构的研究方面1.根据预应力效应假定,讨论了预应力SRC梁式转换结构的建模和计算问题。然后,分析了转换梁截面尺寸、型钢的含钢率以及混凝土与型钢的强度对结构的影响。
2.用有限元程序ANSYS分析了预应力SRC梁构件的力学性能。然后根据分析结果及《混规》、《型规》的相关规定,推导了预应力SRC梁抗弯、抗剪承载能力以及挠度、裂缝的计算公式。
3.总结了预应力SRC:转换梁在初始设计时跨高比的取值范围;讨论了预应力SRC梁的设计与施工方法。
三、对预应力板式转换结构的施工方法进行总结以广州市嘉和苑预应力工程为背景,介绍预应力板式转换结构在实际高层建筑工程中的应用情况,包括预应力转换板的施工组织设计和预应力施工过程中对转换板变形和应力的监测等。