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1、无粘结预应力楼板弹性分析的讨论结构分析??5?结构工程师1999;(1)提要用下预关键词无粘结预应力楼板弹性分析的讨论—lf.呈壶鎏(同济大学,上海200092)TM亨厂o/本文运用有限元方法对无粘鲒预应力楼板进行弹性受力分析,提出在竖向荷栽作意的几个问题.:学蝴DiscussionsonElasticAnalysisandDesignofUnbondedPost.tensionedFloorSlabLUOZhiyumn(ToniUnvety,Shanghai2ooo92)AbstractBasedonthefiniteelementanalysis,inthispaper,severalp
2、roblemsregardingthee.1asticanalysisanddesignofunbondedpost—tensionedfloorslabunderverticalloadarediscussed.Keyw~xlsunbondedpost—tensionedslab,reversedcurve1引言近年来,由于低松弛钢绞线制作和施工工艺的提高及JM12,XM,QM,OVM等系列锚具的发展,以低松弛钢绞线为预应力筋的后张无粘结预应力技术在居住建筑,办公楼和停车库结构的楼盖系统中日益广泛应用.预应力的采用,一方面使板中的裂缝和变形得到控制,结构的截面尺寸减小,从而减小了高层建筑总
3、高度和基础上的荷载.另一方面,由于采用了预应力而设计的大柱网,大空间结构,增加了使用面积,便于建筑空间的灵括分割,增加了建筑的使用功能和效益.在简化支模工序,加快施工进度,减少材料耗用方面预应力楼盖也显示了它的优势.本文基于荷载平衡法,等代框架法及有限元法对实际预应力筋曲线对板弹性弯矩的影响,柱约束对板粱弹性压缩损失的影响等问题进行了探讨,以利于在工程和设计实践中对无粘结预应力楼板的受力特点有较明晰的认识.2实际预应力筋曲线对板弹性弯矩的影响承受均布荷载的梁和板,当按荷载平衡法设计时预应力筋c.g.S的理论线型应为抛物线.这种c.g.S线于中间支座处有尖角,亦即在布置预应力筋时,于中间各支座
4、截面c.g.S线应按锐角进行弯折.这在实际工程中显然是难以实现的.实际预应力筋的c.g.S线通常都采用由反向相接的几段抛物StructuralEngineers1999:(1)?6??结构分析线所组成的平滑曲线,反弯点离开预应力筋最高点的位置一般在1/8～1/i2跨长范围内变动,典型位置通常取0.1,如图1所示.文献[1]对按理想曲线布置和按实际曲线布置的预应力梁进行了比较,结果按实际预应力筋布置得出的支座综合弯矩与按理想预应力筋布置方案得出的综合弯矩只差7.1%,因此认为,这种由于预应力筋的修正所引起的次弯矩对板的影响不大.可以忽略,对梁的影响有些情况下可能比较大.林同炎别认为,按复杂的实
5、际情况求得的弯矩值与按理想预应力筋布置所得的弯矩值的误差,对于梁一般在7.5%左右,采用简单的理想曲线布置进行荷载平衡分析是可行的.文献[2]也认为,预应力筋的反向曲率对弹性弯矩的影响较小,约为5%～10%,对板的影响可取偏小值,在应用荷载平衡法设计平板时,可以忽略预应力筋反向曲率对抗弯的影响.囤1预应力筋曲线本文分别对考虑反向曲率影响和不考虑反向曲率影响的情况进行了弹性有限元分析.选用了较有代表性的双向板尺寸:长,宽均为9.0m,板厚200ram,混凝土c35.假定活载2.0kN/ms,预应力平衡自重恒载和50%的活载.预应力筋选用高强钢绞线15.24,fok=1860MPa,O'mn=0
6、.7fp=13O2MPa,d≈0.85=1100MPa.单向布筋时间距250mm,双向布筋时间距500mm,从预应力筋形心到板面边缘的保护层厚度在支座和跨中截面处均为30mm.非预应力筋采用8@200双向布置.有限元分析程序选用大型有限元分析程序ALCdDRFEAS(SAP91)的弹性板单元分析模块.ALGORFEAS软件是一个综合性的大型有限元软件包,它涉及到结构分析,场分析,粘性流体动力学分析等内容,它的专用CAD系统Vizicad提供了一个人机对话的图形一菜单一提示一命令环境,使人们可以用多种方法自动或半自动地构造有限元模型.预应力等效荷载简化为相应范围内的均布荷载作用于板上.分别对图
7、2中的六种不同边界条件和配筋形式的情况采用考虑反向曲率影响和不考虑反向曲率影响的荷载工况进行译码(其中(e),(f)为四点支承的双向板,(g),(h)为四边200×500的梁支承双向板,均假定垂直板边方向上转角为0).在预应力荷载作用下各控制点的综合弯矩值(单位弯矩)见表1.由表1的计算结果看到,不考虑预应力筋反向曲率影响时,跨中弯矩计算值的误差基本上均在10%以上,在单向布筋情况下,甚至达50%左右,且随梁
