大跨度钢筋混凝土结构设计方法及工程应用

摘要

传统钢筋混凝土结构已很难满足大跨度、重荷载作用下结构的裂缝及变形要求，因此预应力及型钢技术被应用于大跨度钢筋混凝土结构。通过在混凝土结构中施加预应力，扩大结构弹性范围，调整结构内力分布，提高抗裂度与承载力，减小变形，达到控制长期挠度的目的；内置型钢也能够在保证结构承载力和正常使用的前提下，明显降低结构自重，减少截面尺寸。 本文以某大跨度扇形不规则建筑结构为研究对象，利用PKPM结构设计软件和ABAQUS有限元分析软件，研究预应力混凝土梁和型钢混凝土梁两种方案的受力性能，主要结论如下： （1）给出预应力混凝土梁方案，建立了后张法有粘结预应力混凝土框架梁的设计流程，提出了控制大跨度混凝土结构的长期挠度和裂缝的方法。 （2）给出型钢混凝土梁方案，分别对承载力、变形及经济指标进行对比分析，探究型钢截面的优化方法。同时对比预应力混凝土梁和型钢混凝土梁的结构性与经济性，探讨两种大跨度钢筋混凝土结构方案的优劣性。 （3）采用模态分析与时程分析方法，对竖向地震作用下预应力混凝土梁及型钢混凝土梁的地震反应特性进行了计算，确定了罕遇地震作用下结构位移和加速度变化曲线，研究表明大跨度预应力混凝土梁和型钢混凝土组合梁结构具有良好的抗震性能。 本文给出的设计方法解决了工程实践中的技术问题，并且从经济性角度对两种方案进行比较分析，具有很强的工程实用价值。本文的研究成果也可为同类型大跨度钢筋混凝土结构的设计提供参考。

目录

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 数值模拟概述

1.4 关键技术问题

1.5 本文研究内容

第2章 预应力混凝土框架结构计算与分析

2.1 工程结构概况

2.2 预应力混凝土梁设计

2.3 预应力筋线型选取及布置

2.4 预应力筋等效荷载及内力计算

2.5 预应力筋及非预应力筋用量

2.6 本章小结

第3章 型钢混凝土框架结构计算与分析

3.1 概述

3.2 型钢混凝土梁设计

3.3 承载能力验算

3.4 正常使用状态验算

3.5 方案比选

3.6 本章小结

第4章 大跨度混凝土结构静力分析

4.1 有限元分析基本原理

4.2 有限元模型

4.3 结果分析对比

4.4 本章小结

第5章 大跨度混凝土结构时程分析

5.1 结构抗震模拟分析

5.2 地震波的选取及输入方式

5.3 模态分析

5.4 最大位移与最大加速度

5.5 本章小结

结论

展望

参考文献

致谢