预应力强度比对梁端上筋计算面积的影响 采用预应力筋和非预应力普通钢筋混合配筋的部分预应力混凝土,有利于改善抗裂性能和提高能量耗散能力,可改善预应力混凝土结构的抗震性能。预应力强度比λ则表示预应力筋承担的承载力占总承载力的比例,其代表意义就是预应力筋对混凝土梁承担荷载的贡献大小。 依据《预应力混凝土结构抗震设计标准》(JGJ/T140-2019)3.1.9-4条,预应力强度比λ的表达式为:
预应力强度比对梁端上筋计算面积的影响
采用预应力筋和非预应力普通钢筋混合配筋的部分预应力混凝土,有利于改善抗裂性能和提高能量耗散能力,可改善预应力混凝土结构的抗震性能。预应力强度比λ则表示预应力筋承担的承载力占总承载力的比例,其代表意义就是预应力筋对混凝土梁承担荷载的贡献大小。
依据《预应力混凝土结构抗震设计标准》(JGJ/T140-2019)3.1.9-4条,预应力强度比λ的表达式为:
依据《预应力混凝土结构抗震设计标准》(JGJ/T140-2019)4.2.3条,预应力框架梁端的预应力强度比λ应满足以下要求:
从预应力强度比λ公式中可以看出,λ的计算与普通钢筋面积有关系。程序在计算出预应力梁端普通钢筋面积后,会对预应力强度比λ按设置好的限值进行验算。当不满足规定的限值时,就会按λ限值反算出一个钢筋面积,此钢筋面积通常比较大。
下面我们结合实例来手核一下预应力强度比λ控制的普通钢筋面积。
本模型中预应力梁支座顶筋计算面积为4039mm?,这个配筋值很大,控制弯矩却很小。请查看是什么原因导致的?
解析:
预应力梁端所受弯矩很小,却对应较大的钢筋面积,这通常是由预应力强度比λ造成的。
此案例中,该预应力梁端的上筋面积,就是由预应力度强度比λ控制的。下面我们来手核一下此钢筋面积。
打开设计参数,可以看到用户设置的预应力强度比限值为0.5。
双击预应力筋,可以得到预应力筋总面积Ap=1680mm?,
抗拉强度设计值fpy=1320N/mm?。
此梁的尺寸为300mm×500mm,钢筋等级为三级钢,fy=360N/mm?,hs=500-42.5=457.5mm。通过线形修改功能查看预应力筋,可以得到hp=500-200=300mm。
把以上各项数值代入到预应力强度比计算公式3.1.9中,
1320×1680×300/(1320×1680×300+360×As×457.5)=0.5,求得As=4039mm?。
NO.2
梁端上部实配钢筋面积对预应力强度比的影响
接问题1中的预应力梁,计算完成后,看校核结果,发现预应力梁端预应力强度比仍不满足,这是什么原因?
解析:
上面提到,程序自动会按预应力强度比λ限值反算出一个钢筋面积,从而保证λ满足规范要求。此处需要注意的是,反算出的钢筋面积是梁上端的普通钢筋计算面积,而校核文本里出现的λ结果是根据预应力梁的实配钢筋面积计算得到的。
下面我们来手核一下校核文本里出现的λ结果。
通过选筋修改功能,可以得到梁左端实配钢筋为4C18,单排筋,hs=500-42.5=457.5mm,面积As=1018 mm?。三级钢,fy=360N/mm?。
预应力筋参数同上,预应力筋总面积为Ap=1680mm?,抗拉强度设计值fpy=1320N/mm?,hp=500-200=300mm。
把以上各项数值代入到预应力强度比计算公式3.1.9中,
λ=1320×1680×300/(1320×1680×300+360×1018×457.5),求得λ=0.796。
由此可见,虽然钢筋计算面积程序已自动调整满足λ限值,但是实配钢筋面积验算出的λ却不满足。此时,我们需要通过选筋修改,改变预应力梁的实配钢筋,来满足λ的要求。现在将梁左支顶筋实配钢筋改为5C25/5C25,面积4909 mm?,重新进行计算,最终λ=0.463,满足限值0.5。
NO.3
预应力梁支座底筋计算面积为何大于跨中计算面积?
此模型中预应力梁端底筋面积为1175mm?,而跨中底筋面积为675mm?,不知为何端部底筋面积要大于跨中底部?
解析:
依据《预应力混凝土结构抗震设计标准》(JGJ/T140-2019)4.2.4条,预应力框架梁端,底截面钢筋面积应满足以下要求:
由前处理可以查到,该梁的抗震等级为二级,其中,As为梁顶端普通钢筋计算面积,As=838mm?,fy=360N/mm?。
双击预应力筋,查看预应力筋的总面积Ap=840mm?,抗拉强度设计值fpy=1320N/mm?。
把各个参数代入公式4.2.4-2,
0.3×{840×1320/(838×360)+1}×838=1175mm?。