预应力混凝土板柱结构的分析与设计
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摘要
预应力混凝土板柱结构在大开间的多层及高层建筑中得到了广泛的应用，
其设计方法有直接设计法、等代框架法、塑性分析法和有限元法等多种方法。
其中等代框架法为国内外规范推荐和工程界广泛使用的方法。等代框架法对规
则板柱结构的分析比较接近真实情况，对板带宽度变化的板柱结构则需作近似
或改用有限元法来计算。本文对板带宽度变化的板柱结构推导了变截面直杆单
元的单元刚度矩阵和等效结点荷载列阵，避免了在结构分析时所作的近似，也
扩大了等代框架法的计算范围，使工程技术人员免于使用占用机时、难于掌握
的有限元分析法。在本文中，还给出了预应力混凝土板柱结构用等代框架法进
行分析和设计的步骤和框图，阐述了柱帽、托板、边梁、扁梁对结构内力分析
的影响。
Prestressed concrete slab-column structure has been widely used in long-span and multistory building. There are four commonly used analysis methods for slab-column structure, which are direct design method, equivalent frame method, plasticity method and finite element method. The equivalent frame method is recommended at home and abroad, and it is also the most common method in engineering circles. The analysis result on prestressed concrete slab-column structure in regular column layout is closed to that of actual situation. For slab-column structure of variable slab width, approximation is needed or is replaced by FEM. This paper presents the element stiffness matrix and equivalent node force of the variable cross-section bar. So the approximation in structural analysis is avoided, and the calculation capacity of equivalent frame method is also developed. This helped the engineers avoid the FEM, which consume much time and is difficult to master. In this paper, the steps and frame of analysis and design is
presented and the influence of column capital, drop panel, edge beam and flat beam on structural analysis is introduced.
其设计方法有直接设计法、等代框架法、塑性分析法和有限元法等多种方法。
其中等代框架法为国内外规范推荐和工程界广泛使用的方法。等代框架法对规
则板柱结构的分析比较接近真实情况，对板带宽度变化的板柱结构则需作近似
或改用有限元法来计算。本文对板带宽度变化的板柱结构推导了变截面直杆单
元的单元刚度矩阵和等效结点荷载列阵，避免了在结构分析时所作的近似，也
扩大了等代框架法的计算范围，使工程技术人员免于使用占用机时、难于掌握
的有限元分析法。在本文中，还给出了预应力混凝土板柱结构用等代框架法进
行分析和设计的步骤和框图，阐述了柱帽、托板、边梁、扁梁对结构内力分析
的影响。
Prestressed concrete slab-column structure has been widely used in long-span and multistory building. There are four commonly used analysis methods for slab-column structure, which are direct design method, equivalent frame method, plasticity method and finite element method. The equivalent frame method is recommended at home and abroad, and it is also the most common method in engineering circles. The analysis result on prestressed concrete slab-column structure in regular column layout is closed to that of actual situation. For slab-column structure of variable slab width, approximation is needed or is replaced by FEM. This paper presents the element stiffness matrix and equivalent node force of the variable cross-section bar. So the approximation in structural analysis is avoided, and the calculation capacity of equivalent frame method is also developed. This helped the engineers avoid the FEM, which consume much time and is difficult to master. In this paper, the steps and frame of analysis and design is
presented and the influence of column capital, drop panel, edge beam and flat beam on structural analysis is introduced.
引文
[1]混凝土结构设计规范GB50010—2002．北京：中国建筑工业出版社，2002
[2]无粘结预应力混凝土结构技术规程(JGJ／T92-93)．北京：中国计划出版社，1994
[3]陈晓宝．预应力混凝土建筑结构分析与设计．北京：中国建筑工业出版社，1996
[4]林同炎，BURNS, N. H．著．预应力混凝土结构设计，第三版(1983)，(路湛沁等译)．北京：中国铁道出版社，1983
[5]朱聘儒编著．双向板无梁楼盖，北京：中国建筑工业出版社，1996
[6]吕志涛、孟少平编著．现代预应力设计，北京：中国建筑工业出版社，1998
[7]谷玉玲等编．预应力工程实例应用手册(房屋建筑篇)北京：中国建筑工业出版社，1994
[8]徐金声、薛立红著．现代预应力混凝土楼盖结构，北京：中国建筑工业出版社，1998
[9]王有志等编著．预应力混凝土结构，北京：中国水利水电出版社，2001
[10]杜拱辰编著．现代预应力混凝土结构，北京：中国建筑工业出版社，1998
[11]Fraser D.J. Effective Widths of Laterally Loaded Flat plate, Proc. Instr civ, Eng, 1993, Ⅴ. 75, No. 2. 103—111
[12]王勖成、邵敏编著．有限单元法基本原理和数值方法，北京：清华大学出版社，1998
[13]赵超燮编．结构矩阵分析原理，北京：高等教育出版社，1985
[14]龙驭球、包世华编．结构力学教程，北京：高等教育出版社，1994
[15]马希龄、肖正华．变截面直杆单元刚度矩阵的精确式，新疆：工学院学报，2000．1，Vol．21
[16]郑文忠等．后张无粘结预应力平板—柱结构设计方法的研究，江苏建筑，1994．3
[17]郑文忠、俞伟根．后张无粘结预应力平板—柱结构合理计算模式和方法的研究，工程力学．1995，12(3)．-39-54
[18]郑文忠、吕志涛．后张预应力平板-柱结构设计软件编制方法的研究，工业建筑．1995，25(6)．-17-26
[19]赵勇．预应力混凝土板有限元分析设计方法研究及CAD软件研制．同济大学博士论文(导师：黄鼎业)，2002
[20]陈晓宝、张运涛．带柱帽、边梁的非正交轴网板柱结构等代框架法设计原理．工业建筑(增刊)，2002
[21]陈晓宝、汪训流．后张预应力平板的传力路径．工业建筑(增刊)，2002
[22]Bijan O. Aalami. Design of Concrete Floors with Particular Reference to Post-Tensioning. PTI Technical Notes, Issue 11, Post-Tensioning Institute, Phoenix, AZ, January 2001.
[23]Pilli S.V. Shear Reinforcement at slab-column Connections in a Reinforced Concrete Flat plate structure, J, ACI, 1982, V.79, NO.1, 36-42
[24]张宇峰、吕志涛．边梁对板柱结构等代框架宽度取值的影响，建筑结构．2001(31)2，43-46
[25]陶学康．后张预应力混凝土设计手册，1996
[26]程文穰等．混凝土楼盖设计，北京：中国建筑工业出版社，1998
[27]楼文娟等．不同布筋形式下无粘结预应力混凝土梁板的应力分析，浙江建筑，1997(6)
[28]吴培明、彭少民．混凝土结构，武汉：武汉工业大学出版社，2002
[29]Prestressed concrete A Fundamental approach. Prentice Hall international Series in Civil engineering And engineering.
[30]顾磊等．无粘结预应力混凝土扁梁—平板楼盖体系的受力分析和设计计算．建筑结构学报，1995．vol16(5)
[31]曾琦编．Visual Basic 6.0编程实例与技巧，北京：中国水利水电出版社，1998
[32]袁晓君等编著．Visual Basic计算机语言函数应用，北京：科学出版社，2000
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