一种受弯构件的加载及预内力计算方法技术

本发明专利技术公开了一种受弯构件的加载及预内力计算方法，该方法包括获取受弯构件的总荷载及预载；调整受弯构件的至少一端的连接状态，以使受弯构件的两端处于第一连接状态，施加受弯构件在第一连接状态下所要承受的第一荷载及预载；将受弯构件的至少一端由第一连接状态调整为第二连接状态，卸除受弯构件上的预载及施加受弯构件在第二连接状态下所要承受的第二荷载。本发明专利技术实施例提出了受弯构件的加载及预内力计算方法，能够有效均化受弯构件的两端与中部的内力分布，从而提高受弯构件在结构中的受力性能和经济性，为结构的方案可行性提供了设计方向。

【技术实现步骤摘要】
一种受弯构件的加载及预内力计算方法
本专利技术涉及结构工程
，尤其涉及一种受弯构件的加载及预内力计算方法。
技术介绍
在工程上，为判断受弯构件(通常为梁、板或者墙等主要以弯矩作为主控制内力的构件)在结构中的受力性能，通常会在设计期间对受弯构件的结构受力进行分析计算，以确定受弯构件的结构性能。目前，在对受弯构件的受力进行分析计算时，主要采用假定受弯构件两端支座为铰支或者是固支的方式，然后在受弯构件上施加全部荷载，以此计算得到受弯构件的受力情况。然而，在实际设计和建造(或制造)中发现，以单跨梁为例，当采用假定受弯构件两端直接铰支承受全部荷载或者是采用假定受弯构件两端直接固支承受全部荷载的方式计算得到的受弯构件的内力分布非常不均。例如，以单跨梁为例，其在两端铰支受满跨均布竖向荷载q作用下的弯矩图呈抛物线分布(如图1所示)，即，单跨梁两端受到的弯矩为零，而跨中却产生了极大的弯矩，MCS＝ql2/8，两端与跨中的弯矩幅差为极大值Δ1＝ql2/8。同理，采用单跨梁两端固支受满跨均布竖向荷载q作用下的弯矩仍然呈抛物线分布，只不过此时，单跨梁两端产生了极值负弯矩，MAa＝MBa＝-ql2/12，而跨中却产生小幅正弯矩MCa＝ql2/24，两端负弯矩与跨中正弯矩的幅差Δ2＝ql2/24。由此可知，采用目前的方式，对于受弯构件而言，其结构受力非常不均(两端受力小，而中部受力大)，这不仅使得受弯构件的两端在结构中并未能发挥其实际的结构性能，而且往往容易导致设计者出现误判受弯构件的设计截面不可行的情况。
技术实现思路
本专利技术实施例公开了一种受弯构件的加载及预内力计算方法，能够有效均化受弯构件的内力分布，使得受弯构件的各位置能够发挥其在结构中的受力性能。第一方面，本专利技术提供了一种受弯构件的加载及预内力计算方法，其包括计算受弯构件应承受的总荷载；调整所述受弯构件的至少一端的连接状态，以使所述受弯构件的至少一端处于第一连接状态，施加第一荷载以及预载；将所述受弯构件的所述至少一端由所述第一连接状态调整为第二连接状态，卸除所述受弯构件上的所述预载，以及在所述受弯构件上施加第二荷载；基于所述第一荷载及所述预载，计算所述受弯构件在所述第一连接状态下的内力，以及基于卸除的所述预载及施加的所述第二荷载，计算所述受弯构件在所述第二连接状态下的内力，叠加各所述内力，得到目标内力；其中，所述第一荷载为所述总荷载的一部分荷载，所述第二荷载为所述总荷载除去所述第一荷载的剩余荷载作为一种可选的实施方式，在本专利技术的实施例中，所述受弯构件的至少一端在所述第二连接状态下的连接约束个数大于该所述至少一端在所述第一连接状态下的连接约束个数。作为一种可选的实施方式，在本专利技术的实施例中，所述第一连接状态为未连接状态、铰支、半固支或固支，所述第二连接状态为半固支、固支或铰支。具体地，所述第一连接状态包括，但不限于，未连接状态、铰支、半固支或固支中的某一种，或其他与第二连接状态不同的连接状态。所述第二连接状态包括，但不限于，半固支、固支或铰支的某一种，或其他与第一连接状态不同的连接状态。作为一种可选的实施方式，在本专利技术的实施例中，确定所述受弯构件的两端的连接状态，以使所述受弯构件的所述两端处于初始连接状态；计算所述受弯构件的所述两端在所述初始连接状态时所述受弯构件需承受的所述总荷载；其中，所述受弯构件的至少一端在所述初始连接状态时的连接刚度大于所述受弯构件的至少一端在所述第一连接状态时的连接刚度，且所述受弯构件的至少一端在所述初始连接状态时的连接刚度小于或等于所述受弯构件的至少一端在所述第二连接状态时的连接刚度。作为一种可选的实施方式，在本专利技术的实施例中，所述计算受弯构件应承受的总荷载之后，以及所述调整所述受弯构件的至少一端的连接状态，以使所述受弯构件的至少一端处于第一连接状态，施加第一荷载以及预载之前，所述方法还包括：根据所述总荷载计算所述受弯构件的所述两端在所述初始连接状态下的内力；其中，所述受弯构件的两端分别为第一端和第二端，所述第一端的内力大于或等于所述第二端的内力。作为一种可选的实施方式，在本专利技术的实施例中，所述第一端的内力大于所述第二端的内力，所述受弯构件的所述至少一端为所述第一端；或者所述第一端的内力等于所述第二端的内力，则所述受弯构件的所述至少一端为所述第一端和/或所述第二端。作为一种可选的实施方式，在本专利技术的实施例中，所述总荷载为分布荷载和/或集中荷载，所述第一荷载以及所述第二荷载为分布荷载和/或集中荷载，所述预载与所述总荷载方向一致，且所述预载与所述总荷载的分布相同或不同。进一步地，预载包括分布荷载、集中荷载、堆载、挂载、预张力、预压力、对压、对拉、支座位移、温度作用以及能够使所述受弯构件在所述第一连接状态产生与所受荷载效应方向一致的任意荷载或作用。作为一种可选的实施方式，在本专利技术的实施例中，所述总荷载为q，所述预载为p，所述第一荷载为q1，所述第二荷载为q2，其中，q1+q2＝q，且q1+p＜μq，μ为系数，且μ≤1。作为一种可选的实施方式，在本专利技术的实施例中，所述叠加所述受弯构件在所述第一连接状态的内力以及在所述第二连接状态的内力，得到目标内力，包括：将所述受弯构件在所述第一荷载作用下的内力与所述受弯构件在所述第二荷载作用下的内力进行叠加，得到加载内力；将所述受弯构件在所述预载作用下的内力与所述受弯构件在卸除所述预载作用下的内力进行叠加，得到预内力；叠加所述加载内力以及所述预内力，得到所述目标内力。作为一种可选的实施方式，在本专利技术的实施例中，所述受弯构件包括梁、墙或板。其中，所述梁可包括单跨梁、多跨梁、楼板梁、墙梁、结构梁等。所述板可包括单向板或双向板。与传统技术相比，本专利技术实施例具有以下有益效果：在本实施例中，通过将受弯构件的至少一端的连接刚度分不同阶段生成，然后在对应该不同的连接刚度下，分别将受弯构件实际要承受的荷载分成两部分分别进行施加，与此同时施以预内力措施(即在不同连接刚度下施加预载及卸除预载的措施)。基于此加载方式及预载卸载措施后，能够有效均化受弯构件的内力分布，从而使得基于此计算得到的受弯构件的内力分布更加均化，进而使得受弯构件在结构中能够发挥其实际结构受力性能。此外，采用本专利技术的受弯构件的加载及预内力计算方法，因其内力分布更加均化，因此无需因受力集中部位截面不足而增大构件截面，从而可使无法满足使用方面对于空间限制的受弯构件截面高度得到良好的满足，有效降低材料成本，经济性能更佳。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是传统受弯构件(以单跨梁为例)的两端铰支在满本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种受弯构件的加载及预内力计算方法，其特征在于，所述方法包括：/n计算受弯构件应承受的总荷载；/n调整所述受弯构件的至少一端的连接状态，以使所述受弯构件的该所述至少一端处于第一连接状态，施加第一荷载以及预载；/n将所述受弯构件的所述至少一端由所述第一连接状态调整为第二连接状态，卸除所述受弯构件上的所述预载，以及在所述受弯构件上施加第二荷载；/n基于所述第一荷载及所述预载，分别计算所述受弯构件在所述第一连接状态下的内力，以及基于卸除预载及施加的所述第二荷载，分别计算所述受弯构件在所述第二连接状态下的内力，叠加各所述内力，得到目标内力；/n其中，所述第一荷载为所述总荷载的一部分荷载，所述第二荷载为所述总荷载除去所述第一荷载的剩余荷载。/n

【技术特征摘要】
1.一种受弯构件的加载及预内力计算方法，其特征在于，所述方法包括：
计算受弯构件应承受的总荷载；
调整所述受弯构件的至少一端的连接状态，以使所述受弯构件的该所述至少一端处于第一连接状态，施加第一荷载以及预载；
将所述受弯构件的所述至少一端由所述第一连接状态调整为第二连接状态，卸除所述受弯构件上的所述预载，以及在所述受弯构件上施加第二荷载；
基于所述第一荷载及所述预载，分别计算所述受弯构件在所述第一连接状态下的内力，以及基于卸除预载及施加的所述第二荷载，分别计算所述受弯构件在所述第二连接状态下的内力，叠加各所述内力，得到目标内力；
其中，所述第一荷载为所述总荷载的一部分荷载，所述第二荷载为所述总荷载除去所述第一荷载的剩余荷载。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述受弯构件的至少一端在所述第二连接状态下的连接约束个数大于该所述至少一端在所述第一连接状态下的连接约束个数。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一连接状态为未连接状态、铰支、半固支或固支，所述第二连接状态为半固支、固支或铰支。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算受弯构件应承受的总荷载，包括：
确定所述受弯构件两端的连接状态，以使所述受弯构件的所述两端处于初始连接状态；
计算所述受弯构件的所述两端在所述初始连接状态时所述受弯构件需承受的所述总荷载；
其中，所述受弯构件的至少一端在所述初始连接状态时的连接刚度大于所述受弯构件的至少一端在所述第一连接状态时的连接刚度，且所述受弯构件的至少一端在所述初始连接状态时的连接刚度小于或等于所述受弯构件的该所述至少一端在所述第二连接状态时的连接刚度。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭满良，
申请(专利权)人：深圳市建筑设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44