混凝土超长结构温度应力分析

《混凝土超长结构温度应力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、混凝土超长结构温度应力分析【摘要】随着建筑结构各种技术的不断进步，建筑新材料、施工新工艺的不断涌现，建筑物裂缝控制的综合集成技术还会不断完善和得到补充，建筑物的裂缝问题会被有效的控制。温度裂缝是大跨预应力混凝土结构的常见质量病害之一，如果控制措施不当，裂缝可能影响到建筑的耐久性和结构安全。所以应从原材料、设计和施工等方面来采取有效的措施，最大限度地减少温度裂缝，提高建筑质量。【关键词】混凝土；超长结构；温度应力分析引言：随着城市建设的不断发展，我国近年来已经建造了很多超长混凝土建筑结构，这些建筑物为了满足功能需

2、要，通常要求不设或者少设温度伸缩缝,实际结构设计常常会突破结构设计规范要求的最大伸缩缝间距，结构设计中便要考虑温度对结构的影响。如何正确利用该项技术对我国的超长建筑结构进行温度应力分析的技术规范和相关经验还非常有限，我们应继续完善该项技术的分析方法和步骤，总结经验，以大力推广此项新方法，希望可以为我国的建筑事业添砖加瓦。一、温度应力分析1.温度荷载温度应力计算采用的温度荷载，一般应根据工程所在地的气象统计资料取用。根据广东省气象局的记录，广州地区1月最冷，月平均温度9〜16°C;7月最热，只平均温度28〜29°

3、C,取月平均温差为16°C。考虑徐变应力等因素，取温度折减系数为0.3。输入系统降温4.8°C。2.简化模型分析为了明确各因素对温度应力的影响，取整体模型中的一跨作为简化模型，如图1所示。伸缩沟的作用在于，通过K竖板的塑性变形（竖板顶部塑性铰的形成），来释放顶板的温度变形。分析中，通过调整伸缩沟竖板的厚度来反映艽塑性铰的发展程度。取5倍弹性转角作为塑性铰，调整竖板厚度h,分别计算竖板厚度h=0、50、100、150、200、250、300mm吋的板温度应力，计算结果如表1所zjo表1简化模型计算结果从表1中可

4、以看出：随着竖板厚度的增加，凹槽处的竖板B、B’和底板C的应力变化非常小；板A和A’当竖板厚度为100mm时应力最小，之后应力逐渐增大；板D和D’的应力随着竖板厚度的增大而减小；板E和E’的应力随着竖板厚度的增大而增加。当竖板厚h≤200mm时，顶板所承受的温度应力最大值<2.5Mpa。混凝土的抗拉强度设计值（C35）为1.57MPa，根据工程经验，添加聚丙烯纤维后的混凝土，其抗拉强度可提高约l.OMPa。因此当竖板的厚度为200mm吋，顶板温度应力即

5、可满足抗裂要求。1.整体模型分析为考虑温度应力对整体结构的影响，建整体计算模型如图2所示。对整体模型进行设置伸缩凹槽和不设伸缩凹槽的对比计算分析，分析发现：当整体计算模型不设置伸缩凹槽吋，顶板温度应力均大于2.5MPa，其中竖板边的应力最大，为σmax=5.16Mpa。板温度应力分布如图3所示。设置伸缩凹槽后，整体模型计算的应力等值线图如图4所示。结果显示：设置伸缩凹槽后，顶板的温度应力均降至2.5MPa以下，但是与侧墙相接处的凹槽端部温度应力最大，最大值σmax=9.79Mpa。究其原

6、因，由于侧墙抗侧刚度较大，对位移奋较大的约束作用，致使凹槽处与侧墙连接处温度应力无法释放，从而产生了应力集中。为了降低侧墙对温度应力的影响，将凹槽处的墙沿着凹槽分缝，如图5所示。对侧墙沿凹槽进行分缝以后，板的温度应力分布如图6所示。由图6可见，侧墙分缝以后，凹槽处的温度应力显著降低，冇高差的竖板处应力为1.43Mpa，顶板的应力分布比较均匀，为1.78Mpa左右。变化凹槽处竖板的厚度，计算板的温度应力，结果如表2所示。表2整体模型对比表2和表1的结果发现，无论是简化模型还是整体模型，当竖板厚度不大于200mm吋

7、，顶板的温度应力均小于2.5MPa，满足抗裂要求。二、超长结构温度应力控制措施超长结构设计中可采用的主要措施总结如下：1.选择合理的结构布置形式是首要问题，它决定了建筑是否先天不足。应采用对称均匀的结构布置，避免构件之间协调变形的内力过大。应尽量减小结构的抗侧力刚度和剪力墙的数量，避免将剪力墙等侧移刚度较大的构件布置在结构的端部，但剪力墙的设置要受到多种因素的制约，如建筑平面的限制、结构抗震的需要、正常使用状态对结构变形的要求等都会与减小温度作用的剪力墙设置原则发生冲突，如何协调各种矛盾，尽量兼顾各方面的要求，

8、是设计中的首要任务。2.合理确定结构所承受的温差作用，尽可能减小温度对结构可能造成的影响;同吋应选择奋效的结构计算程序，最好是精度较高的奋限元计算程序，不能采用杆系计算程序，应能考虑楼板参与整体计算。实际工程的设计中，在计算的基础上合理设计才能保证结构的安全可靠。3.为避免温度收缩的影响，可采用设置后浇带的做法或选择适当的膨涨剂以减小收缩对结构的影响。由于设置后浇带后，后浇带封堵的吋间