超长结构楼板温度应力分析
某超长高层住宅楼板温度应力分析
本文主要考察楼板在温度荷载作用下的拉应力， 因此仅考虑降温工况，叠加混凝土收缩当量温差及季 节温差，降温工况温差取值为 -36℃。
图 1 标准层结构平面布置图
! " # $ 毛羽亮（1979-），男，天津人，毕业于合肥工业大学结构工程 专业，研究生，硕士，高级工程师，一级注册结构工程师。研究方向：混 凝土及钢结构设计。
江淮流域某高层住宅，地上 31层、地下 2层的剪 力墙结构，平面尺寸为 67.40m×20.30m，如图 1所示， X向平面尺寸较长，超出 《混凝土结构设计规范》 （GB50010-2010） 中关于伸缩缝最大间距 45m的规 定，有必要进行楼板温度应力的计算与分析。
混凝土浇筑后由于水分的蒸发会发生体积收缩 变形，从而在混凝土内部产生应力，为了计算简便，本 文考虑将混凝土收缩变形等效为温度作用，即混凝土 收 缩 当 量 温 差 。 根 据 《建 筑 结 构 荷 载 规 范》 （GB50009-2012）9.1.3条的条文说明，参考《水工混凝 土结构设计规范》（SL191-2008）和《铁路桥涵设计基 本规范》（TB10002.1-2005）的规定，本工程混凝土收 缩当量温差取 -10℃（降温）。
对于钢筋混凝土结构来说，温度作用对于结构内 力的影响是多方面的，需要考虑多种因素的综合影 响。本文主要考虑应力松弛和刚度折减对楼板温度应 力的影响。
①徐变系数 混凝土结构存在徐变现象，由于徐变的存在，混 凝土构件的内力随时间的延长而逐渐减小，参考王铁 梦《工程结构裂缝控制》中的建议，徐变系数取 0.3。 ②刚度折减系数 由于混凝土结构本身存在大量的微观裂缝，构件 实际刚度均小于实际计算的弹性刚度，对楼板温度应 ''#
超长混凝土结构住宅温度效应分析与结构设计措施
本项目位于沈阳市沈北新区，占地为34880m 2的住宅小区，采用异形柱框架－剪力墙结构，地上6层，无地下室，层高均为2.9m，其中3#、5#、8#、9#楼长度均超规范规定的50m 限值，以3#为例分析超长带来的温度应力影响。
根据当地气象资料统计发现，气温多年平均为7.9℃，最高为35.7℃，最低为-30.5℃，同时《建筑结构荷载规范》附录E 给出了沈阳最低气温-24℃，最高气温33℃。
项目场地的土层情况从上到下分布为：①杂填土；②粉质粘土；③粉质粘土；④粉质粘土；⑤粉质粘土；⑥粉质粘土；⑦粉质粘土；⑧粉质粘土；⑨圆砾。
冻土深度市区一般为1.0米，标准冻结深度为1.2米。
建筑功能：多层住宅，结构形式为异形柱框架剪力墙结构，基础类型为预应力管桩基础，楼板厚度130mm，使用年限为50年，多层住宅不设永久变形缝的混凝土结构长度超过《超长混凝土结构防裂技术规范》中规定的60米（框剪）。
本工程在后续施工时，考虑温度效应对结构的影响，根据规范要求长方向设置后浇带。
环境温差的含义是后浇带封堵合拢时，后浇带温度与施工期间所能达到的温度极值的温度差值，即：y=max-0上式中：y为环境温差，0为后浇带封堵合拢时的温度，max 为施工期间的最高温度[1]。
根据施工进度安排，预计2018年10月主体完工，后浇带封堵时间定为2019年4月，并于2019年11月前完成外墙保温、门窗安装等施工项目，2020年交付使用。
因此后浇带合拢温度取10.2℃，进入冬季施工期后，应采取一定的取暖措施，保证地上部分室内温度不低于-5℃。
根据规范相关部分并通过上面的公式计算可得本工程环境温差为：y=10.2℃-（-5℃）=15.2℃（降温）根据规范，混凝土的收缩变形可以根据下列式子进行计算：εy （t ）=ε0y （1-e-0.01t ）·M1·M2·M3······M11式中：εy （t ）：龄期t 时，混凝土收缩引起的相对变形值；ε0y ：标准状态下混凝土最终收缩引起的相对变形值，对于C40以下混凝土为3.24x10-4；M1·M2·M3······M11:考虑各种非标准条件下的修正系数；根据相关规范，M1·M2·M3······M11可以取为1.0。
超长混凝土结构温度应力分析及裂缝控制
超长混凝土结构温度应力分析及裂缝控制发布时间：2022-08-24T06:54:55.317Z 来源：《建筑创作》2022年1月第1期作者：潘选进[导读] 随着社会经济和科技的发展，我国建筑工程行业得到了极大的提升潘选进身份证号码：35262519751117****摘要：随着社会经济和科技的发展，我国建筑工程行业得到了极大的提升，正是由于建筑工程行业规模的扩大使得大体积的混凝土工程变得越来越多，其中大坝、桥墩等都是日常生活中常见的大体积混凝土工程，大体积混凝土的施工由于具有一定的特殊性，在施工的过程中其温度的变化所引起的拉应力在超过混凝土本身的极限抗拉强度时就会导致裂缝和开裂的问题出现，这些问题都会给工程整质量产生影响，因此为了保障工程的质量，在超长混凝土的施工中就要对温度应力和裂缝问题进行控制。
本篇文章，主要就是对超长混凝土结构温度应力分析以及裂缝进行的控制和分析。
关键词：超长混凝土，结构温度应力，裂缝问题，控制分析引言超长混凝土的施工中其温度的变化是对施工质量产生影响的重要因素，所以为了对工程的质量进行保障，就要做好温度应力分析和控制的工作，这样才能从减小温度应力对超长混凝土带来变化中减小混凝土表面裂缝问题的出现。
一、超长混凝土温度应力分析在建筑的施工过程中不论是哪种建筑，只要是处在自然环境中必然会受到各种不良因素的影响，这些因素会贯穿于整个施工的过程，通过研究可以得知，在建筑工程超长混凝土的施工中其温度变化对施工质量产生的影响最为严重，因此，为了对超长混凝土的施工质量进行提升，就要对其温度因素应力进行控制，超长混凝土施工中所受到的温度影响通常主要可以从以下几个方面中来表现：（一）日照温度荷载由于自然界的温度处在不断的变化中，所以日照温度也会对超长混凝土的施工带来影响，在超长混凝土的施工过程中，一天之内不论是太阳的照射角度和气温变化以风速的变化都是处在不断变化中，所以日照温度能对超长混凝土的结构表面温度和内部的温度产生改变，在以往的超长混凝土中，由于日照温度对施工所造成的影响主要有混凝土温度不均匀，当混凝土自身的局部温度具有不均匀性时就会由于热涨冷缩的问题而产生裂缝的出现。
超长框架结构的温度应力分析
该部分结构长 １ ２ ４ ． ５ ｍ， 宽９ ９ ． ３ ｍ， 为钢 筋混凝 土框架结 构 。 长不大于 １ ． ０ ｍ划分 网格 ， 壳单元与杆单元协调变形 ， 共 同工作 。 为 了造型 和采光需 要 ， 中 间医疗间开 有 ４个 １ ６ ． ８ ｍ ｘ １ ０ ． ７ ｍ 的 洞， 入 口处有一个 ２ ５ ． ２ ｍ× ２ ３ ． ４ ｍ 的采光 天井 ， 靠近北部 主楼一
关键词 ： 超长结构 ， 伸 缩缝 ， 温度应 力， 温 度裂 缝 中图分 类号 ： Ｔ Ｕ ３ ７ ５ ． ４ 文献标识码 来自 Ａ １ 工程 概况
近年来 ， 兴建 了大 批超大 型公 共建 筑 ， 如停 车库 ， 候 车厅 ， 医 院等。这些超大型建筑 的尺 度远远 超过 了混 凝土规 范规 定 的伸
超 长 框 架 结 构 的 温 度 应 力 分 析
童 菊仙
摘
陈
曙
４ ３ ０ ０ ７ ０）
（ 中南建筑设计院股份有限公司， 湖北 武汉
要： 针对超长钢筋混凝土结构在温度变化时聚集较大温度应力 ， 在降温时极易产生结构裂缝 ， 导 致漏水 ， 钢筋锈 蚀等影 响结构
寿命的现象 ， 详细阐述 了一实例 工程 的计算分析过程、 构造措施和施工措施 ， 并对超长结构的设计和施工提 出了较好 的意见和建议。
造型 的需要结 构不设 缝 。
５℃ ， 月平均最高气温 Ｔ ｍ ＝ ３ ７℃。考虑建 筑外保 温作用及 建
侧有 ２个洞 口， 且平面有较大 的凹入。为了保证 结构 的整体性 和 筑 内部空调作用 ， 取结构最高平均温度 … ＝３ ０℃ ， 结构最低 平
均 温 度 ； ＝１ ０ ｏ Ｃ。
措施 。
本文通过对一超 长混凝 土框 架结构 的计 算和构 造来 讲述 超 ２ 结构计 算 采用 Ｅ ｔ ａ ｂ ｓ 计算软件 ， 建 立整体模 型， 进行受力性 能分析 。框 架梁柱采用杆单元 ， 楼板采用壳单元模拟 。壳单 元按控制 最大 边 温度作用 分析 的参数 取值 ： 武汉 市 月 平 均最 低 气 温 ． ＝
大空间超长框架结构温度应力的研究
我国正在建造一些超长高层建筑，为了保证超长高层建筑结构在温度作用下正常使用和建 造的经济性，急需此方面研究成果。超长高层建筑结构整体计算模型异常复杂，加之温度 作用问题的复杂性，造成超长高层建筑结构温度问题计算理论还不完善，也需要开展此方 面的研究，以丰富高层建筑结构分析的内容。
（一）收缩徐变的研究
由于不设或少设温度缝将使结构产生严重裂缝，影响结构的正常使用。由于大面积现浇楼 盖结构平面尺寸很大，又不设伸缩缝，若不采用相应的设计或施工措施，将会出现大面积 开裂的现象。有些裂缝直接影响了工程的施工质量，例如卫生间的楼板，如果出现贯穿性 裂缝将会导致漏水现象。当楼板处在不稳定温度场、干湿交替、有侵蚀介质以及承受激烈 动荷反复作用条件下，裂缝会随时间的增加而扩展，还会产生表面网状裂缝、表面酥松剥 落、较快较深的钢筋锈蚀及混凝土碳化和逐渐增加挠度等，给整个工程带来极其严重的危 害。还有的工程由于裂缝问题被迫停工处理，甚至不得不修改设计方案，造成了极大的损 失。
混凝土超长结构温度应力分析全精通
混凝土超长结构温度应力分析全精通
一、分析原理
1.热应力原理：根据材料的线膨胀系数及温度差，可以计算出温度应力。
当结构受到温度变化的影响时，混凝土会产生相应的应力。
2.纵横向温度应力不平衡原理：由于混凝土超长结构的尺寸很大，在温度变化作用下，结构的不同部位会有不同的温度变形，从而引起不平衡的应力分布。
3.材料特性：混凝土作为一种复合材料，其特性会受到温度的影响。
根据材料的热学性能参数，可以计算出具体的温度应力。
二、分析工具
混凝土超长结构温度应力分析通常使用有限元分析方法进行求解。
有限元分析是一种针对复杂结构的数值计算方法，可以较为准确地模拟结构的温度变化，并计算出相应的应力分布。
常用的有限元分析软件包有ANSYS、ABAQUS等，这些软件具有强大的计算能力和可视化效果，可以对混凝土超长结构进行全面的温度应力分析。
三、分析方法
1.平衡温度法：假设混凝土超长结构处于其中一温度状态下的平衡。
通过对结构进行瞬态热传导和力学分析，可以计算出结构在温度变化时的应力分布。
2.数值分析法：通过数值计算的方法，将混凝土超长结构划分为若干网格单元，根据其热传导和力学特性，计算出结构在不同温度下的应力变化。
3.经验公式法：根据混凝土的力学特性和温度变化规律，通过经验公式的方法来估计结构的温度应力分布。
这种方法相对简单，适用于一些简单结构和初步设计。
总结起来，混凝土超长结构温度应力分析对于工程设计来说是非常重要的一项工作。
通过深入了解分析原理、使用分析工具和熟练掌握分析方法，可以准确地评估结构的稳定性和安全性，为工程的设计和施工提供科学依据。
超长混凝土结构温度应力影响分析
Construction & Decoration建筑与装饰2023年12月下 169超长混凝土结构温度应力影响分析聂行中铁上海设计院集团有限公司南昌院 江西 南昌 330000摘 要 温度应力是超长结构设计中重点探讨的问题之一。
本文介绍了某体育馆超长框架结构温度应力分析及设计，探讨了温度荷载的确定，并通过YJK建模计算，分析了温度应力下结构变形及楼板应力分布，根据分析结果提出来相关控制温度应力的措施，为今后类似工程设计提供一定的借鉴作用。
关键词 温度应力；超长结构；温度荷载Analysis on Influence of Temperature Stress of Ultra-Long Concrete StructuresNie XingChina Railway Shanghai Design Institute Group Co. Ltd. Nanchang Institute, Nanchang 330000, Jiangxi Province, ChinaAbstract Temperature stress is one of the key problems in the design of ultra-long structures. In this paper, the analysis and design of temperature stress of ultra-long frame structure of a gymnasium are introduced, the determination of temperature load is discussed, and the structural deformation and floor stress distribution under temperature stress are analyzed through YJK modeling calculation, and relevant measures to control temperature stress are proposed according to the analysis results, which provides a certain reference for similar engineering design in the future.Key words temperature stress; ultra-long structure; temperature load引言近20年来，我国经济实力的不断增长逐步推动着现代城市的高速发展，我国建筑行业也取得了长足的发展，人们对建筑使用功能、建筑美感也提出了更高的要求，大空间、大跨度的体育场馆、会展中心、城市枢纽中心等建筑应运而生。
超长结构楼板温度应力分析
超长结构楼板温度应力分析主体结构温度作用分析在结构设计时，往往不能准确确定施工时间。
即使确定了施工日期，也不能作为标准，因此，结构合拢温度通常是一个区间值。
我们给出的合拢温度：取某城市的近30年的最高、最低的月平均温度（最高月平均温度37℃，最低月平均温度-5℃），并按3:4:3的比例划分，取中间40%的区间值为合拢温度区间（7.5℃~24.5℃），得出结构的最大升温工况为29.5℃，结构的最大降温工况为-29.5℃。
此外，由于真实季节性温差是一个缓慢加载过程，而程序是瞬间降温计算，考虑到混凝土材料的徐变特性后，实际结构产生的温度应力要小得多，在程序中可以通过松弛系数H来考虑，根据《工程结构裂缝控制》，对于不允许开裂的情况，H=0.3~0.5，对于允许开裂的情况，H=0.5×（0.3~0.5），本报告在计算时取0.3。
图1~图8分别列出了少年宫1层和2层在升温工况和降温工况下楼板最大主应力和最小主应力值。
图9~图16分别列出了少年宫1层和2层在升温工况和降温工况下剪力墙最大轴力和最小轴力值。
图1**结构1层楼板升温工况最大应力（Mpa）图2**结构1层楼板升温工况最小应力（Mpa）图3**结构1层楼板降温工况最大应力（Mpa）图4**结构1层楼板降温工况最小应力（Mpa）图5**结构二层楼板升温工况最大应力（Mpa）图6**结构二层楼板升温工况最小应力（Mpa）图7**结构二层楼板降温工况最大应力（Mpa）图8**结构二层楼板降温工况最小应力（Mpa）图9**结构一层剪力墙降温工况最大轴力（Mpa）图10**结构一层剪力墙降温工况最小轴力（Kn）图11**结构一层剪力墙升温工况最大轴力（Kn）图12**结构一层剪力墙升温工况最小轴力（Kn）图13**结构二层剪力墙降温工况最大轴力（Kn）图14**结构二层剪力墙降温工况最小轴力（Kn）图15**结构二层剪力墙升温工况最大轴力（Kn）图16少年宫结构二层剪力墙升温工况最小轴力（Kn）分析图中计算结果可知，1层、2层楼板的大部分区域在升温工况和降温工况下楼板最大主应力和最小主应力值均在C35混凝土的抗拉、抗压强度设计允许值范围内。
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主体结构温度作用分析
在结构设计时，往往不能准确确定施工时间。
即使确定了施工日期，也不能作为标准，因此，结构合拢温度通常是一个区间值。
我们给出的合拢温度：取某城市的近30年的最高、最低的月平均温度（最高月平均温度37℃，最低月平均温度-5℃），并按3:4:3的比例划分，取中间40%的区间值为合拢温度区间（7.5℃~24.5℃），得出结构的最大升温工况为29.5℃，结构的最大降温工况为-29.5℃。
此外，由于真实季节性温差是一个缓慢加载过程，而程序是瞬间降温计算，考虑到混凝土材料的徐变特性后，实际结构产生的温度应力要小得多，在程序中可以通过松弛系数H来考虑，根据《工程结构裂缝控制》，对于不允许开裂的情况，H=0.3~0.5，对于允许开裂的情况，H=0.5×（0.3~0.5），本报告在计算时取0.3。
图1~图8分别列出了少年宫1层和2层在升温工况和降温工况下楼板最大主应力和最小主应力值。
图9~图16分别列出了少年宫1层和2层在升温工况和降温工况下剪力墙最大轴力和最小轴力值。
图1**结构1层楼板升温工况最大应力（Mpa）
图2**结构1层楼板升温工况最小应力（Mpa）
图3**结构1层楼板降温工况最大应力（Mpa）
图4**结构1层楼板降温工况最小应力（Mpa）
图5**结构二层楼板升温工况最大应力（Mpa）
图6**结构二层楼板升温工况最小应力（Mpa）
图7**结构二层楼板降温工况最大应力（Mpa）
图8**结构二层楼板降温工况最小应力（Mpa）
图9**结构一层剪力墙降温工况最大轴力（Mpa）
图10**结构一层剪力墙降温工况最小轴力（Kn）
图11**结构一层剪力墙升温工况最大轴力（Kn）
图12**结构一层剪力墙升温工况最小轴力（Kn）
图13**结构二层剪力墙降温工况最大轴力（Kn）
图14**结构二层剪力墙降温工况最小轴力（Kn）
图15**结构二层剪力墙升温工况最大轴力（Kn）
图16少年宫结构二层剪力墙升温工况最小轴力（Kn）
分析图中计算结果可知，1层、2层楼板的大部分区域在升温工况和降温工况下楼板最大主应力和最小主应力值均在C35混凝土的抗拉、抗压强度设计允许值范围内。
结构1层楼板降温工况下最大主应力大部分区域在0.2~1.57MPa范围内，由图可以看出剪力墙周边区域出现较大的应力，但分布范围不大，一方面可能存在有限元数值模拟时的应力集中现象，另一方面对周边楼板增加补强钢筋。
其余工况下均存在类似现象。
另外局部开洞处角部边缘位置应力较大，该区域周围楼板同样加强钢筋配置。
结构2层楼板同样的在楼板局部开洞处角部边缘位置应力较大，施工图配筋时将针对上述区域进行针对性的补强。
结构3层以及以上楼板温度影响较小，温度引起的内力均小于混凝土抗拉强度。
此外温度工况下，对存在较大拉应力的楼板相关范围内的梁纵筋以及腰筋配置予以针对性的加强。
对剪力墙以及框架柱而言，温度工况较地震工况产生的内力较小，对墙柱不起控制作用。
上述分析结果表明本结构能够承受使用过程中温度变化作用带来的各种不利影响。