超长结构温度应力分析方法与控制措施

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超长建筑结构温度应力分析

超长建筑结构温度应力分析夏云峰(上海中交水运设计研究有限公司, 上海 200092)摘要:以郑州第二长途电信枢纽工程为例,对超长建筑结构进行整体有限元建模。

针对7种不同类型温度荷载的特点,利用有限元分析程序ANSYS计算。

给出了结构整体变形特点、结构中各种构件(梁、楼板、柱子及剪力墙)的温度内力变化范围以及分布规律。

通过比较得出超长建筑在各种温度作用下的最不利工况。

可为超长建筑结构考虑温度作用进行设计和施工提供参考。

关键词:建筑超长建筑物温度荷载温度应力St udy on t he Te mperature Stress of Super-Lengt h Buil di ngX ia Yunfeng(Shanghai Zhongji a oW ater Transportation Design Institute Co.,L t d., Shanghai 200092)Abst ract:T aking the Second Long D istance Te leco mm unication H ub Pro ject of Zhengzhou for an exa m ple,t h is paperm akesm odels of so lid fi n ite e le m ent to super-length building.A ccord-i n g to characteristics o f te mperature l o ad of7different types and usi n g t h e ANSYS fi n ite e le-m ents ana l y sis progra m,it concl u des the characteristics of the integral structura l defor m ation, the scope and distribution o f ther m a l i n ner force o f different co mponents,such as bea m,floor slab,pillar and shear w a l.l A fter contrasti n g,it su m s up the w orse w orking cond ition for super -length bu il d i n g under d ifferent te m peratures,wh ich cou ld prov ide references to the design and constr uction o f super-length bu il d i n g by consi d ering te m perature acti o ns.K ey w ords:constructi o n super-leng t h buil d i n g te m perature load te m perature stress建筑工程中,混凝土结构的裂缝较为普遍,类型也很多,按成因可归结为由外荷和变形引起的两大类裂缝。

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。

超长结构温度应力分析与控制措施

超长结构温度应力分析与控制措施摘要：随着人们对建筑物使用功能的要求越来越高，一些公共建筑正逐渐向大型化、舒适化发展，大量超长、超宽的大型公共建筑随之涌现。

由于季节变化的影响，超长结构的温度应力问题会导致混凝土楼板产生裂缝，严重影响建筑的使用功能和结构安全，因此温度作用在设计中必须予以考虑。

本文以某钢筋混凝土框架-剪力墙结构为例，对超长结构的温度应力问题采用有限元分析程序MidasGen进行了计算分析并给出了控制措施。

关键词：超长结构；温度应力；后浇带；有限元分析1、前言超长结构，由于季节变化等因素的影响，会让超长结构的混凝土发生变形，当混凝土的变形受到墙体等构件的约束，楼板内便会产生较大的温度应力，当温度应力高出混凝土的抗拉强度时，就会导致混凝土楼板会产生裂缝，通常情况下，若在结构中采用低收缩混凝土材料、设置后浇带以及采用预应力钢筋等措施时，温度应力及收缩应力对结构的影响一般可以忽略。

但超长混凝土结构中，如若不进行合理的温度效应控制，柱、墙等竖向构件将产生显著的温度内力，影响结构的承载能力；楼板则很有可能开裂并形成有害的贯通裂缝，对建筑防水和结构的耐久性很不利，影响建筑的正常使用，因此，如何降低温度应力的影响是超长结构设计的关键问题。

2、工程概况某五星级酒店主楼部分采用钢筋混凝土框架－剪力墙结构，楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板体系，底部裙楼为两层宴会大厅，并设有斜圆柱形主出入口。

框架柱截面尺寸600mmx600mm～900mmx1200mm，墙截面尺寸200～500mm。

现行GB50010－2010《混凝土结构设计规范》中对房屋建筑工程结构伸缩缝的最大间距做如下规定：对于现浇式结构，普通砖混结构50m，框架结构55m，剪力墙结构45m，框架-剪力墙结构根据框架和剪力墙的具体布置情况取45~55m之间，通常可取50m。

该酒店结构不设缝轴线尺寸为167.2m，超过了规范要求。

3、温度工况(1)温度荷载。

超长地下室温度应力分析及裂缝控制

超长地下室温度应力分析及裂缝控制摘要：分析超长地下室裂缝产生的原因，以巴中万达广场项目为例，采用YJK进行温度应力计算分析，并提出温度裂缝的有效控制措施。

关键词：超长地下室温度应力裂缝控制超长结构系指结构单元长度超过了《混凝土结构设计规范》所规定的钢筋混凝土结构伸缩缝、沉降缝最大间距的结构。

为保证地下室的使用功能，超长地下室通长不能采用预留施工缝的常规施工方案，针对超长地下室如不采用合理的设计和施工措施，后期很容易产生裂缝。

不仅影响工程质量整体外观形象，而且降低抗渗和抗冻能力、钢筋锈蚀、降低耐久性，漏水并影响地下室正常使用，最终导致业主投诉和大量的维护成本。

本文在对地下室裂缝产生的原因进行分析的基础上，对超长地下室结构的裂缝控制、温度应力及其影响进行相关探讨。

1.裂缝产生的原因结构裂缝分为两大类，一类是由于荷载引起的裂缝，另一类是由于变形引起的裂缝，包括温度、湿度、水泥水化热、地基变形等。

地下室裂缝很多出现在施工过程中，此时上部结构还没有承受很大的荷载，因此地下室的开裂主要还是由于温度的收缩和混凝土的干缩。

并且此时上部没有保温隔热的覆盖层，超长地下室的整个施工周期较长，对这一类裂缝，加剧了热胀冷缩、混凝土收缩对地下室的不利作用。

当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。

温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力越大，当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生裂缝。

2.施工过程中的温度应力分析在超长地下室的施工过程中，混凝土不断产生水化热，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度高，表面温度低，形成温度梯度，造成温度变形和温度应力。

在混凝土浇筑过程中，变化是持续不断的，我们不可能做到在施工过程中进行充分有效的控制，这就要求在超长地下室的整个施工过程开始之前我们就要做好相应的理论估算分析，一方面可以从总体上把握温度应力的变化趋势，避免大部分问题的出现，另一方面，对于极端情况，也可以采取及时有效的措施去减轻危害的程度。

2021解决超长高层建筑温度应力的技术措施范文1

2021解决超长高层建筑温度应力的技术措施范文 21世纪以后，国内建筑大多朝着“高、大、长”三个主流方向发展，实现了高层、超高层、超长高层建筑的建设。

理论上来说，由于受天气与温度的影响，现代建筑结构越长，因温度引起的收缩变形就越大，结构内部受到的变形约束力也随之变得越大，久而久之就会造成建筑结构开裂，给工程质量造成影响。

这就是我们在生活中常说的温度及收缩裂缝。

下面结合超长高层建筑结构施工实际，对温度作用所造成的建筑裂缝原因作详细分析。

一、温度对建筑结构造成的影响分析现代高层和超长高层建筑裂缝产生的原因，发现温度影响是其裂缝产生的一个重要因素。

从建筑结构的整体性来看，超长高层建筑结构具有两个不好的特点，一是在建筑施工期间，如果连续浇筑混凝土构件，混凝土构件内部可能会因为水泥水化热影响而产生巨大应力，导致超长混凝土结构产生裂缝；二是混凝土构件外部环境温度变化过大后，极有可能造成混凝土构件产生热胀冷缩效应，从而使得混凝土构件表面出现不均匀变形，变形受到约束后就会出现构件开裂。

从这两个方面来看，不管是建筑混凝土构件浇筑时的水化热，还是外界环境温度的变化，建筑结构内外温度一旦变化过大，必然都会对建筑结构产生影响，致使结构裂缝产生。

二、温度类型上段内容论述了温度对建筑结构的影响，现结合建筑施工实际，探讨超长高层建筑施工中遇到的不同温度类型，详细如下。

1、地理条件分类工程结构所处的地理位置和地理环境不同，结构受到的自然天气变化影响也就不同。

笼统来说，处于自然界的建筑工程及建筑结构可能会受到地理位置、地形条件、天气气温变化、太阳辐射、雨、空气等诸多因素的影响，这些因素中任意一个因素发生变化，建筑结构性能都会受到一定影响。

但考虑到国内大多数建筑工程都是以钢筋混凝土结构为主，采用混凝土材料施工、搭建起来的，所以它们在自然天气条件下所受到的温度影响主要包括三种，分别为年温温差影响、骤然降温影响以及日照温度变化影响。

浅析超长混凝土结构温度应力计算及控制

的防水及防腐。因此，该工程考虑采用设置通长普通钢筋来抵抗温度应力。地下室顶板板厚１８０ｍｍ，通长筋考虑配１０＠１００双向双层。本工程属于三级裂缝
等效荷载（面力部分）呵表示为：
（
计算时楼板采用ＰＭＳＡＰ程序，计算时采用二维壳元；梁柱分析采用ＳＡＴＷＥ程
不动点附近最大Ｈ，即地下室顶板由于受地下室侧壁的强约束，接近地下章侧３．温度升高或降低均会在结构内部产生局部应力。升温时，楼板大部分受压应力，压应力最大点发生在结构的形心附近，压应力达到了２．１ＭＰａ，但仍侧壁处出现部分的拉应力，大部分拉应力均小于混凝土的轴心抗拉强度标准值。当楼板在降温作用下，结构整体呈收缩状态，楼板受拉应力作用，大部分都在１．９ＭＰａ以下，在靠近地下室侧壁的楼板出现了２．５～３．７ＭＰａ的拉应力，超出了混凝土的轴心抗拉强度标准值２．２ＭＰａ（Ｃ３５混凝土）。
１）一维杆件的温度作用计算原理【：不发生弯曲。假定温度沿杆轴线变化：
Ｔ＝Ｔ（１－∈ ）＋．ｒＪ ∈ ，
对于一维杆件单元，令Ｔ＝ｇ（ｘ），即这种温度分步将使杆件只发生伸缩，而远小于混凝土的轴心抗压强度标准值２３．４ＭＰａ（Ｃ３５混凝土）。同时在地下拳

超长结构温度应力分析方法与控制措施

江苏建筑2012年第1期（总第146期）[收稿日期]2011-10-17[作者简介]彭波，男，(1973-)，四川齐盛实业有限责任公司，工程师，一级建造师。

引言随着人们对建筑物使用功能的要求越来越高，一些公共建筑正逐渐向大型化、舒适化发展，导致超长、超宽的大型公共建筑也大量出现，这些建筑如果按照规范要求设置一道或多道伸缩缝[1]，会影响建筑整体效果，还会给消防布置、管线铺设及设备安装带来不便。

也会增加建筑装修困难，影响建筑物的立面效果。

因此，往往在方案设计时对于超长结构不设或少设伸缩缝，这就需要对未设伸缩缝的超长结构在温度作用下进行应力分析和采取控制措施。

1温度应力问题的特点从结构本身来说，结构的超长将对结构产生两个方面的不利影响。

一是连续浇筑的超长混凝土收缩和水化作用引起混凝土体积不均匀变化使混凝土构件内部产生较大的应力而开裂，在大尺寸混凝土构件内，由于混凝土传热较慢，其水化作用放出的热量直接导致构件不同部位产生较大温差，引起构件开裂。

二是环境温度变化导致构件热胀冷缩，引起构件之间不均匀变形和位移，对于超静定的混凝土结构产生较大的应力。

这两个方面对超长结构的不利影响主要是由于内在的温度变化引起的。

温度应力就是结构或构件由于温度变化产生的变形受到约束时产生的应力，如果加大伸缩缝间距或不设伸缩缝，仍按传统常规方法设计施工而不采取一定的措施，将会给结构带来很大的安全隐患[2]，严重时甚至会使结构达到正常使用极限状态而破坏，超过使用功能规定的限值，影响结构的正常使用。

与荷载引起的应力相比，温度应力具有以下特点:（1）混凝土结构收缩变形的产生和温度的变化是一个长期的渐进的过程。

徐变使混凝土应力逐渐松弛，其应力值远小于一次瞬时全部变形情况下产生的弹性值。

（2）温度和收缩变形引起的应力是由于变形受到约束产生的。

混凝土的温度应力与一般弹性体不同[3]:一般弹性体在约束条件不变、已经不存在温差的条件下，温度应力消失;混凝土中由水泥水化热引起的温度应力不同，温差消超长结构温度应力分析方法与控制措施彭波1，蔡宏儒2，刘成清2（1四川齐盛实业有限责任公司，四川成都610041；2西南交通大学土木工程学院建筑工程系，四川成都610036）[摘要]许多超长的大型公共建筑结构不断出现，如果按照规范要求需设置一道或多道伸缩缝，会带来诸多不便。

基于杭州某超长结构项目的温度应力分析与控制

基于杭州某超长结构项目的温度应力分析与控制发布时间：2021-06-25T08:27:27.033Z 来源：《防护工程》2021年6期作者：冯飞1 唐婷婷2[导读] 近年来，随着社会经济的飞速发展，各种大型的建筑工程项目不断涌现。

在大型建筑工程项目施工中，超长、超宽建筑已成为建筑行业的新趋势，这些超长混凝土结构在不同温度的作用下内部应力变化较大，如果温差较大可能会导致结构内部的拉应力大于结构的抗拉能力，从而产生结构构件裂缝。

冯飞1 唐婷婷21华润置地杭州公司；2新鸿基地产杭州公司浙江杭州 310000摘要：近年来，随着社会经济的飞速发展，各种大型的建筑工程项目不断涌现。

为了避免温度应力病害问题，在涉及超长结构的建筑工程项目设计中，要采取有效的措施来尽量降低温度应力对于超长结构的影响，减少温度应力造成的裂缝。

本文基于杭州某超长结构项目的温度应力计算进行分析，并提出相应控制建议。

关键词：超长结构；温度应力；控制杭州某超长结构项目为商业裙房，地上5层，地下3层，为混凝土框架结构。

项目Y方向长度约为260米，X方向长度约为180米，由于建筑使用功能需求，未设置结构缝。

1超长结构温度应力分析结构初始温度T0取后浇带合拢温度，根据《荷载规范》第9.3.3条规定：“混凝土结构的合拢温度一般取后浇带封闭时的月平均气温”，查找气象资料显示，杭州地区的12月、1月、2月、3月平均气温均可在10度以下，因此应采取措施将后浇带合拢时间安排在这4个月中。

温度场设定初始温度考虑误差±5度，即T01=15度，T02=5度混凝土收缩在混凝土内部产生拉应力，后浇带封闭后的残余收缩等效为结构的整体降温。

混凝土收缩比例随时间延长快速降低，推迟后浇带的封带时间可有效减少混凝土的残余收缩变形，对超长结构的温度应力控制意义重大。

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江苏建筑
２１第１（第１６期）０２年期总４
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超长结构温度应力分析方法与控制措施
彭波－蔡宏儒２刘成清．
ｆ四川齐盛实业有限责任公司。四川成都
６０４；１０１
２南交通大学土木工程学院建筑工程系。西四川成都
大温差，引起构件开裂。是环境温度变化导致构件热胀冷二
缩，引起构件之间不均匀变形和位移，于超静定的混凝土对结构产生较大的应力。这两个方面对超长结构的不利影响
【日２１．．７收稿￣１１１０１０
【作者简介】波男（７）川盛业限任司工彭，，３，齐实有责公，程１－四９
师一建师．级造。
５４除，度应力仍存在。温
２超长结构温度应力分析方法
江苏建筑
２１０２年第１（第１６期）期总４
『键词１超长结构；缩缝；；力；关伸温度应措施
【图分类号］Ｕ１【中Ｔ３文献标识码】［Ａ文章编号１０５６７｛０２０ — ０３０１０ — ２０２１）１０５－３
ＡｎｌｓｓＭｅｈｄａｄＣｏｔｏｆＴｅｐｒｔｒｔｅｓｉｕｅ — ｏｇＳｒｃｕｅａｙｉｔｏｎｎｒｌｍｅａｕｅＳｒｓＳｐｒ－ｎｔｕｔｒｏｎｌ
应力而开裂，在大尺寸混凝土构件内，由于混凝土传热较
慢，其水化作用放出的热量直接导致构件不同部位产生较
体在约束条件不变、已经不存在温差的条件下．度应力消温
失；混凝土中由水泥水化热引起的温度应力不同．温差消
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工具进行计算工作。目前常见的通用有限元软件有
ＮＳＲＡＴＡＮ，ＮＹ，ＢＱＳＹＡＤ，ＤＩＳＰ系ＡＳＳＡＡＵ，ＤＮ３ＡＮＡ。Ａ列等已在世界范围内被广泛应用。国内也出现了许多以有限元技术为核心，针对某一专业领域使用的有限元计算软件，同济大学和上海市城乡建筑设计研究院推出的Ｓａ．如ｔｔｒ中国建筑科学研究院ＰＰＡ工程部编制的ＰＡ卫等ＫＭＣＤＭＳ
ＰＥＮＧ ’ Ｃｎ — ｌＬＵＣｅｇｑｎ２ＢｏＡＩＨｏｇｒｌＩｈｎ－ｉｇ
（．ｃｕｎＱｈｎｄｓｉｏＬｄ，ｈｎｄｉｕｎ６０４ｈｎ；．ｈｏｏｉｌｎｉｅｒｇＤｐｒｅｔｆ１ｉａｉｅｇＩｕｔａＣ．ｔ．ＣｅｇｕＳｃａ１０１ＣｉａＳｏｌｆｖｇｅｉ，ｅａｍｎＳｈＳｎｒｌ，ｈ２ｃＣｉＥｎｎｔｏ
到目前为止，科研设计人员已提出了许多有关温度作用对超长结构影响的计算方法。要有如下几种：主２１多层混凝土框架结构温度应力计算方法．该方法对梁柱杆件均承受温度作用产生变形时，假定框架柱的垂直变形是自由的，水平杆件的变形受到柱子约束而在框架内部产生温度应力－。柱子对梁约束的程度 ”各可用 “ 移刚度 ” 示：侧表
远小于一次瞬时全部变形情况下产生的弹性值。（）度和收缩变形引起的应力是由于变形受到约束２温产生的。混凝土的温度应力与一般弹性体不同一般弹性
从结构本身来说，结构的超长将对结构产生两个方面的不利影响。一是连续浇筑的超长混凝土收缩和水化作用引起混凝土体积不均匀变化使混凝土构件内部产生较大的
６０３）１０６
『摘要１许多超长的大型公共建筑结构不断出现，如果按照规范要求需设置一道或多道伸缩缝，会带来诸多不便。因此，
常常出现超长结构不设或少设伸缩缝的情况，就需要对未设伸缩缝的超长结构在温度作用下进行计算分析和采取控制措这
难，响建筑物的立面效 பைடு நூலகம் 。因此。往在方案设计时对于影往
超长结构不设或少设伸缩缝，这就需要对未设伸缩缝的超
长结构在温度作用下进行应力分析和采取控制措施。
１温度应力问题的特点
长期的渐进的过程。变使混凝土应力逐渐松弛。应力值徐其
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的线性分析发展到各类非线性分析．其应用领域也已从力学领域拓展到了各类物理场的分析。随着大量的商业有限元分析软件的出现，越来越多的工程技术人员开始使用这
一
使用极限状态而破坏，过使用功能规定的限值。响结构超影的正常使用。
与荷载引起的应力相比．度应力具有以下特点：温（）凝土结构收缩变形的产生和温度的变化是一个１混
结构带来很大的安全隐患１严重时甚至会使结构达到正常２］。
道或多道伸缩缝【会影响建筑整体效果，会给消防布ｌ１，还
置、管线铺设及设备安装带来不便。也会增加建筑装修困
Ｋｅｒｓｓｐｒｌｎｒｃｕｅｊｉｔｔｍｅａｒ；ｔｓ；ｅｓｒｓｙｗｏｄ：ｕｅ—ｏｇｓｕｔｒ；ｏｎｓｅｐｒｔｅｓｅｓｍａｕｅｔ；ｕｒ
Ｏ引言
主要是由于内在的温度变化引起的。温度应力就是结构或构件由于温度变化产生的变形受到约束时产生的应力，果加大伸缩缝间距或不设伸缩缝，如
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均是针对建筑领域应用的有限元计算软件。
有限元分析方法已成为近年来众多科研设计人员用来解决温度应力问题的重要方法，取得了许多成功的经验。并２．局部构件的温度应力计算方法４由于研究对象是建筑结构中的局部构件，计算工作量较小，为求得逼近理论解的第结果。以采用经典理论方法可或采用数值方法来确定结构构件的温度场的分布．从而得出较为精确的温度应力值。可采用弹性有限元的方法对大面积混凝土梁板结构温度应力进行了分析，采用季节温差与当量温差的叠加得到
ｏＴｓｔｐａｍｌ－ｈｎｅｅｐｎｉｉｔｗｌｂｉｇａｌｔｏｎｏｖｎｅｃ．ｈｒｆｒｔｅｅｉｆｅｕｐｒｎｅｕｕｔｃａｎｌｘａｓｎｊｎｓｉｒｆｉｃｎｅｉｎｅｅｅｏｅｒｓｏｔｎｓｅｌｇｉｏｏ，ｌｎ，ｈ一ｏｊｉｔｒｌｓｅｈａｅｎｓｏｅｓｓｔｔｅｃ．ｗｈｃｅｕｒｓｔｍｐｅａｕｅｃｌｕａｉｎａｄａａｙｉｎｓｒｃｕｅｗｉｏｔｅｐｎｉｎｔｔｒｔｕｘａｓｏｏｕｈｓｉｈｒｑｉｅｅｒｔｒａｃｌｔｎｎｌｓａｄｏｓ
，
ｃｎｒｌａｕｅｒｏｇｓｃｒｗｔｏｔｘａｓｎｊｉｔ．Ｓｖｒｎｔｃｒｔｅｍａｓｅｓａａｓｒｏｔｓｒｓｏｎｔｔｅｉｕｐｎｉｎｓｅｅａｌｇｓｔｅｈｒｌｔｓｎｌｉａｅｏｍｅｆｌｕｒｕｈｅｏｏｌｏｕｒｕｒｙｓ
随着人们对建筑物使用功能的要求越来越高。一些公
共建筑正逐渐向大型化、适化发展，致超长、宽的大舒导超型公共建筑也大量出现。这些建筑如果按照规范要求设置