超长建筑结构温度应力分析
超长结构的温度应力分析
超长结构的温度应力分析摘要：超长结构是指长度超过100米的建筑物或工程结构，如桥梁、高层建筑、风电塔等。
在超长结构的设计、施工和运营中，温度应力是必须考虑的重要因素，温度应力是由于结构受到温度变化而引起的内部应力，可能导致结构变形、开裂和破坏等问题。
因此，超长结构的温度应力分析是建筑物和工程结构安全性能评估的重要内容之一，设计师需要综合考虑结构物的材料、设计、施工和维护等多个方面的因素，才能够得出合理可靠的结论。
在超长结构的设计和施工过程中，需要重视温度应力的影响，以此来进一步提高工程质量和建筑安全性。
关键词：超长结构；温度应力；实例探究引言：材料的热膨胀系数会随着温度的变化而改变，当材料受到温度变化时，热膨胀导致材料发生热应力，可能对材料和结构造成破坏。
对于超长结构，如大型风力发电机转子、船舶主机轴等，受到温度变化的影响更明显，因为它们的长度更长，在温度变化时产生的热应力更大。
温度应力分析能够帮助工程师确定超长结构的工作温度和材料的热膨胀系数，以便设计出更加可靠和安全的结构。
另外，温度应力分析还可以帮助评估结构材料的寿命和可靠性，保证结构的安全和可持续使用。
因此，对超长结构的温度应力分析具有重要的意义。
一、超长结构的温度应力分析方法（一）理论分析法理论分析法是一种常用的温度应力分析方法，它利用经典力学原理和材料力学理论来建立超长结构的温度应力解析模型，并通过数学方法对结构的应力分布进行求解。
与其他方法相比，该方法具有计算速度快、精度较高等优点。
但是，该方法对结构形状和材料参数等方面的要求较高。
在进行温度应力分析时，需要考虑结构的几何形状、材料参数、外界温度场以及结构内部的温度场等因素。
其中，外界温度场是温度应力分析的关键因素之一。
外界温度场的变化会直接影响结构的温度分布和应力分布，因此需要对其进行准确的测量和分析。
超长结构的温度应力分析通常通过等值应力图来展示结构的温度应力分布情况。
等值应力图可以直观地反映结构的温度应力分布情况，为优化结构设计和加强结构的安全性提供了理论依据和指导。
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。
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 ''#
超长结构温度应力计算探讨
超长结构温度应⼒计算探讨超长结构温度应⼒计算探讨⼀、温度作⽤的特点：温度作⽤是在规定时期内结构或结构构件由于温度场变化所引起的作⽤，具有以下特点：1）温度作⽤是由结构材料“热胀冷缩”效应被结构内、外约束阻碍⽽在结构内产⽣的内⼒作⽤，属于间接作⽤；2）温度作⽤随外界环境的变化⽽变化，有明显的时间性，属于可变作⽤；3）建筑结构从开始建造到拆除都会受到所处温度场影响，因⽽温度作⽤伴随着结构的⽣命全周期过程；4）引起结构温度变化因素很多，有⽓候季节变化、太阳暴晒辐射和其它⼈为因素（如⽕灾）等，诱因多样性使温度作⽤有别于其它（荷载）作⽤。
⼆、温度作⽤的规范规定：2.1什么时候需要进⾏温度作⽤计算根据温度作⽤的特点可知，结构中产⽣的温度作⽤⼤⼩主要与结构材料线膨胀系数和结构长度有关。
表1为常⽤材料线膨胀系数αT，可见结构钢和混凝⼟的线膨胀系数⾮常接近。
正因为如此，在计算钢筋混凝⼟结构的温度作⽤时才可以只按混凝⼟⼀种材料近似考虑。
材料确定的情况下，长度越长，温度作⽤越⼤。
在完全没有约束的情况下，总长为100m、截⾯为600x600的普通混凝⼟梁温度每升⾼或降低20℃，梁长度将增加或减少20mm；如果端部的变形完全受到约束，将在梁内部产⽣约2160KN（按强度等级为C30计算）的轴向压⼒或拉⼒，该⼒约为混凝⼟轴向抗拉强度标准值的3倍。
T实际结构不可能没有约束，总会在结构中产⽣温度应⼒，当结构长度较⼩时，可忽略温度应⼒和温度变形对结构的影响。
现⾏规范根据不同的结构形式给出该长度（温度区段长度）经验值，详见表2，当结构超出该长度时才有必要进⾏温度作⽤计算。
表2: 钢筋混凝⼟结构伸缩缝最⼤间距(m)建筑结构设计时，应⾸先采取有效构造措施来减少或消除温度作⽤效应，如设置结构的活动⽀座或节点、设置温度缝、采⽤隔热保温措施等。
当结构或构件在温度作⽤和其他可能组合的荷载共同作⽤下产⽣的效应（应⼒或变形）可能超过承载能⼒极限状态或正常使⽤极限状态时，⽐如结构某⼀⽅向平⾯尺⼨超过伸缩缝最⼤间距或温度区段长度、结构约束较⼤、房屋⾼度较⾼等，结构设计中⼀般应考虑温度作⽤。
超长建筑结构温度应力分析
超长建筑结构温度应力分析摘要随着我国国民经济的持续发展，在国内已经出现越来越多的超长建筑物，但是受限于功能上的使用，大多规定排除温度伸缩缝或者只设置极少的温度伸缩缝。
由于超长建筑结构的温度影响进行不恰当的处理，结构将会产生比较大的损失，甚至可能会影响正常的使用。
我国混凝土的结构设计规范排除了温度的因素，只从构造进行了分析与处理。
所以，分析超长建筑结构的温度应力特点，显得尤为重要，不仅可以为工程设计提供依据，也可以为以后的实际工程设计提供参考价值。
如何更好的利用温度应力分析技术成了其中的重难点问题，本文详细的说明了温度应力对结构的影响和温度应力分析，希望可以抛砖引玉。
关键字超长；建筑结构；温度应力解决超长建筑结构的温度应力问题需要考虑多方面的因素，包括综合设计和施工方面的因素。
综合考虑建筑结构的各个时期温度作用的特性，完善温度作用，更加有利于提高设计的合理性与规范性。
对于超长建筑物的设计必须采用预防结构温度收缩变形的方法。
本文主要就是介绍超长建筑结构温度应力的特点，设计方面的可行性措施，希望借此对超长建筑结构的普及和推广贡献一点微不足道的力量。
1 温度应力对结构的影响1.1 温度应力首先，我们要对温度应力的概念有一定的了解，由于温度变化，结构或者构件产生伸长或缩短，在伸缩由于受到限制时，构件或者结构的内部就会产生应力，称为温度应力。
由于不同的超长建筑物有着不同的结构形式，同时不同时间段的温度作用会产生不同的温度荷载。
一般而言，由自然环境变化而产生的的温差荷载可分为3种形式:1）骤然下降导致的温度差；2）季节变化导致的温度差；3）白天照明强度的变化导致的温度差。
1.2 从设计角度提出的可行性方案从设计角度我们可以提出的可行性方案就是建立超长建筑结构温度问题有限元模型研究。
首先通过分析建筑结构各时期温度效应的特点，其次完善温度效应的影响和温差取值的计算准则，最终挑选出在工程设计中起到控制作用的温差取值，有利于设计时的采用。
超长结构温度应力计算探讨
超长结构温度应力计算探讨一、温度作用的特点：温度作用是在规定时期内结构或结构构件由于温度场变化所引起的作用，具有以下特点：1）温度作用是由结构材料“热胀冷缩”效应被结构内、外约束阻碍而在结构内产生的内力作用，属于间接作用；2）温度作用随外界环境的变化而变化，有明显的时间性，属于可变作用；3）建筑结构从开始建造到拆除都会受到所处温度场影响，因而温度作用伴随着结构的生命全周期过程；4）引起结构温度变化因素很多，有气候季节变化、太阳暴晒辐射和其它人为因素（如火灾）等，诱因多样性使温度作用有别于其它（荷载）作用。
二、温度作用的规范规定：2.1什么时候需要进行温度作用计算根据温度作用的特点可知，结构中产生的温度作用大小主要与结构材料线膨胀系数和结构长度有关。
表1为常用材料线膨胀系数αT，可见结构钢和混凝土的线膨胀系数非常接近。
正因为如此，在计算钢筋混凝土结构的温度作用时才可以只按混凝土一种材料近似考虑。
材料确定的情况下，长度越长，温度作用越大。
在完全没有约束的情况下，总长为100m、截面为600x600的普通混凝土梁温度每升高或降低20℃，梁长度将增加或减少20mm；如果端部的变形完全受到约束，将在梁内部产生约2160KN（按强度等级为C30计算）的轴向压力或拉力，该力约为混凝土轴向抗拉强度标准值的3倍。
T实际结构不可能没有约束，总会在结构中产生温度应力，当结构长度较小时，可忽略温度应力和温度变形对结构的影响。
现行规范根据不同的结构形式给出该长度（温度区段长度）经验值，详见表2，当结构超出该长度时才有必要进行温度作用计算。
表2: 钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距(m)建筑结构设计时，应首先采取有效构造措施来减少或消除温度作用效应，如设置结构的活动支座或节点、设置温度缝、采用隔热保温措施等。
当结构或构件在温度作用和其他可能组合的荷载共同作用下产生的效应（应力或变形）可能超过承载能力极限状态或正常使用极限状态时，比如结构某一方向平面尺寸超过伸缩缝最大间距或温度区段长度、结构约束较大、房屋高度较高等，结构设计中一般应考虑温度作用。
浅析超长混凝土结构温度应力计算及控制
等 效荷 载 （ 面力 部 分 ） 呵表 示 为 ：
（
计算 时 楼 板采 用Ｐ Ｍ Ｓ Ａ Ｐ 程序 ， 计 算 时采 用 二维 壳 元 ； 梁 柱分 析 采用 Ｓ Ａ Ｔ ＷＥ 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 ． １ Ｍ Ｐ ａ ， 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 ． ９ ＭＰ ａ 以下 ，在靠 近 地下 室 侧壁 的楼 板 出现 了２ ． ５ ～ ３ ． ７ Ｍ Ｐ ａ 的拉 应 力 ， 超 出了混 凝 土 的轴心 抗拉 强度 标准 值２ ． ２Ｍ Ｐ ａ （ Ｃ ３ ５ 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 －∈ ） ＋ ． ｒ Ｊ ∈ ，
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 ２ ３ ． ４ ＭＰ ａ （ Ｃ ３ ５ 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
２ １ 第 １ （ 第 １６期 ） ０ ２年 期 总 ４
５ ３
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
６ ０４ ； １０ １
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 ２ １． ．７ 收稿 ￣１ １ １ ０１ ０
【 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 。
５ ４ 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
２１ ０ ２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］Ｕ １ 【 中 Ｔ ３ 文献标 识码 】 ［ Ａ 文章 编号１０ ５ ６ ７ ｛０ ２ ０ — ０ ３ ０ １０ — ２ ０ ２ １ ） １ ０ ５ － ３
Ａｎ ｌｓｓＭ ｅｈ ｄ ａ ｄ Ｃｏ ｔｏ ｆＴｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｔｅ ｓｉ ｕ ｅ — ｏ ｇ Ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ａｙ ｉ ｔ ｏ ｎ ｎ ｒ ｌ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ Ｓ ｒ ｓ Ｓ ｐ ｒ－ ｎ ｔ ｕ ｔ ｒ ｏ ｎ ｌ
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环境等因素变化而变化 ,需要进一步确定温度作 用效应的各项组合系数 ,才能真正将温度作用作 为一种荷载形式引入结构设计中去 。
5 建议
通过实 际 工 程 算 例 的 温 度 应 力 计 算 分 析 发 现 ,对于超长建筑物必须采用预防和减轻结构温 度收缩的设计 。其中 ,目前较为有效的是设置后 浇带方案 ,已被本工程应用 ,经过后期定期观察 , 该建筑投入使用五年来暂无严重开裂现象 。设置 后浇带以及控制和抵抗温度收缩应力的具体措施 如下 :有效设置后浇带 。后浇带是列入高规中的 一种常采用的方法 。它利用了混凝土早期收缩量 大的特性 ,其设计思路是“以放为主 ”。主要作用 是释放早期混凝土收缩应力 ,减小以收缩为主的 变形 。对后浇带的具体做法应注意 :
楼板温度应力的分布与发展同样遵循着一定 的规律。不论在何种温度工况作用下 ,结构底部几 层和顶部几层的楼板温度应力较大 。造成结构底 部几层特别是底层楼板应力较大的原因是 :底部楼 层距离基础较近 ,楼板受到框架梁以及剪力墙的约 束作用显著 ,导致其应力较大 。另一方面 ,建筑顶 部受到的约束作用虽然很小 ,但由于顶部屋面板上 作用的温差值较内部构件大 ,内外之间的变形制约 作用引起了该处的附加温度应力 ,由此造成顶部楼 板的温度应力也较为突出。同时 ,在建筑中平面布 置发生突变的部位 ,如尖端、洞口等位置 ,以及楼板 与剪力墙、筒体交接处都出现了应力突增现象 。平 面布置较为规则的柱网内部楼板温度应力较小 。 可能出现应力集中的位置 ,在设计中应引起特别注 意 。若处理不好 ,很可能引起局部混凝土开裂现 象 ,影响整体结构的正常使用 。
于建筑竖向不受约束 ,柱子可以自由热胀冷缩 ,因 此在温度作用下柱子轴力相对较小 ,柱子的温度 内力主要体现在底部两层的边柱端弯矩 。剪力墙 和筒体的存在加大了建筑结构的温度效应 。由于 该建筑纵向端部设计了筒体结构 ,大大限制了结 构的梁 、楼板等的水平伸缩 ,从而引起了较大的温 度应力 。框架部分中布置的分段剪力墙也起到增 大梁 、楼板温度应力的作用 。筒体对梁 、板的强约 束作用也使其自身受到很大的反作用力 。
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港口科技 ·现代物流
工况
工况 1 工况 2 工况 3 工况 4 工况 5 工况 6 工况 7
表 1 各工况楼板 、剪力墙及筒体温度应力极值
楼 板
剪力墙和筒体
σ11 (M Pa)
σ22 (M Pa)
σ11 (M Pa)
σ22 (M Pa)
M IN
MAX
M IN
MAX
M IN
MAX
M IN
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。其中由混凝土收缩和温度变形引起的收缩 裂缝和温度裂缝 ,以及由这两种变形共同引起的温 度收缩裂缝 ,则是实际工程中最常见的裂缝。随着 建筑向大型化和多功能发展 ,超长 (即超过温度伸缩 缝间距 )高层或大柱网建筑不断出现。对超长结构 的温度变形与温度应力 ,若在结构设计中处理不当 , 将使结构产生裂损 ,严重影响建筑结构的正常使用。 我国的建筑结构设计规范中不考虑温度作用 [1] ,只 做构造处理。因此 ,温度应力是超长建筑结构设计 中的重要研究课题之一。
图 1 结构标准平面有限元网格划分
2 结构温度作用分析
对于不同结构形式的建筑物 ,不同时段的温 度作用产生的温度荷载是不同的 。就钢筋混凝土 结构而言 ,由自然环境变化而引起的温差荷载可 分为 3种类型 :
(1)季节温差 。 (2)骤降温差 。 (3)日照温差 。 本文主要关注建筑在长期温度荷载作用下的 稳态温度效应计算 。根据算例工程所在地区的各 项温度参数 ,设计出 7 种不利温度作用组合作为 计算工况 [ 2 ] ,对该建筑进行温度应力计算 、分析 。 具体温度工况的相关参数如下 : 工况 1:季节温升 ,室外构件从冬季混凝土终凝 温度升至夏季计算温度 ,室内为夏季正常工作环境。 工况 2:季节温升 ,室外构件从冬季混凝土终 凝温度升至夏季计算温度 ,室内为夏季无空调工 作环境 。 工况 3:季节温降 ,室外构件从夏季混凝土终 凝温度降至冬季计算温度 ,室内为冬季正常工作 环境 。 工况 4:季节温降 ,室外构件从夏季混凝土终 凝温度降至冬季计算温度 ,室内为冬季非正常工 作环境 。 工况 5:冬季遭遇极低温天气 ,外围构件外表 面温度进一步降低 ,内部构件温度不变 。
郑州第二长途电信枢纽工程主体为超长高层 建筑结构 。主楼地下 1 层 ,地上主体 19 层 。 19 层之上局部突起 2层 。柱网 9. 6 ×12m ,主体结构 东西长 134m。由于功能要求建筑中间不设缝 ,南
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港口科技 ·港口建设
北长 24 m ,高 100. 8 m ,采用框架 —剪力墙 。两侧 筒体结构体系 ,建筑面积约 69 000 m2 。根据该建 筑各种构件的承力特点和几何特征 ,选择合适的 有限单元对实际结构进行有限元离散及模拟 ,见 下图 1。其中梁 、柱构件采用三维空间梁单元来 模拟 ,楼板 、剪力墙和筒体均选用四节点矩形薄板 单元模拟 ,在无法实现四节点矩形单元的位置可 采用三角形或不规则四边形单元模拟 。
4 结论
通过对各种温度工况作用下超长建筑的温度 效应进行分析对比 ,发现季节温差引起的温度应 力明显大于骤降温差和日照温差引起的短期温度 效应 。季节温度作用持时长 ,温差大 ,同时伴随着 施工过程中的混凝土收缩变形 。由此决定了季节 温差是较为不利的工况作用 ,而其中尤以工况 4 (建筑物承受从夏季施工至冬季投入使用过程中 的季节降温作用 )给结构带来的危害最显著 。相 对而言 ,骤降温差和日照温差持时短 ,作用范围集 中在建筑外围构件 。虽然计算得出的温度效应值 不大 ,然而这些短期温差通常周期性作用于建筑 物 ,尤其日照温差对结构的不对称作用大大加重 了其不利影响 。
1 超长高层建筑结构温度问题有限元建模研究
结合工程实例 ,分析建筑结构各个阶段温度 作用的特点 ,完善温度作用和温差取值的计算原 则 ,并选出在工程设计中起控制作用的温差取值 , 方便设计采用 。根据实际情况建立超长建筑结构 的有限元分析模型 ,采用有限元分析程序 ANSYS 有限元计算程序 ,进行结构整体分析 。
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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
1)间距 : 高规规定为 30m ～40m。建议具体 工程应结合建筑物长度 、气候环境特点综合考虑 , 一般应控制在 30m 左右 ;
温度应力起源于温度变形受到约束 ,因此混 凝土的徐变松弛现象对温度应力的缓解作用应该 在实际工程中予于考虑 。根据有关文献 [ 3 ] 的建 议 ,可将上述有限元弹性计算的温度内力 (应力 ) 乘以混凝土徐变应力系数 0. 3后作为实际作用的 温度应力 。我国现行规范未对温度作用与其它荷 载的组合作出规定 。温度作用效应随季节 、使用
0. 9
- 4
1. 6
- 3. 1
3. 0
- 2. 1
1. 7
- 2. 2
1. 5
- 6. 7 - 9. 0 - 5. 2 - 8. 2 - 0. 5 - 1. 2 - 1. 9
4. 6 6. 7 8. 7 11. 8 0. 8 1. 4 1. 2
3. 3 柱子与剪力墙 —筒体 柱子是框架结构中主要的竖向承力构件 。由
Abstract: Taking the Second Long D istance Telecommunication Hub Project of Zhengzhou for an examp le, this paper makes models of solid finite element to super - length building. Accord2 ing to characteristics of temperature load of 7 different types and using the ANSYS finite ele2 ments analysis p rogram , it concludes the characteristics of the integral structural deformation, the scope and distribution of therm al inner force of different components, such as beam , floor slab, p illar and shear wall. After contrasting, it sum s up the worse working condition for super - length building under different temperatures, which could p rovide references to the design and construction of super - length building by considering temperature actions. Key words: construction super - length building temperature load temperature stress
在各种温度工况作用下 ,建筑底层的梁轴力 最大 ,且最大轴力均出现在纵向轴线最长的边轴 内 。随着楼层位置升高 ,梁受到来自于底部基础 的约束作用逐渐减小 ,从而导致梁轴力迅速下降 。 到达建筑顶部 ,梁轴力已经衰减至很小 。温度变 化最为显著的工况 4 造成的梁轴力最显著 ,而短 期快速影响结构的昼夜温差和日照温差等工况引 起的梁轴力相对较小 。相比之下 ,梁端弯矩的大 小主要取决于梁所在楼层的平面布置 、构件之间 的节点刚度 。从各楼层梁端弯矩分布图中发现 , 主梁与柱 、梁与剪力墙 、梁与筒体交接部位的梁端 弯矩值较大 。而在规则的平面柱网区域内梁端弯 矩值较小且分布均匀 ,各楼层的梁弯矩分布受相 邻楼层的影响不明显 。总体来说 ,温度荷载对梁 构件的影响集中体现在建筑底部几层 。 3. 2 楼板