有限元计算砌体结构温度效应时的参数取值_叶甲淳
有限元线法二次参数单元的温度场分析
有限元线法二次参数单元的温度场分析二次参数单元是有限元分析中常用的一种单元类型，它具有较好的适应性和精度。
二次参数单元的特点在于，在每个单元内部选取两个节点，并引入额外一个节点来近似温度场曲线。
这样，在每个单元内部的温度场可以通过这三个节点之间的线性插值得到。
在进行有限元分析之前，首先需要将连续介质分割成有限数量的单元。
对于二次参数单元，通常采用的是等均匀划分方法，即将整个区域等分成若干个单元，每个单元的大小相同。
在每个单元内部，我们需要确定三个节点的坐标以及温度值。
我们可以根据问题的具体情况来确定这些节点的位置，一般建议选择在单元的中点位置以及两个端点位置处。
然后，我们可以通过线性插值的方法来估计每个单元内部任意位置的温度值。
在确定了节点和温度值后，我们可以利用有限元线法的数学模型来建立整个问题的求解方程。
对于二次参数单元的温度场分析，我们可以采用热传导方程来描述温度场的变化情况。
热传导方程可以写成如下形式：∇(k∇T)+Q=ρC∂T/∂t其中，k是介质的热导率，T是温度场，Q是热源的密度分布，ρ是介质的密度，C是介质的比热容，∂T/∂t是温度场对时间的变化率。
根据有限元线法的思想，我们可以将热传导方程离散化为一个线性方程组，通过求解该方程组，可以得到整个区域内的温度场。
具体的离散化方法是利用基函数的展开，将温度场表示为各个单元的基函数加权求和的形式。
然后，通过变分原理，将热传导方程转化为一个待求解的线性方程组。
在求解线性方程组时，我们可以采用常用的迭代方法（如雅可比迭代法、Gauss-Seidel迭代法等）或直接解法（如高斯消元法、LU分解法等）来得到温度场的数值解。
最后，根据得到的温度场数值解，我们可以进一步求取该问题其他感兴趣的物理量，如热流量、热流密度等。
综上所述，有限元线法是一种有效的方法来进行二次参数单元的温度场分析。
通过将连续介质分割成有限数量的单元，并在每个单元内进行近似计算，可以得到整体问题的解。
砖砌体截面温度场分析
２ 李忠献 ， 祁 皑 ， 结构振动 与控制 ［ ． 京： 等． Ｍ］ 北 中 动冲击下（ 地震 、 、 浪等 ） 风 海 的振动反应 。２ 采用 Ｔ ） ＭＤ系统对 主 ［ ］ 李宏 男，
国建 筑 工 业 出版 社 ，０ ５ ２ ２２ ８ ２ ０ ：０ —０ ． 结构进行动力调 谐 ， 需对 主结 构采 取传 统 的加强 措施 ， 对 于 无 这 马 赵 东 ， ． 等 ＴＭＤ振 动 控 制 结 构 的 发 展 及 某 些难 以采取传统加强 措施 的结构 ， 高层 结构 、 如 高层塔架 结构 、 ［ ］ 王 均 刚 ， 汝 建 ， ３ 应 用［］ 济 南大 学学报 ，０ ６ ２ （ ）１ ２１４ Ｊ． ２ ０ ，０ ２ ：７ —７ ． 大跨度结构 、 海洋平 台等重 大结 构 ， 提供 了一 条难 以替代 的减振
第３ ６卷 第 ８期
２ ０ １０ 年 ３ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣｒＵＲＥ
Ｖ０． ６ Ｎｏ． １３ ８
Ｍａ． ２ １ ｒ ００
・９ ・ ５
文章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ００ —０ ５０ １０ —８ ５ ２ １ ）８０ ９ —３
与 工 程 振 动 ，９ ６ １ （ ） １ ６１１ １９ ，６ １ ： １—２ ．
不仅适 用于新建 结构的减振控制 ， 也特别 适用于 已有结构 的减振 ［ ］ 龙复兴 ， ５ 张
旭， 顾
平， ． 等 调谐质 量阻尼器 系统控制 地震
反 应的若干 问题 ［］地震 工程 与工程振 动 ，９ ６ １ （ ）８ ． Ｊ． １９ ，６ ２ ：７
收 稿 日期 ：０ ９１ —９ ２ ０ —１２
作者 简介 ： 苗生龙 （９ ２ ） 男 ， １ ８ 一 ， 助教 ， 中国矿业大学徐海学 院建筑 与安全工程 系 ， 江苏 徐州
3砌体结构的计算方法
根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068—2001)， 砌体结构采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构 构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行计算。为了更好地掌握砌体 结构构件的设计计算方法，先介绍极限状态设计方法的有关基本概念。
(2) 当砌体结构作为一个刚体，需验算整体稳定性，例如倾覆、滑移、 漂浮等时，应按下式进行验算:
0
(1.2SG2K+1.4SQ1K+ å
n
S
Q IK
i= 2
)≤0.8SG1K
(3-12a)
四、砌体强度标准值和设计值
1. 砌体强度标准值 砌体强度标准值取具有95%保证率的强度值，即按下式计算: f k = fm－1.645σf 式中：f k——砌体强度标准值 fm——砌体强度平均值 σf——砌体强度的标准差 f k = fm ( 1－ 1.645δ f ) (3-10)
以概率理论为基础的极限状态设计方法
1) 按时间的变异分类
(1) 永久作用。永久作用又称为永久荷载或恒荷载，是指在设计基准期50年内其量 值不随时间变化，或变化与其平均值相比可以忽略不计的作用。例如，结构自重、 土压力等。 (2) 可变作用。可变作用又称为可变荷载或活荷载，是指在设计基准期50年内其量 值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。例如，楼(屋)活荷载、吊车 荷载、风荷载等。 (3) 偶然作用。偶然作用是在设计基准期50年内不一定出现，而一旦出现，则其量 值很大，且持续时间很短的作用。例如，地震作用、爆炸力、撞击力等。
一、结构上的作用和作用效应
1. 结构上的作用 结构上的作用是指能够使结构产生内力或变形的原因，一般用Q 表示。结构上的作用Q是随机变量，可分为直接作用和间接作用。直 接作用常称为荷载，是指施加在结构上的集中力或分布力，如结构 自重、楼(屋)面活荷载、风荷载等。间接作用是指能够引起结构外加 变形或约束变形的原因，如温度变化、地基变形、地震等。 结构上的作用可按时间的变异、空间位置的变异以及结构的反应 进行分类。
砌体结构温度裂缝数值模拟分析研究的开题报告
砌体结构温度裂缝数值模拟分析研究的开题报告砌体结构温度裂缝数值模拟分析研究开题报告一、研究背景和意义地震、风灾、温度变化等因素都会引起建筑物的结构裂缝。
温度裂缝是建筑物中最普遍的结构裂缝之一，其是由于建筑物结构物料的热胀冷缩引起的。
对温度裂缝进行研究可以提高建筑物结构的稳定性，从而使建筑物更加安全可靠。
砌体结构是建筑物结构中的一种常见形式，其受温度变化的影响也会出现裂缝，因此，对砌体结构温度裂缝的数值模拟分析具有很高的现实意义和价值。
二、研究内容和方法本研究旨在通过对砌体结构温度裂缝进行数值模拟分析，揭示其裂缝形成的规律和机理，并探究其发展趋势及对建筑物结构的影响。
主要研究内容包括：1. 砌体结构温度裂缝形成机理研究通过研究砌体材料特性和温度变化规律，分析砌体结构温度裂缝形成的原因和机理，初步建立数学模型。
2. 砌体结构温度裂缝数值模拟分析采用数值方法，建立砌体结构温度裂缝的数学模型，并采用有限元分析软件ABAQUS进行数值计算、分析和处理，得到砌体结构温度裂缝分布和发展过程的仿真结果。
3. 温度裂缝对砌体结构影响分析通过分析温度裂缝对砌体结构的影响，研究温度裂缝引起的风险及在建筑物结构稳定性上的影响，为建筑物结构的设计和施工提供参考。
三、预期成果和创新点预期成果包括：1. 砌体结构温度裂缝形成机理研究报告通过研究砌体材料特性和温度变化规律，分析砌体结构温度裂缝形成的原因和机理，初步建立数学模型。
2. 砌体结构温度裂缝数值模拟分析报告采用有限元方法和ABAQUS软件，建立砌体结构温度裂缝的数学模型，进行数值计算、分析和处理，得到砌体结构温度裂缝分布和发展过程的仿真结果。
3. 温度裂缝对砌体结构影响分析报告通过分析温度裂缝对砌体结构的影响，研究温度裂缝引起的风险及在建筑物结构稳定性上的影响，为建筑物结构的设计和施工提供参考。
创新点：1. 采用数值模拟方法研究砌体结构温度裂缝，并深入探究其机理和规律。
建筑砌体结构中温度裂缝的成因及防治措施
民营科技189MYKJ 建筑·规划·设计砖砌体结构是目前我国许多城镇多层住宅建筑广泛采用的主要结构形式,并在今后的一定时期内仍然使用。
由于设计、施工以及建筑材料等多方面的原因,砌体结构顶层墙体会产生不同形式的温度裂缝。
通常,多层住宅平屋顶采用钢筋混凝土预制屋面板和现浇屋面板作为屋面的结构层。
当采用预制屋面板时,板与板下屋面圈梁间会产生水平裂缝,板的间隙缝难以控制,易将防水层拉裂,造成渗漏,难以修补。
因此,目前许多住宅采用钢筋混凝土现浇板作为屋面结构层来防渗漏。
然而,该屋面形式容易在房屋顶层墙体的端部产生温度裂缝。
本文根据现实砖砌体中顶层墙体温度裂缝的状况,分析其温度裂缝的形成机理,探讨并提出了用有限元分析墙体温度应力的方法。
1温度裂缝的形成机理分析不同位置的温度裂缝各具特征:山墙1～3开间的窗上口,内横墙与外纵墙交接处及某些内纵墙出现“八”字形斜裂缝;屋面板与其支承墙交接处出现水平裂缝;顶层山墙与纵墙转角处出现包角裂缝;由于屋面圈梁放在顶层窗的上部,即圈梁兼过梁,致使顶层墙体产生水平、斜向裂缝。
温度裂缝产生的原因来自如下三个方面:1.1设计方面。
在砖混结构的设计中,设计人员一般考虑强度及抗震措施多,而考虑控制温度应力和减小温度裂缝的措施少,且设计规范对温度应力并没有规定明确的计算方法及有效的抗温措施,设计人员只能采用试控法,即使不考虑也不能是结构设计错误。
因此,工程技术人员对抗温度裂缝设计及相应的施工措施往往处于意识不强的状态,例如:构造柱只考虑符合抗震规范,对建筑物端部的裂缝多发区并未重点加强;选用砖、砂浆强度等级仅考虑砌体的竖向承载力,而对温度应力引起的抗剪强度及变形则考虑较少。
1.2施工质量方面。
墙体开裂的主要原因往往是顶层施工质量较差,或者是未按设计布置构造柱,使砌体抗剪能力下降。
同时,屋面保温材料的选用层面构造的做法及施工质量也是引起墙体裂缝的一个重要原因。
1.3内在原因。
超大面积和超长结构温度应力的有限元分析
第18卷第5期 2010年10月安徽建筑工业学院学报(自然科学版)Journal o f Anhui Institute of A rchitecture &I ndust ryVol .18No .5 Oct .2010 收稿日期:2010-01-12作者简介:庞培培(1985-),女,硕士研究生,研究方向为结构工程。
超大面积和超长结构温度应力的有限元分析庞培培, 黄 潇, 沈小璞, 刘 艳(安徽建筑工业学院土木工程学院,合肥 230022)摘 要:结构中的温度应力是造成混凝土开裂的主要因素之一,尤其是对于超大面积和超长的混凝土结构工程。
因此在工程结构设计时,须要考虑温度应力对混凝土结构的影响。
本文基于A NS YS 有限元分析软件的特点和温度应力的基本特性,对动物研究中心大楼框架结构进行温度应力分析;在屋(楼)面板超大、框架梁超长的情况下,就室外环境温度与室内恒温产生的温度场对混凝土框架结构内力和变形的影响进行分析,并给出了框架结构梁板温度应力值及位置,为工程结构设计提供理论依据。
关键词:超大面积;超长结构;温度应力;A NS YS 有限元分析软件中图分类号:T U375.4 文献标识码:A 文章编号:1006-4540(2010)05-051-04Analysis of the finite element method of temperature strain for surpasslarge area and extra -long structurePANG Pei -pei , H UANG Xiao , SH EN Xiao -pu , LIU Yan(S chool of Civil Engineerin g ,Anhui University of Architecture ,Anhui H efei 230022)A bstract :The temperature stress o f the structure is o ne of the main factors caused concrete cracking ,e specially for the large area and ultra -long concrete structures .Therefo re ,w hen desig ning engineeringstructures ,it needs to conside r the adverse effect caused by tem perature stress on the co ncrete struc -ture .This paper based on characte ristics of the finite element analysis softw are ANSYS and the tem -perature stress ,analy zed tempe rature stress on the framew ork structure of Anim al Research Center building ;Under the co ndition of larg e roof (floo r )panel and ultra -long frame beam ,analyzed the im -pact o n internal fo rce and defo rmation o f concrete frame structure caused by the temperature field gen -erated from outdo or am bient temperature to indoo r constant tempe ra ture ,and g av e out the tem pera -ture stress value and its location of the beam frame structure ,provided a theo re tical basis for eng ineer -ing structure desig n .Key words :large area ;ultra -leng th structure ;temperature stress ;finite element analysis softw are ANSYS 该工程项目位于江苏省太仓市,工程建筑面积为:8546m 2,横向框架为11跨,最大长度达83m ,属超大面积、超长的框架结构体系(图1所示)。
地下室温度应力有限元计算与实际应力检测对比分析
１ ４ ６
四川建筑科 学研究
第４ １ 卷
温度 测试 结果 表 明 ：
体方向， 拉应力最大点出现在墙体底部和中部， 相对
来说底部拉应力最大。通过分析检测数据 ， 可 以得 出应力最大值出现在西北侧墙底部的 ２ ０ 测点 ， 其
混凝土浇筑 １天后 ， 底板① 、 ②温度为 ３ ８ ℃和 ３ ６ ￣ Ｃ， 顶板③（ 包括侧墙 ） 温度为 ４ ３ ℃。 混凝土浇筑 ４天后 ， 顶板① （ 包括侧墙 ） 温度为
２ ） 侧墙应力值检测分析 设计通过有限元分析得出拉应力最大部位在墙
［ ６ ］ 韩素芳 ， 耿维恕． 钢筋混凝 土结构裂 缝控制指南 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 化
学工业出版社 ， ２ ０ ｏ ６ ．
长端部 ， 墙体 中间部位及 １ ／ ３ 墙体部位 。在垂 直墙
３ ７ ℃ 。
他应力值较大 的测点为侧墙 中部位置 的 ２ ４ 、 ２ ８ 、
３ １ 测点 ， 与设 计计算 结果 吻合 。
混凝土浇筑 ７ 、 ８ 天后 ， 底板温度基本在 ２ ５ ｃ ｃ 左
右， 顶板 及侧 墙 温度基 本 与气温 相近 ， 约在 ３ Ｏ ℃。
４ 结 论
吻合 。
［ ３ ］ 陈灏沆． 地下室外墙早 期裂缝 的原 因分析 与处 理 ［ Ｊ ］ ． 魅力中
国， ２ ０ ０ ９ （ ２ ７） ．
［ ４ ］ 叶 甲淳． 砼小型空心砌块建 筑裂缝控制 的温 度效应研究 ［ Ｄ ］ ． 杭州 ： 浙江大学 ， ２ ０ ０ ３ ． ［ ５ ］ 魏兆正 ， 张 英． 房屋建筑 温度裂缝 分析与计算 ［ Ｃ ］ ／ ／ 中国工 程建设标准化委员会砖石结构技术委员会年会论文 ， １ ９ ８ ３ ．
砌体弹性模量等参数的取值
在有限元模拟中，材料的各性能参数的取值至关重要。
1、 烧结普通砖a) 抗压强度b) 弹性模量c) 泊松比d) 应力应变曲线2、 砂浆a) 抗压强度b) 弹性模量c) 泊松比d) 应力应变曲线3、 砌体a) 应力应变曲线国内外学者提出了各种单轴受压砌体本构关系表达式，有对数函数型、多项式模型以及有理分式型。
如施楚贤改进后的m 1f σε⎛⎫=- ⎪⎝⎭ 式中ξ为不同种类砌体的系数。
根据普通烧结砖砌体轴心受压试验结构的统计，ξ=460。
故对于砖砌体的受压应力应变曲线为：因当σ趋近m f 时，ε趋近与正无穷，故该模型无法模拟下降段，在砌体有限元分析，特别是非线性分析中的应用受到一定的限制。
但根据砌体单轴受压破坏特征和试验结果，可取0.9m f σ=时的应变作为砌体的极限压应变。
则，普通烧结砖砌体单轴受压的极限压应变可表示为：u ε= b) 抗压强度c) 弹性模量砌体弹性模量是砌体结构变形计算、动力分析必不可少的一个性能参数。
试验和研究表明[1]，对于砖砌体当受压应力上限为砌体抗压强度平均值的40%~50%时，经反复加卸载5次的应力-应变曲线趋于一条直线。
此时的割线模量可近似作为砌体的受压弹性模量。
可取0.43A m f σ=时的割线模量作为受压弹性模量，对于砖砌体，370E f =1200E f =d) 泊松比对于常性各向同性材料，泊松比是一个常数。
砌体结构应其弹塑性特性，且是一个各向异性的复合材料，其泊松比为一变量。
当砌体的压应力相对较小时，砖砌体的泊松比为0.1~0.2，如根据四川省建筑科学研究院侯汝欣等所作试验，当0.43m f σ=时，四批砌体泊松比的实验值分别为0.148,0.163,0.143,0.163，平均值为0.154。
因此，砌体在弹性阶段分析时，可取0.15ν=。
e) 抗剪强度目前对于砌体抗剪强度表达式，国内外主要采用主拉应力破坏理论和库仑破坏理论。
近年来又发展出了剪-压相关破坏模式，为我国新的砌体结构设计规范采纳。
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图 1 双排孔小砌块模型
图 2 试点建筑屋面构造
方法 1: 根 据规范中的 数据, 杭州市 最热月平均温 度为 281 5 e , 冬季 最冷 月平 均温 度为 317 e 。因 此年 温差为 ty = 241 8 e ( 取 25 e ) 。 分析杭 州市 气象 局提 供的资料得到 1999 年夏 季的 最热月 平均 气温标 准值
东西墙综 合温 度为 3610 e , 南 墙综 合温 度 为 3411 e ,
工况 3, 施工情况。即建 筑物在冬 季主体 完工后, 到夏季墙体还 未进行 内外 粉刷, 屋 面也 未做保 温隔热 层; 或者夏季主体完工后, 到冬季墙体还 未进行内外粉 刷, 屋面也未做保温隔热层。这种情况 相当不利, 但也 比较少见, 可以作为一种极值情况。
以杭州市某 混凝土 小型 空心砌 块试 点建 筑为例, 其墙体采用双排孔小砌块, 砌块形式 如图 1 所示。南北 墙墙体做法为: 20 厚水泥砂浆外粉刷, 190 厚双排孔混 凝土小型空心砌块, 20 厚 混合砂 浆内粉刷。 东西墙墙 体做法为: 30 厚水泥砂浆外粉刷, 190 厚 双排孔混凝土 小型空心砌块( 孔填膨 胀珍珠岩 ) , 20 厚混合 砂浆内粉 刷。屋面做法如图 2 所示。采用热工规 范中的材料热 工参数和热阻的计算公式可以计算出墙体和屋面的平 均传 热阻。材料热 工参数为: 保 温材料 XPS 的导热系 数 K= 01 028W/ ( m#K ) ; SBS 的导 热系 数 K= 0127W/ ( m#K) 。根据 热阻计 算的 结果, 双 排孔砌 块平 均热阻 为 01 27m2#K/ W, 孔内 填膨 胀珍 珠岩 后的 平均热 阻为 0175m2#K / W。东 西 山墙 的 传 热阻 为 0195m2#K/ W, 南北墙的为 01 46m2#K/ W。 屋面的传 热阻为 1117m2# K / W。考虑上述三种方法, 其温差的取值如下:
根据我们的 研究结 果, 对 砌体结 构主 要考虑 其沿 墙体和屋面厚 度方向 的温 度变化; 墙体 和屋面 的温度 变化的相互影响很小, 可认为是相互独 立变化的; 对同 一方位的墙体可认为其表面( 如西墙外表 面) 为同一温 度场。
砌体结构墙 体本身 的温 差会引 起结 构的 变形, 屋 面与墙体的温 差又会 引起 结构的 变形, 各片墙 体之间 的相对温差也会对墙体变形有一定的 作用, 研究表明, 前两部分的变 形是主 要的, 它们的 位移 迭加构 成墙体
为 31 e , 冬季最冷月平均气温标准值为 01 8 e , 因此年
温差为 t y= 301 2 e ( 取 30 e ) 。 方法 2: 以实 测同类建筑 的冬、夏季内 外表面温度
为参数, 计算 墙体或 屋面某 一材 料层的 温度。实 测夏 季屋面瓦下平均 温度为 361 8 e , 屋面顶 棚平均 温度为
3118 e , 夏季西 墙 外表 面 平均 温 度为 3317 e , 内 表面
平均 温 度 为 3312 e ; 冬 季 西 墙 外 表 面 平 均 温 度 为
116 e , 内表面 为 11 6 e , 屋 面内 外 表面 温 度取 与 墙体
相同。计算公式为:
tk = t e+ ( t i- t e) E Rk / E R
291 5( 351 7) 281 0( 281 7) 261 5( 261 5)
工况 3
361 9 341 8 321 7
311 9 281 9 251 9
291 8 281 0 261 3
注: 括号内数值为组 合温差。
方法 3: 采用 规范中的相 关参数, 外表 面换热系数
夏天取 Ae = 19W/ ( m2#K ) , 冬 天 取 Ae = 231 0W/ ( m2# K ) 。太阳辐射吸收系数: 灰瓦 屋面( 新) Q= 01 70, 浅色
m2, 水平面 I H= 3061 8W/ m2。夏季室外综合温度 t sa的
计算公式为:
t sa = t e + QI / Ae
( 3)
式中 t e 为室外计算温 度, Q为太阳 辐射吸收系数, I 为 太阳辐射照度平均值, Ae 为外表面换热系数。
根据式( 3) , 经计 算得到 屋面综 合温度 为 4314 e ,
321 0 321 0 321 0
301 3( 361 4) 201 4( 201 7) 101 5( 121 9)
311 7( 371 5) 281 9( 281 0) 261 0( 261 1)
321 0 321 0 321 0
271 0( 331 6) 201 3( 221 2) 131 5( 151 5)
T hermal crack problem in masonry structure is not resolved yet. Finite element analysis method is an effective method for calculating thermal stress, but the tem perature parameters for calculation have no uniform standard. We put forw ard a method named combined-difference-in-temperature, w hich involves year-difference-in-temperature and day-difference-in- tem perature. By this method, w e calculate the combined difference-in-temperature and apply t hem to the thermal stress calculation for a small concrete hollow block building. T he results proved t hat the method is reasonable. Keywords:small concret e hollow block; thermal stress; difference; temperature; combination; year; day
护结构中的传递。
( 2) 根据室内外计算参数, 由稳态导热 公式计算得
到建筑物不同结构的年温差。室外计算参 数可以采用
* 建设部科研项目、国家教育部骨干教师资助项目。
热工规范中的 参数, 也 可以 参考同 类建 筑的实 测资料 取值, 还可以是从气象局获得的某一年的资料。
( 3) 夏季考虑太阳辐射( 取室外综合 温度) , 冬季不 考虑太阳辐射, 由稳态 导热 计算得 到建 筑物不 同结构 部位的年温差。针对杭州市属于夏热冬 冷地区的具体 情况, 在年温差的计算中考虑了以下几种工况:
表1
房屋 日温差
部位
方法 1 规 范 99 气象
屋 上 11 5 25( 2 21 8)
30
面 中 11 6 25( 2 21 8)
30
板 下 21 0 25( 2 31 2)
30
东 外 1016 25( 3 11 8)
30
西 中 31 4 25( 2 41 6)
30
墙 内 41 0 25( 2 51 2)
度作用参数时, 需要综合考虑两者的共同影响。
二、年温差的计算
年温差是结 构安装 施工固 定时 的温度 ( 零应 力温
度) 与施工安装 完毕后 该结构 可能 遇到的 最大 或最小
温度之差, 即:
t y = t max ( min) - t 0
( 1)
式中 t y 为年温差( e ) , t max( min) 为 结构可能遇到的最大 或最小温度, t 0 为结构安装施工固定时的温度, 也称零 应力温度。
一、前言 混凝土小型空心砌块墙体中的主拉应力或剪应力 过大是导致开 裂的主 要原 因, 因此 防止 其开裂 应主要 考虑屋面 与墙体 相对 温差的 影响[ 1] 。文 [ 2] 通 过模拟 温差的 14 片 足尺墙 体试验发 现当墙 体的变形 达到一 定程度后也会 引起开 裂, 由 此认为 变形 过大也 是导致 墙体开裂的一个重要原因。无论是应力 过大引起开裂 还是变形过大 引起开 裂, 它 们都和 温差 取值有 着密切 关系。因此, 需 要研究 小砌 块建筑 的温 差取 值。通过 对温差的合理 取值, 结 合有 限元分 析可 以得出 应力和 变形的分布规律。 影响结构温度场的因素有外界条 件: 季节变化、结 构所处方位等; 内部 条件: 材 料热 物理特 性、建筑 物形 状、建筑物表面颜色等。从工程分析来 讲, 只需要从各 种复杂的温度 分布中 选取 几种特 定的温 度分 布, 也即 对结构的温度 应力产 生不 利影响 的几种 温度 分布, 据 此可确定设计需要的控制参数。
8
的总位移。对于屋面与墙体以及各墙体之 间的相互作
用, 要给出简单的变形和约束力计算表达 式是困难的,
但采用有限元方法则可以计算出其具体数值。
温差可分为 年温差 和日 温差。年 温差 缓慢、整体
地作用于结构, 引起的应力分布较均匀, 结 构整体位移
大, 影响相对简单。日温差为短时即发, 对 结构的作用 局部的, 引起的应力分布不均, 影响复 杂[ 3] 。在选取温
第 33 卷 第 4 期
建筑结构
2003 年 4 月
有限元计算砌体结构温度效应时的参数取值*
叶甲淳 金伟良 邹道勤 严家
( 浙江大学结构工程研究所 杭州 310027)
[ 提要] 砌体结构中由温度应力引起的温度裂缝问题一直没有得到很好的解决。有限元是计算温度应力的 很好方法, 但是对于计算中所需的温度参数取值并没有统一的标准。在参考已有温度参数取值方法的基础 上, 提出了既考虑年温差又考虑日温差的组合温差取值方法, 并将这一方法应用于混凝土空心小砌块试点建 筑的温度应力计算。通过计算, 证明这一方法是合理的。 [ 关键词] 混凝土小型空心砌块 年温差 日温差 组合温差 温度应力