超长结构温度应力分析方法与控制措施

难 ， 响 建 筑 物 的 立 面 效 果 。 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
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
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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
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
ｏ Ｔ ｓｔ ｐａｍ ｌ－ ｈ ｎ ｅ ｅｐ ｎ ｉ ｉｔ ｗ ｌｂｉｇａｌ ｔｏ ｎ ｏ ｖ ｎ ｅ ｃ ． ｈ ｒ ｆｒ ｔ ｅ ｅ ｉ ｆｅ ｕｐ ｒ ｎ ｅ ｕ ｕｔ ｃ ａ ｎｌ ｘ ａ ｓ ｎｊ ｎｓ ｉ ｒ ｆｉ ｃ ｎ ｅ ｉ ｎ ｅ ｅ ｅ ｏ ｅ ｒ ｓ ｏｔ ｎ ｓ ｅ ｌ ｇ ｉ ｏ ｏ ， ｌ ｎ ，ｈ 一ｏ ｊｉ ｔ ｒｌ ｓ ｅ ｈ ａ ｅ ｎ ｓｏ ｅ ｓｓ ｔｔ ｅ ｃ ． ｗｈ ｃ ｅ ｕ ｒ ｓｔ ｍｐｅ ａ ｕ ｅ ｃ ｌ ｕ ａ ｉｎ ａ ｄ ａ ａ ｙ ｉ ｎ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｗｉ ｏ ｔｅ ｐ ｎ ｉ ｎ ｔ ｔ ｒ ｔ ｕ ｘ ａ ｓｏ ｏ ｕ ｈ ｓ ｉ ｈ ｒ ｑ ｉｅ ｅ ｒｔ ｒ ａｃ ｌｔ ｎ ｎ ｌｓ ａ ｄ ｏ ｓ
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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
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
一
仍 按 传 统 常 规 方 法 设 计 施 工 而 不 采 取 一 定 的措 施 ．将 会 给
【 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 ．ห้องสมุดไป่ตู้ 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
施 进 行 处 理 。系统 介 绍 了几 种超 长 结 构 温度 应 力 分析 方 法 ， 细 描 述 了对 超 长 结 构 温 度 应 力 的 控 制 措 施 。由于 超 长 结 构 温度 详
分 析 与 控 制 是 一 个 相 当复 杂 的 问题 ， 归纳 总结 了需 进 一 步 研 究的 问题 。
６０３ ） １０ ６
『 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
Ｋｅ ｒ ｓ ｓｐ ｒｌｎ ｒｃｕｅ ｊｉｔ ｔｍ ｅａ ｒ； ｔ ｓ； ｅ ｓｒｓ ｙｗｏ ｄ ： ｕ ｅ—ｏ ｇｓ ｕ ｔｒ；ｏｎｓ ｅ ｐ ｒｔ ｅ ｓ ｅｓ ｍ ａｕｅ ｔ ； ｕ ｒ
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
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
Ａｃ ｉ ｃ ｒ ｎｉｅｒ ｇｏ ｏｔｗ ｓＪ ｏｏｇＵ ｉ ｒｉ ， ｈ ｎｄ ｉ ｕ ｎ６ ０ ３ ｈｎ） ｒｈｔ ｔ ａ Ｅ ｇ ｅｉ ｆ ｕ ｅｔ ｉ ｔｎ ｎｖ ｓｙ Ｃ ｅｇ ｕＳｅ ａ １０ ６Ｃ ｉａ ｅ ｕｌ ｎ ｎ Ｓ ｈ ａ ｅ ｔ ｈ
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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
『 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
Ｄ
工 具 进 行 计 算 工 作 。 目前 常 见 的 通 用 有 限 元 软 件 有
Ｎ ＳＲ Ａ Ｔ ＡＮ， Ｎ Ｙ ， Ｂ Ｑ Ｓ Ｙ Ａ Ｄ， Ｄ Ｉ Ｓ Ｐ系 Ａ Ｓ Ｓ Ａ Ａ Ｕ ，Ｄ Ｎ ３ Ａ Ｎ Ａ。 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 ｔｔ ｒ 中 国建 筑 科 学 研 究 院 Ｐ Ｐ Ａ 工 程 部 编 制 的 Ｐ Ａ 卫 等 Ｋ ＭＣ Ｄ ＭＳ
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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
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江 苏 建 筑
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
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 ｌ １ ， 还
置 、管 线 铺 设 及 设 备 安 装 带 来 不 便 。 也 会 增 加 建 筑 装 修 困
，
ｃｎｒｌ ａｕｅ ｒ ｏｇｓ ｃ ｒ ｗ ｔｏ ｔ ｘ ａ ｓ ｎｊｉｔ． Ｓ ｖｒ ｎ ｔ ｃ ｒ ｔｅｍａ ｓ ｅｓａ ａ ｓ ｒ ｏ ｔ ｓｒｓ ｏ ｎ ｔ ｔ ｅ ｉ ｕ ｐ ｎ ｉ ｎｓ ｅ ｅａ ｌ ｇｓ ｔ ｅ ｈ ｒ ｌ ｔ ｓ ｎ ｌ ｉ ａｅ ｏ ｍｅ ｆ ｌ ｕ ｒ ｕ ｈ ｅ ｏ ｏ ｌ ｏ ｕ ｒ ｕ ｒ ｙｓ