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
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。
超长结构温度应力计算模型
超长结构温度应力计算模型超长结构温度应力计算模型是一种基于力学原理和热学原理的计算机模型，用于分析超长结构在温度变化过程中所产生的应力分布和变形情况。
本文将就此进行探讨。
超长结构是指具有较高的长度-宽度比的结构，如桥梁、高耸建筑物、铁路、隧道、管道等。
这些结构在运行过程中受到环境温度的影响，会产生温度变化，从而产生应力和变形。
为了确保结构的安全运行，需要进行温度应力计算，以分析结构的强度和稳定性。
超长结构温度应力计算模型主要包括以下几个方面：1. 温度分布模型：该模型用于分析结构在温度变化过程中受到的热载荷，确定结构的温度分布。
温度分布模型主要包括热传导模型、辐射传热模型和对流传热模型。
2. 结构应力模型：该模型用于分析结构在温度变化过程中受到的应力分布。
结构应力模型主要包括受力平衡方程、本构关系、应力求解方法等。
3. 结构变形模型：该模型用于分析结构在温度变化过程中产生的变形情况。
结构变形模型主要包括几何与约束方程、转移矩阵方法、位移求解方法等。
4. 仿真计算模型：该模型用于实现对超长结构温度应力的全过程数值模拟。
模拟计算模型主要包括网格划分、时间步长、求解算法等。
超长结构温度应力计算模型的研究对于结构的设计和安全运行都具有重要意义。
通过模型分析，可以确定结构在温度变化下的应力分布和变形情况，进而优化结构设计或调整结构参数，以提高结构的强度和稳定性。
除此之外，模型分析还可以为工程实际应用提供有效的指导，同时为结构的维护和检修提供参考和依据。
值得注意的是，超长结构温度应力计算模型的建立需要仔细规划和有效实施。
在模型建立过程中应充分考虑结构的实际情况和应用环境，同时注意数据质量和模型精度的保证。
另外，模型的使用过程中也需要严格控制误差，保证计算结果的可靠性和准确性。
总之，超长结构温度应力计算模型是一项基础性研究工作，对于结构的设计和实际应用都具有重要意义。
构建科学可靠的模型，需要加强理论研究，提高技术水平，同时加强工程实践，积累经验和数据，为未来的发展提供更加稳健的基础。
超长结构温度应力计算探讨精
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。
表1: 常用材料的线膨胀系数αT材料线膨胀系数αT(×10-6/℃轻骨料混凝土7普通混凝土10砌体6~10钢,锻铁,铸铁12不锈钢16铝,铝合金24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结构类型室内或土中露天排架结构装配式100 70框架结构装配式75 50 现浇式55 35剪力墙结构装配式65 40 现浇式45 30挡土墙、地下室墙壁等类结构装配式40 30 现浇式30 20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。
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 ． ＝
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。
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。
混凝土超长结构温度应力分析
混凝土超长结构温度应力分析【摘要】随着建筑结构各种技术的不断进步,建筑新材料、施工新工艺的不断涌现,建筑物裂缝控制的综合集成技术还会不断完善和得到补充,建筑物的裂缝问题会被有效的控制。
温度裂缝是大跨预应力混凝土结构的常见质量病害之一,如果控制措施不当,裂缝可能影响到建筑的耐久性和结构安全。
所以应从原材料、设计和施工等方面来采取有效的措施,最大限度地减少温度裂缝,提高建筑质量。
【关键词】混凝土；超长结构；温度应力分析引言：随着城市建设的不断发展,我国近年来已经建造了很多超长混凝土建筑结构,这些建筑物为了满足功能需要,通常要求不设或者少设温度伸缩缝,实际结构设计常常会突破结构设计规范要求的最大伸缩缝间距,结构设计中便要考虑温度对结构的影响。
如何正确利用该项技术对我国的超长建筑结构进行温度应力分析的技术规范和相关经验还非常有限，我们应继续完善该项技术的分析方法和步骤，总结经验，以大力推广此项新方法，希望可以为我国的建筑事业添砖加瓦。
一、温度应力分析1.温度荷载温度应力计算采用的温度荷载，一般应根据工程所在地的气象统计资料取用。
根据广东省气象局的记录，广州地区1 月最冷，月平均温度9～16℃；7 月最热，月平均温度28～29℃，取月平均温差为16℃。
考虑徐变应力等因素，取温度折减系数为0.3。
输入系统降温4.8℃。
2.简化模型分析为了明确各因素对温度应力的影响，取整体模型中的一跨作为简化模型，如图1所示。
伸缩沟的作用在于，通过其竖板的塑性变形（竖板顶部塑性铰的形成），来释放顶板的温度变形。
分析中，通过调整伸缩沟竖板的厚度来反映其塑性铰的发展程度。
取5 倍弹性转角作为塑性铰，调整竖板厚度h，分别计算竖板厚度h=0、50、100、150、200、250、300mm 时的板温度应力，计算结果如表1 所示。
表1 简化模型计算结果从表1 中可以看出：随着竖板厚度的增加，凹槽处的竖板B、B’和底板C 的应力变化非常小；板A 和A’当竖板厚度为100mm 时应力最小，之后应力逐渐增大；板D 和D’的应力随着竖板厚度的增大而减小；板E 和E’的应力随着竖板厚度的增大而增加。
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。
大面积超长混凝土结构的温度应力分析与设计
２ ２ 温度荷 载 组合 ．
混凝土 的收缩 变形 只能 产生混 凝 土 的拉应 力。与 收缩 应 力
温度应力是随温度 的变化循 环往复 的 ， 有拉应 力 ， 既 也有 压 中， 不断 出现超长 超大混 凝 土结 构 ， 对结 构不设 缝 长度 的要 求 不 同， 且 其抗 压强度 大大超 过其 抗 也越来 越高 。一般地 ， 构越长 ， 结 降温引起 的收缩变 形越 大 ， 束 应力 。由于对 于混凝 土这种材料来说 ， 约 拉 强度 ， 因此在工程 中我们通 常只考虑 当温度下 降时 引起 的混 凝 产生 的拉应力就 越大 ， 由此 产生 的结 构裂 缝就 越多 越宽 。因 而 ，
考虑普通钢筋作用 。 图 ２ 图 ３为地下 １层分别在升温工 况（ ） 降温工况 （ ） ， 。 、 下
由于 自然界 的复 杂性 ， 于 自然 环境 的建 筑结构 的温 度场分 的 楼 板 的 最 大 Ｖ ｎＭｉ ｓ 力 。从 图 ２中 可 以看 出 当 温 度 上 升 时 处 ｏ— ｓ 应 ｅ 布的确定也是很 复杂 的 ， 因此 ， 文 的计 算仅 仅考 虑季 节温 差 和 往往 以混凝土压应 力为 主 ， 本 而从 图 ３的结果 ， 我们不 难 发 现 当温
对本工程而言 ， 构平 面比较复 杂 ， 结 各部 位板 块 的受 约 束情
况均不相同 ， 因此各部 位的温度应力 也不相 同 ， 即使 同一 块板 上 ， 由于各个部位 的混凝土变形相互 制约 ， 温度应 力也 不相 同。要详
１层均为大面积超长混凝土结构 。平面尺寸 为 ３８ ０ｍ× １ ． ７ ． ２ ４２ｍ，
．
６ ・ ８
第３ ８卷 第 ２ １期 ２０ １２ 年 ７ 月
山 西 建 筑
某超长混凝土框架结构办公楼温度应力分析及设计措施
（3）选择合理的材料，优先采取减小水化热的措施，如 选用水化热较低的水泥，在保证混凝土强度的前提下，尽可能 减少水泥用量等。
（4）加强混凝土浇筑后的养护工作，注意保持初浇混凝 土处于湿润状态，浇筑混凝土应选择温度相对较低的时段。
5 结束语 本工程依据YJK软件计算得出的楼板温度应力云图，对局
部温度应力较大处（主要是楼板开洞处、平面不规则处）进行 了适当加强，同时从结构设计、材料、施工等方面提出了减小 温度应力的措施，进一步保证了结构的安全性。此外值得一提 的是，由于温度应力具有一定的复杂性与不确定性，设计人员 应着重关注结构温度应力的变化规律，而不要拘泥于具体的计 算数值，对温度应力的认识需重视概念，加强构造。
6 建筑与装饰2020年12月中
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建筑设计与装饰
图2 办公楼二层楼板升温工况下X向温度应力
图3 办公楼二层楼板降温工况下X向温度应力
分析可知，在升温工况下，楼板以受压为主，最大压应力 0.7Mpa，远小于混凝土的抗压强度标准值；在降温工况下，楼 板拉应力均小于1.1Mpa，亦小于混凝土的抗拉强度标准值。此 外，楼板在局部平面转折处产生温度应力集中，需采取适当的 措施减小温度应力的影响。
1 工程概况
缝。结构长度远远超过国家规范对混凝土结构设置伸缩缝间距
本 工 程 位 于 江 苏 省 溧 阳 市 ， 办 公 楼 单 体 建 筑 除 办 公 的限制规定（规范规定室内环境钢筋混凝土框架结构设置伸缩
区 域 外 合 并 包 含 部 分 商 业 及 餐 饮 功 能 ， 其 平 面 尺 寸 约 为 缝的最大间距为55m），因此该办公楼属于超长混凝土结构。
地下车库超长楼盖温度应力分析
地下车库超长楼盖温度应力分析本工程地下车库东西向最大平面尺寸约为50m,南北向最大平面尺寸约为130m,南北向尺寸远大于规范规定的框架结构伸缩缝最大间距55m的要求，为尽可能减小对建筑功能的影响，未设置伸缩缝。
故在结构计算分析时，需考虑温度作用对结构受力的影响。
一、收缩应力的分析方法目前工程界对超长混凝土结构收缩应力的分析，最常用的方法是将混凝土收缩等效成温度收缩，与最大季节温差相加，作为最不利温差施加于结构，对整个结构进行弹性有限元分析，得到楼面中均匀分布的最大拉应力。
再将该拉应力乘以0.3的徐变应力折减系数，作为结构设计的最终依据。
而《建筑结构荷载规范》(GB50009)规定：混凝土结构分析时，考虑温度作用的结构刚度折减以及混凝土材料的徐变和收缩作用等，可参考有关资料考虑，如《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60)及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62)等。
综合考虑，本工程收缩应力分析与控制分为两个阶段：1主体结构浇筑至后浇带浇筑前(浇筑后60天)，此阶段的收缩应力主要为混凝土的自身收缩、塑形收缩、碳化收缩以及干缩，而温度变化不大，温度应力不明显，同时此时间段存在着混凝土的徐变。
此阶段应力控制主要为后浇带设置以及施工控制。
2.后浇带浇筑时至结构温度变化最大(与后浇带浇筑季节相反)，此阶段混凝土仍存在收缩应力，并伴随着温差引起的温度应力，同时存在着混凝土的徐变。
此阶段的应力控制为计算出考虑徐变的收缩应力，根据计算结果指导设计。
二、温度荷载取值根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)并结合以往工程经验，本工程温度荷载取值如下：根据上表，采用20,-20℃的温差进行温度作用计算（定义为TEMP+、TEMP-工况）。
三、温度作用下计算结果在温度荷载作用下的车库顶板应力分布如下图1〜图2所示：图1地下车库顶板主应力图（升温工况）图2地下车库顶板主应力图（降温工况）由上述计算结果可知：在升温和降温两个工况作用下，地下车库顶板的温度应力较小，绝大部分楼板最大主拉应力小于2.39MPa,小于C40混凝土的抗拉强度标准值，温度作用下混凝土楼板不出现裂缝。
实例分析超长建筑物结构温度应力
实例分析超长建筑物结构温度应力结构温度应力分析采用midas/Gen Ver.800软件进行计算。
图1.1 平面布置简图表1主要结构布置表格柱子800x800/600x600/500x500mm梁400x700/250x600/350x700板100mm/120mm关键词超长结构温度应力温度筋2.气象条件当结构为跨年度施工时，按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附录E 规定辽宁省抚顺市最高温度33℃、最低温度-28℃。
当不跨年时，由于抚顺市离沈阳较近，参考沈阳市地方规范《超长混凝土结构防裂技术规范》（DB2101/TJ013-2013）的规定：表2 沈阳地区月平均气温温度（℃）1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月月平均氣温-11.0 -6.9 1.2 10.2 17 22 24.6 23.6 17.4 9.5 0.3 -7.5最高月平均气温-4.9 -0.9 6.7 16.5 23 27.2 29 28.4 23.6 15.7 5.7 -1.9最低月平均气温-16.2 -12.2 -4.0 4.1 11.2 17.0 20.6 19.3 12.1 4.2 -4.2 -12.23.温差取值由于混凝土的热惰性，短时间内的温度变化不会对结构产生很大影响，温差的取值主要由月平均温度控制。
使用阶段室内温度介于10-25度之间，整个结构处于升温状态，混凝土不产生拉应力，因此温差效应不起控制作用，仅对施工阶段的温差效应进行分析。
施工阶段分析主要考虑地上结构主体合拢后（即温度后浇带封闭以后）至正常使用前的温差工况。
本工程在2014年3月份设计完成，同年地下室施工完毕。
2014年5月份开始施工上部结构，同年6月30日主体完成，同年9月1日开始浇筑后浇带主体合拢，根据表2取地上结构的合拢温度取8月和9月平均月气温的平均值为9月1日的气温，近似取为20℃。
本工程预计2014年11月1日开始采暖投入使用，取10月和11月平均月气温的平均值为11月1日的气温，近似取5℃，因此温差为-15℃。
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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 。
港口科技 ·港口建设
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