超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力的計(jì)算及控制

1、伊新富：現(xiàn)在的PKPM系列的PMSAP已經(jīng)具備進(jìn)行溫度應(yīng)力分析的功能。III具備進(jìn)行溫度應(yīng)力分析的功能。III我談一下對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)用PMSAP計(jì)算要考慮的具體問(wèn)題，望各位多 提意見.砼規(guī)范9.1.3-3規(guī)定：當(dāng)增大伸縮縫間距時(shí)，尚應(yīng)考慮溫度變化 和砼收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。5.3.6條文說(shuō)明:溫度應(yīng)力分析參見水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。 其第11.3.1規(guī)定:鋼筋混凝土框架計(jì)算時(shí),應(yīng)考慮框架封閉時(shí)的 溫度與運(yùn)用期可能遇到的最高或最低多年月平均溫度之間的均 勻溫差。必要時(shí)，考慮結(jié)構(gòu)在運(yùn)用間的內(nèi)外溫差。11.3.3規(guī)定: 分析鋼筋混凝土框架在溫度作用下的內(nèi)力時(shí)，桿件的剛度應(yīng)取用 開裂后的實(shí)際剛度。目前，溫度應(yīng)

2、力可用PMSAP計(jì)算，剛度按王鐵夢(mèng):工程結(jié)構(gòu)裂縫 控制折減為0.250.3,但折減后對(duì)其它所有的工況都有影響， 水平位移增大幾倍，所以計(jì)算時(shí)直接把溫差折減到0.3倍，剛度 不折減，以方便和豎向，水平荷載組合；組合系數(shù)按樊小卿：溫 度作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取1.3（分項(xiàng)系數(shù)）X0.6（組合系數(shù)）。溫度應(yīng)力計(jì)算III溫度應(yīng)力計(jì)算III1、構(gòu)筑物抗震規(guī)范，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（沈祖炎等編寫）煙囪設(shè) 計(jì)規(guī)范等都把溫度荷載作為可變荷載。2、溫度荷載效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)等于1.0,組合系數(shù)取1.0。鋼筋及 混凝土材料特性有所改變（常溫下基本上沒變）；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手 冊(cè)特別說(shuō)明，當(dāng)溫度荷載與其他荷載組合時(shí)，鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 可

3、提高25%。煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范限制混凝土最高溫度不大于150度。3、僅考慮大氣溫度變化的計(jì)算溫度差值（摘自鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)）1）采暖房屋2535度2）非采暖房屋：北方地區(qū)3545度；中部地區(qū)2535度； 南方地區(qū)2025度3）熱加工車間約40度4）露天結(jié)構(gòu)：北方地區(qū)5560度；南方地區(qū)4550度4、詳細(xì)的溫度差可參考民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范GB50176-93該工程是一個(gè)非常大的平面尺寸了，建議至少設(shè)后澆帶三道以上 才行。1、現(xiàn)在的PKPM系列的PMSAP已經(jīng)具備進(jìn)行溫度應(yīng)力分析的功 能。PMSAP采用有限元計(jì)算溫度應(yīng)力，構(gòu)件的溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的 變形、內(nèi)力的影響將等效為某種荷載的影響。具體的技術(shù)分析和 操

4、作功能參見PMSAP手冊(cè)。但是，這些計(jì)算都是在我們用戶自定 義溫度場(chǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以我們要首先了解以下的一些基本 概念。2、溫度對(duì)結(jié)構(gòu)的作用首先是個(gè)熱傳導(dǎo)問(wèn)題，只有當(dāng)構(gòu)件變形 受約束，溫度作用才以力的形式表現(xiàn)出來(lái)，才產(chǎn)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。 所以，導(dǎo)熱狀況不同，約束內(nèi)力計(jì)算結(jié)果差異明顯，要特別注意 導(dǎo)熱計(jì)算正確與否將直接影響結(jié)構(gòu)計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性。3、建筑物的環(huán)境溫度由空氣溫度加上太陽(yáng)熱輻射在建筑物表 面產(chǎn)生的日照溫度組成。要注意的是，建筑物的表面溫度通常與 空氣溫度不相同；而因?yàn)槿照站哂蟹较蛐院椭苯有?，所以，日?溫度對(duì)建筑物來(lái)說(shuō)是一個(gè)非均勻分布的溫度場(chǎng)。4、要明確的是，外部溫度最高時(shí)構(gòu)件

5、溫度不是最高；當(dāng)構(gòu)件 溫度最高時(shí)外部溫度早就降了下來(lái)。所以，就必然存在一個(gè)溫度 變化周期的取值問(wèn)題。因?yàn)槿∷矔r(shí)溫度作為環(huán)境溫度來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu) 溫度作用的分析是不必要的；溫度波動(dòng)周期取得短，分析得可靠 度就相對(duì)較高，這一點(diǎn)也是明顯得；所以，溫度作用分析時(shí)溫度 變化周期以日為宜。5、室外空氣溫度夏季取30年一遇最高日平均溫度，冬季取 30年一遇最低日平均溫度。使用階段室內(nèi)空氣溫度夏季取空調(diào) 設(shè)計(jì)溫度，冬季取采暖設(shè)計(jì)溫度。計(jì)算日照溫度時(shí)，夏季太陽(yáng)輻 射照度計(jì)算取日照時(shí)段太陽(yáng)輻射的平均值。構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的初始溫 度取成型時(shí)環(huán)境空氣溫度。6、由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面通常有砂漿層、裝飾面層，屋面構(gòu)件上 往往鋪設(shè)保溫隔熱及

6、防水層，所以要求解構(gòu)件截面內(nèi)的溫度分 布，首先應(yīng)知道在環(huán)境溫度作用下，經(jīng)多層材料的熱傳導(dǎo)后，構(gòu) 件受力部分界面上的溫度。7、在截面設(shè)計(jì)時(shí)，由于溫度作用是個(gè)緩慢的實(shí)施過(guò)程，因此 考慮徐變變形引起的構(gòu)件應(yīng)力松弛，應(yīng)力松弛系數(shù)建議取0.3。 另外，要注意，荷載組合時(shí)的分項(xiàng)系數(shù)的合理取值，具體可參考 文獻(xiàn)1。8、結(jié)構(gòu)約束的相對(duì)性。溫度作用對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的直接影響是變 形。顯然，地下、地上的溫度變形是不一樣。在結(jié)構(gòu)整體工作下， 變形協(xié)調(diào)通過(guò)豎向構(gòu)件來(lái)完成。這一協(xié)調(diào)過(guò)程實(shí)質(zhì)就是變形變化 量小的地下部分約束了地上部分的溫度變形，因此，這種約束是 相對(duì)的。9、溫度作用影響的可控性?？刂茰囟茸饔玫挠绊?，就是要首 先

7、減小溫度變形，著眼點(diǎn)應(yīng)是控制結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度或結(jié)構(gòu)工作溫度變化 量。對(duì)于超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，可以利用后澆帶來(lái)實(shí)現(xiàn)。10、由于溫度計(jì)算的復(fù)雜性以及模型簡(jiǎn)化的相對(duì)性，所以計(jì)算 結(jié)果更多的是參考作用，構(gòu)造措施和正確施工更為重要。正如基 坑現(xiàn)在越來(lái)越重視信息化施工一樣，對(duì)于溫度應(yīng)力，實(shí)際的測(cè)試 結(jié)果我想應(yīng)該具有更大的說(shuō)服力。以下是一個(gè)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)（156mX16m，且兩端16米范圍內(nèi)各加寬成34米）無(wú)縫設(shè)計(jì)后進(jìn)行實(shí)地測(cè)試后的一些重要結(jié)論（詳參考文獻(xiàn)4）：11、對(duì)于無(wú)縫超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)變形而言，溫度引起的結(jié)構(gòu)變形占很大 的比例，是起控制作用的主要因素，在結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)時(shí)不能忽略 溫度因素。12、結(jié)構(gòu)非預(yù)應(yīng)力鋼筋中溫度應(yīng)力的變化，根據(jù)本次測(cè)試的結(jié) 果，一般年度變化量小于40Mpa，這樣的應(yīng)力變化對(duì)于普通的非 預(yù)應(yīng)力鋼筋是可以接受的。13、在該工程中，采取了很多的技術(shù)構(gòu)造措施來(lái)減少溫度作用 對(duì)結(jié)構(gòu)造成的不利影響。比如，設(shè)置控制溫度應(yīng)力的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng) 力鋼筋，采用較好的保溫隔熱措施，確實(shí)起到了良好的效果，使 得鋼筋中溫度應(yīng)力的變化量較小，保證了結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期使用的安全性 和耐久性。14、溫度變化引起的應(yīng)力有一定的滯后性。比如，溫度最高的 月份是8月，但應(yīng)力峰值一般在9月。15、在今后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有必要考慮立面不同輻射的影響， 進(jìn)行配筋或構(gòu)造設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力和或變形。參考文獻(xiàn)：1、 樊小卿。溫度作用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。建筑