PMSAP溫度應(yīng)力分析（教學(xué)課件）

結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)2021/8/231精品PPT模板基準(zhǔn)溫度場(chǎng)T0(x,y,z)基準(zhǔn)溫度場(chǎng)的定義： 在不考慮任何荷載的情況下，結(jié)構(gòu)在某溫度場(chǎng)T0(x,y,z)作用下處于自平衡狀態(tài)，如果結(jié)構(gòu)的當(dāng)前構(gòu)型與其初始設(shè)計(jì)構(gòu)型完全相同(點(diǎn)點(diǎn)重合)，則稱T0(x,y,z)為該結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)溫度場(chǎng)。結(jié)構(gòu)在基準(zhǔn)溫度場(chǎng)作用下：1）相對(duì)于初始構(gòu)型沒有任何變形；2）所有構(gòu)件均不產(chǎn)生內(nèi)力或應(yīng)力?；鶞?zhǔn)溫度場(chǎng)在理論上是存在且唯一的2021/8/232精品PPT模板基準(zhǔn)溫度場(chǎng)T0(x,y,z)對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)，其基準(zhǔn)溫度場(chǎng)T0(x,y,z)可以近似取為混凝土的終凝溫度場(chǎng)。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)，如果在建造期間不產(chǎn)生裝配應(yīng)力，或者即便有裝配應(yīng)力但在本次分析中不考慮，則結(jié)構(gòu)建造期的溫度場(chǎng)即可取為基準(zhǔn)溫度場(chǎng)。2021/8/233精品PPT模板基準(zhǔn)溫度場(chǎng)T0(x,y,z)如果鋼結(jié)構(gòu)中存在顯著的裝配誤差、裝配應(yīng)力，并需要用等效溫差場(chǎng)進(jìn)行模擬，則在確定基準(zhǔn)溫度場(chǎng)時(shí)，應(yīng)計(jì)入裝配誤差的影響。比如一根初始設(shè)計(jì)長度為L的鋼桿件，因?yàn)橹圃煺`差，實(shí)際長度為L+ΔL，換算成等效基準(zhǔn)溫度的增量為：

或者說，為考慮此裝配應(yīng)力，基準(zhǔn)溫度還應(yīng)疊加上該溫度增量2021/8/234精品PPT模板基準(zhǔn)溫度場(chǎng)T0(x,y,z)對(duì)于鋼-砼混合結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)部分和混凝土結(jié)構(gòu)部分的基準(zhǔn)溫度場(chǎng)分別按照鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)確定。2021/8/235精品PPT模板溫差場(chǎng)外部外部外部內(nèi)部內(nèi)部2021/8/236精品PPT模板溫差場(chǎng)外圍梁、柱、墻溫差2021/8/237精品PPT模板溫差場(chǎng)頂層屋面梁、板溫差2021/8/238精品PPT模板溫差場(chǎng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件溫差2021/8/239精品PPT模板砼收縮的當(dāng)量溫差場(chǎng)砼在齡期t的收縮應(yīng)變砼收縮的當(dāng)量溫差場(chǎng)

2021/8/2310精品PPT模板溫度應(yīng)力調(diào)整及組合因溫度應(yīng)力分析采用的是瞬態(tài)彈性方法1）為考慮砼的徐變應(yīng)力松弛

砼構(gòu)件的溫度內(nèi)力可以乘以折減系數(shù)0.3

鋼構(gòu)件不折減2021/8/2311精品PPT模板溫度應(yīng)力調(diào)整及組合2）為考慮砼構(gòu)件裂縫引起的剛度退化砼構(gòu)件的剛度可以乘以折減系數(shù)0.85鋼構(gòu)件不折減

2021/8/2312精品PPT模板溫度應(yīng)力調(diào)整及組合溫度效應(yīng)的組合貢獻(xiàn)正常組合的附加項(xiàng)：2021/8/2313精品PPT模板溫度梯度所謂溫度梯度，指的是溫度場(chǎng)在構(gòu)件截面方向的變化率。它在數(shù)值上等于構(gòu)件內(nèi)外（對(duì)柱）或者上下（對(duì)梁、板）表面的溫差與截面高度（或厚度）的比值。溫度梯度產(chǎn)生局部的附加彎矩，結(jié)構(gòu)的頂層及外周構(gòu)件往往存在明顯的溫度梯度。2021/8/2314精品PPT模板溫差對(duì)結(jié)構(gòu)的豎向錯(cuò)動(dòng)效應(yīng)內(nèi)外構(gòu)件的溫差不一致，造成結(jié)構(gòu)的豎向錯(cuò)動(dòng)變形一般頂部的若干層連接內(nèi)筒與邊柱的框架梁，會(huì)產(chǎn)生較大的錯(cuò)動(dòng)彎矩和剪力底部若干層豎向構(gòu)件（柱和墻）的軸力會(huì)出現(xiàn)明顯的重分配（有的構(gòu)件軸壓比增大，有的構(gòu)件軸壓比減?。?021/8/2315精品PPT模板溫差對(duì)結(jié)構(gòu)的豎向錯(cuò)動(dòng)效應(yīng)錯(cuò)動(dòng)彎矩明顯軸力重分配明顯2021/8/2316精品PPT模板溫差對(duì)結(jié)構(gòu)的豎向錯(cuò)動(dòng)效應(yīng)針對(duì)溫差引起的豎向錯(cuò)動(dòng)效應(yīng)，在設(shè)計(jì)上對(duì)于頂部幾個(gè)樓層的框架梁，配筋應(yīng)該適當(dāng)加強(qiáng)；對(duì)底部幾個(gè)樓層的柱和墻，軸壓比應(yīng)適當(dāng)從嚴(yán)控制，以避免溫度效應(yīng)引起的軸壓比超限?？梢酝ㄟ^對(duì)“外表構(gòu)件”做好“隔熱”措施，以減小結(jié)構(gòu)的外表構(gòu)件溫度與結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件溫度的差值。2021/8/2317精品PPT模板溫差對(duì)結(jié)構(gòu)的水平伸縮效應(yīng)由于水平構(gòu)件（梁、板）的伸縮受到豎向構(gòu)件（柱或墻）的約束，引發(fā)結(jié)構(gòu)的水平伸縮效應(yīng)。哪里約束強(qiáng)，哪里溫度應(yīng)力大，這是特點(diǎn)，比如：結(jié)構(gòu)下部樓層的梁、板存在較大的軸拉或者軸壓力，設(shè)計(jì)時(shí)宜考慮偏拉。距離較近的兩個(gè)剪力墻筒體之間的連接構(gòu)件，溫度應(yīng)力顯著。對(duì)均勻的結(jié)構(gòu)平面，平面中部構(gòu)件的溫度應(yīng)力顯著引發(fā)筒體和框架柱明顯的彎矩和剪力2021/8/2318精品PPT模板溫差對(duì)結(jié)構(gòu)的水平伸縮效應(yīng)強(qiáng)筒體之間的水平構(gòu)件，溫度應(yīng)力顯著2021/8/2319精品PPT模板溫差對(duì)結(jié)構(gòu)的水平伸縮效應(yīng)均勻結(jié)構(gòu)平面的中部，溫度應(yīng)力顯著2021/8/2320精品PPT模板溫差對(duì)結(jié)構(gòu)的水平伸縮效應(yīng)減小水平伸縮效應(yīng)的措施

1）砼低溫入模，低溫養(yǎng)護(hù)，盡量降低砼的終凝溫度

2）設(shè)置后澆帶(40m左右)，避開砼收縮應(yīng)變的高峰發(fā)展期，從而有效釋放大部分的收縮應(yīng)力（最好60d后澆筑后澆帶，不少于30d）

3）通過高濕度養(yǎng)護(hù)、減小水灰比和水泥用量、改善水泥和砂石骨料的質(zhì)量、適當(dāng)提高配筋率，均可減小砼的收縮應(yīng)變

4）改善使用環(huán)境

2021/8/2321精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析溫度應(yīng)力分析是PMSAP程序的一個(gè)特色PMSAP具有較為完善的溫度應(yīng)力分析功能，對(duì)多高層建筑中的梁、柱、支撐、剪力墻和樓板，均可計(jì)算其溫度內(nèi)力及變形，并且可以把溫度內(nèi)力考慮到構(gòu)件配筋設(shè)計(jì)中。2021/8/2322精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析溫度效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響在實(shí)際工程中經(jīng)常會(huì)遇到，可以按照前面講過的方法在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中定量考慮；但由于準(zhǔn)確確定溫差場(chǎng)的困難性，以及混凝土實(shí)際存在的收縮徐變、微裂縫發(fā)展等復(fù)雜情況，很多時(shí)候通過在構(gòu)造上采取措施，來避免溫度應(yīng)力的不利影響。但即便是構(gòu)造上的定性的考慮，也需要設(shè)計(jì)者對(duì)結(jié)構(gòu)在溫度作用下產(chǎn)生的變形和內(nèi)力有一個(gè)整體的、趨勢(shì)上的把握，以明確結(jié)構(gòu)上溫度應(yīng)力集中的部位，從而有的放矢的采取措施。2021/8/2323精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析溫度應(yīng)力的計(jì)算一般包括兩個(gè)方面：（1）按照熱傳導(dǎo)理論，根據(jù)彈性體的熱學(xué)性質(zhì)、內(nèi)部熱源、邊界條件、初始條件，計(jì)算彈性體內(nèi)各點(diǎn)在各瞬時(shí)的溫度，也即：決定溫度場(chǎng)。在PMSAP中，我們不考慮這個(gè)問題，溫度場(chǎng)需要由用戶定義。2021/8/2324精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析（2）溫度場(chǎng)知道以后，按照熱彈性力學(xué)的理論，根據(jù)各物質(zhì)點(diǎn)的溫度變化求解其溫度應(yīng)力，也即：決定應(yīng)力場(chǎng)，這是PMSAP要著重解決的問題。2021/8/2325精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析PMSAP采用有限元法計(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，或者說，任給一種溫度變化，一定存在一種荷載，二者對(duì)結(jié)構(gòu)的變形、內(nèi)力的影響完全一樣，這種荷載就稱為“等效荷載”。這樣看來，如果能夠?qū)⒏鞣N構(gòu)件的溫度變化的等效荷載計(jì)算出來，接下來的分析就與通常的分析完全一樣了，所以說溫度應(yīng)力的分析，關(guān)鍵是要把各種構(gòu)件溫度變化的等效荷載弄清楚。2021/8/2326精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析一維桿件的溫度等效荷載對(duì)一維桿件，首先定義它的局部坐標(biāo)系，局部系的x軸定義為桿軸,y軸和z軸定義為截面的兩個(gè)主慣性軸。瞬時(shí)溫度場(chǎng)在局部系中的分布函數(shù)可以一般地表達(dá)為：T=f(x,y,z)。一般而言，自由桿件在T=f(x,y,z)的作用下將同時(shí)發(fā)生伸縮和彎曲。在PMSAP中，我們考慮一種最常用的溫度分布：溫度在同一截面上不變化，只沿著桿軸線變化，也即T=g(x),這種溫度分布將使自由桿件只發(fā)生伸縮。2021/8/2327精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析設(shè)溫度沿桿軸線性變化：等效荷載2021/8/2328精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析二維殼元的溫度等效荷載以三角形殼元為例進(jìn)行說明。設(shè)三角殼所在平面為xy面，法線為z軸，同桿件一樣，我們只考慮形如：T=f(x,y)的溫度場(chǎng)，這種溫度場(chǎng)不使自由殼元發(fā)生彎曲，只使之發(fā)生伸縮。設(shè)三角殼的溫度分布為：

其中：是面積坐標(biāo)，2021/8/2329精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析等效荷載（等效體力部分）2021/8/2330精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析等效荷載（等效面力部分）2021/8/2331精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析步驟1）用PMCAD或者STS-1建立結(jié)構(gòu)模型。2）進(jìn)入PKPM的“PMSAP”主菜單，然后進(jìn)入“補(bǔ)充建?！?，點(diǎn)取“溫度荷載”菜單，在此定義各個(gè)樓層的各節(jié)點(diǎn)的溫度變化值。3）執(zhí)行“接PM生成PMSAP數(shù)據(jù)”4）進(jìn)入“參數(shù)補(bǔ)充及修改”菜單，點(diǎn)取“參數(shù)修改-〉總信息”，按照需要修改“溫度荷載參數(shù)”，包括砼構(gòu)件效應(yīng)折減系數(shù)，溫度荷載組合系數(shù)，彈性模量折減系數(shù)等。5）執(zhí)行“結(jié)構(gòu)分析與配筋計(jì)算”6）進(jìn)入“分析結(jié)果的圖形顯示”察看計(jì)算結(jié)果，包括溫度荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形、構(gòu)件內(nèi)力以及考慮了溫度荷載組合的構(gòu)件配筋結(jié)果。2021/8/2332精品PPT模板全樓定義彈性膜2021/8/2333精品PPT模板指定節(jié)點(diǎn)溫差2021/8/2334精品PPT模板2021/8/2335精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析注意事項(xiàng)PMSAP溫度應(yīng)力分析注意事項(xiàng)：1）所有樓板均應(yīng)定義成彈性膜2）剪力墻應(yīng)采用細(xì)分模型3）混凝土構(gòu)件的溫度效應(yīng)宜指定折減系數(shù),一般取為0.3如果用溫度模擬砼收縮，應(yīng)作為一個(gè)獨(dú)立工況，且相應(yīng)溫度工況的屬性應(yīng)指定為“砼收縮”5)如果用溫度模擬預(yù)應(yīng)力張拉，也應(yīng)作為一個(gè)獨(dú)立工況，且相應(yīng)溫度工況的屬性應(yīng)指定為“預(yù)應(yīng)力”2021/8/2336精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析注意事項(xiàng)6）軟件會(huì)自動(dòng)增加溫度工況的組合。不考慮溫度前n種工況，考慮后變?yōu)?n種。用戶可以調(diào)節(jié)地震、風(fēng)與溫度組合時(shí)的組合系數(shù)。7）溫度對(duì)“砼梁”產(chǎn)生的軸向拉壓力，pmsap會(huì)自動(dòng)按照偏心受拉或偏心受壓進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。8）溫度對(duì)“砼板”產(chǎn)生的軸向拉力，pmsap會(huì)自動(dòng)按照偏心受拉進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，但不考慮軸壓力。9）溫度對(duì)“砼柱”、“砼墻”和“所有鋼構(gòu)件”產(chǎn)生的所有內(nèi)力，pmsap均會(huì)自動(dòng)考慮到截面設(shè)計(jì)或驗(yàn)算中。2021/8/2337精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析注意事項(xiàng)10）pmsap提供的砼彈性模量折減系數(shù)，會(huì)影響到恒、活、風(fēng)、地震、溫度等各種工況的計(jì)算，可以利用該功能進(jìn)行構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)，但注意：不能作為位移控制的依據(jù)。2021/8/2338精品PPT模板PMSAP溫度應(yīng)力分析

溫度引起的梁、柱彎矩圖2021/8/2339精品PPT模板9、人的價(jià)值，在招收誘惑的一瞬間被決定。03-2月-2303-2月-23Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。***2/3/20234:38:34PM11、人總是珍惜為得到。03-2月-23**Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請(qǐng)。***Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯(cuò)的事來懲罰自己。03-2月-2303-2月-23**03February202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月2023**03-2月-2315、一個(gè)人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。。二月23*03-2月-23*03February202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。**2/3/202317、一個(gè)人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。***03-2月-23謝謝大家2021/8/2340精品PPT模板9、人的價(jià)值，在招收誘惑的一瞬間被決定。03-2月-2303-2月-23Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。***2/3/20234:38:34PM11、人總是珍惜為得到。03-2月-23**Feb-2303-Feb-2312、