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1、混凝土超長結構溫度應力分析【摘要】隨著建筑結構各種技術的不斷進步，建筑新材料、施工新工藝的不斷涌現(xiàn)，建筑物裂縫控制的綜合集成技術還會不斷完善和得到補充，建筑物的裂縫問題會被有效的控制。溫度裂縫是大跨預應力混凝土結構的常見質量病害之一，如果控制措施不當，裂縫可能影響到建筑的耐久性和結構安全。所以應從原材料、設計和施工等方面來采取有效的措施，最大限度地減少溫度裂縫，提高建筑質量?！娟P鍵詞】混凝土；超長結構；溫度應力分析引言：隨著城市建設的不斷發(fā)展，我國近年來已經建造了很多超長混凝土建筑結構，這些建筑物為了滿足功能需
2、要，通常要求不設或者少設溫度伸縮縫,實際結構設計常常會突破結構設計規(guī)范要求的最大伸縮縫間距，結構設計中便要考慮溫度對結構的影響。如何正確利用該項技術對我國的超長建筑結構進行溫度應力分析的技術規(guī)范和相關經驗還非常有限，我們應繼續(xù)完善該項技術的分析方法和步驟，總結經驗，以大力推廣此項新方法，希望可以為我國的建筑事業(yè)添磚加瓦。一、溫度應力分析1.溫度荷載溫度應力計算采用的溫度荷載，一般應根據(jù)工程所在地的氣象統(tǒng)計資料取用。根據(jù)廣東省氣象局的記錄，廣州地區(qū)1月最冷，月平均溫度9?16°C;7月最熱，只平均溫度28?29°
3、C,取月平均溫差為16°C?？紤]徐變應力等因素，取溫度折減系數(shù)為0.3。輸入系統(tǒng)降溫4.8°C。2.簡化模型分析為了明確各因素對溫度應力的影響，取整體模型中的一跨作為簡化模型，如圖1所示。伸縮溝的作用在于，通過K豎板的塑性變形（豎板頂部塑性鉸的形成），來釋放頂板的溫度變形。分析中，通過調整伸縮溝豎板的厚度來反映艽塑性鉸的發(fā)展程度。取5倍彈性轉角作為塑性鉸，調整豎板厚度h,分別計算豎板厚度h=0、50、100、150、200、250、300mm吋的板溫度應力，計算結果如表1所zjo表1簡化模型計算結果從表1中可
4、以看出：隨著豎板厚度的增加，凹槽處的豎板B、B’和底板C的應力變化非常?。话錋和A’當豎板厚度為100mm時應力最小，之后應力逐漸增大；板D和D’的應力隨著豎板厚度的增大而減?。话錏和E’的應力隨著豎板厚度的增大而增加。當豎板厚h≤200mm時，頂板所承受的溫度應力最大值<2.5Mpa。混凝土的抗拉強度設計值（C35）為1.57MPa，根據(jù)工程經驗，添加聚丙烯纖維后的混凝土，其抗拉強度可提高約l.OMPa。因此當豎板的厚度為200mm吋，頂板溫度應力即
5、可滿足抗裂要求。1.整體模型分析為考慮溫度應力對整體結構的影響，建整體計算模型如圖2所示。對整體模型進行設置伸縮凹槽和不設伸縮凹槽的對比計算分析，分析發(fā)現(xiàn)：當整體計算模型不設置伸縮凹槽吋，頂板溫度應力均大于2.5MPa，其中豎板邊的應力最大，為σmax=5.16Mpa。板溫度應力分布如圖3所示。設置伸縮凹槽后，整體模型計算的應力等值線圖如圖4所示。結果顯示：設置伸縮凹槽后，頂板的溫度應力均降至2.5MPa以下，但是與側墻相接處的凹槽端部溫度應力最大，最大值σmax=9.79Mpa。究其原
6、因，由于側墻抗側剛度較大，對位移奮較大的約束作用，致使凹槽處與側墻連接處溫度應力無法釋放，從而產生了應力集中。為了降低側墻對溫度應力的影響，將凹槽處的墻沿著凹槽分縫，如圖5所示。對側墻沿凹槽進行分縫以后，板的溫度應力分布如圖6所示。由圖6可見，側墻分縫以后，凹槽處的溫度應力顯著降低，冇高差的豎板處應力為1.43Mpa，頂板的應力分布比較均勻，為1.78Mpa左右。變化凹槽處豎板的厚度，計算板的溫度應力，結果如表2所示。表2整體模型對比表2和表1的結果發(fā)現(xiàn)，無論是簡化模型還是整體模型，當豎板厚度不大于200mm吋
7、，頂板的溫度應力均小于2.5MPa，滿足抗裂要求。二、超長結構溫度應力控制措施超長結構設計中可采用的主要措施總結如下：1.選擇合理的結構布置形式是首要問題，它決定了建筑是否先天不足。應采用對稱均勻的結構布置，避免構件之間協(xié)調變形的內力過大。應盡量減小結構的抗側力剛度和剪力墻的數(shù)量，避免將剪力墻等側移剛度較大的構件布置在結構的端部，但剪力墻的設置要受到多種因素的制約，如建筑平面的限制、結構抗震的需要、正常使用狀態(tài)對結構變形的要求等都會與減小溫度作用的剪力墻設置原則發(fā)生沖突，如何協(xié)調各種矛盾，盡量兼顧各方面的要求，
8、是設計中的首要任務。2.合理確定結構所承受的溫差作用，盡可能減小溫度對結構可能造成的影響;同吋應選擇奮效的結構計算程序，最好是精度較高的奮限元計算程序，不能采用桿系計算程序，應能考慮樓板參與整體計算。實際工程的設計中，在計算的基礎上合理設計才能保證結構的安全可靠。3.為避免溫度收縮的影響，可采用設置后澆帶的做法或選擇適當?shù)呐驖q劑以減小收縮對結構的影響。由于設置后澆帶后，后澆帶封堵的吋間
