天津西站超長混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力分析.pdf

《天津西站超長混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、第3期(總第146期)2010年6月中圄千盛暑稚CHINAMUNICIPALENGINEERINCNo．3(SeriaINo．146)Jun．2010天津西站超長混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力分析鄭振鵬(上海市城市建設(shè)設(shè)計研究院，上海200125)摘要：溫度應(yīng)力是超長混凝土框架結(jié)構(gòu)需要考慮的重要問題。結(jié)合天津西站T程設(shè)計．介紹了混凝土結(jié)構(gòu)溫度荷載的取值方法．采用有限元軟件MIDAS／GenX'J"．天津西站北廣場出租車蓄車場超長結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)進行了分析，提出了相應(yīng)的措施。關(guān)鍵詞：超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；溫差；溫度應(yīng)力中圖分類號：TU398文獻標識碼：A文章編號：10

2、04—4655(2010)03—0084—02基于功能和外觀上的需要．許多大型公共建筑結(jié)構(gòu)需增大伸縮縫間距甚至不設(shè)縫．致使整個結(jié)構(gòu)單體平面尺寸日益增大．100m以上不設(shè)縫的結(jié)構(gòu)日漸增多，形成了超長、超大建筑物。如果這類建筑物采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)．尺度超過了GB50010—2005《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》所規(guī)定的伸縮縫最大間距要求．就不應(yīng)忽視此類結(jié)構(gòu)在使朋階段的溫度效應(yīng)。因此。設(shè)計時必須認識超長結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力分布特點，才能做出合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計。1工程概況天津兩站北廣場出租車停車場為2層混凝土結(jié)構(gòu)?？v向柱距除兩跨為21m與24in外．其余均為12m，橫向柱距

3、均為12m：結(jié)構(gòu)縱向長度198m，橫向長度62．65m。停車場地下一層稱為“底層”，頂板以下不設(shè)伸縮縫。其縱、橫向長度均超過GB50010--2005《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中伸縮縫最大間距55m的規(guī)定。地上一層稱為“頂層”。頂板設(shè)置3條伸縮縫，整個頂板分為4部分。最大長度為114m。2溫度作用取值2．1季節(jié)溫差季節(jié)溫差是指混凝土澆注成形階段的施丁溫度(對于設(shè)有后澆帶的T程取后澆帶封堵時的溫度)與后期各個階段溫度的差值。具體可按式(1)計算?！髫?‰(死。)一To(1)式中：氣為最熱月平均氣溫；％。為最冷月平均氣溫；死為混凝土澆注成形時的平均溫度。按

4、最不利情況．成形在夏季(或者冬季)的結(jié)構(gòu)。將會在半年后的冬季(或夏季)產(chǎn)生最大的季節(jié)溫差。根據(jù)天津地區(qū)的氣象資料，夏季(7月)最收稿日期：2010-03--0184熱月平均氣溫為26．6oC。冬季(1月)最冷月平均氣溫為一3．5℃，最不利季節(jié)溫差：△兀=一30．1K。2．2混凝土收縮當量溫差混凝土內(nèi)部的水分蒸發(fā)可引起混凝土的體積收縮。這種收縮過程是南表及里逐步發(fā)展的。當混凝土內(nèi)溫度不均勻時．收縮變形也不均勻。而且內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致混凝土開裂。因此。在計算混凝土的溫度應(yīng)力時必須考慮這個收縮因素。為了便于計算?？蓪⑹湛s變形值換算成“收縮當量溫差”。即將

5、收縮產(chǎn)生的變形折算成引起混凝土相同變形所需的溫度?；炷潦湛s變形由式(2)計算?！辏?f)=80M(1一e枷“)(2)式中：f為齡期，取180d：8叻標準狀態(tài)下的極限收Y縮，可取80=3．24X10-4：M為考慮各種非標準條件r的修正系數(shù)，本工程取值1．01。經(jīng)計算，￡，(180)=Z73X10_4?；炷恋氖湛s量換算成相當?shù)臏囟冉档椭担畡t成為混凝土的收縮當量溫差△乃。△乃=_￡，(t)／a=一273X1071．0×10{=—27．3K．其中Ot=1．0X10-5K一1為混凝土的溫度線膨脹系數(shù)。2．3綜合溫差實際計算框架結(jié)構(gòu)的溫度效應(yīng)時。還應(yīng)考慮剛

6、度折減系數(shù)和松弛系數(shù)．1)剛度折減系數(shù)。因為混凝土材料的彈塑性，實際混凝土結(jié)構(gòu)在垂直、水平荷載作用下，應(yīng)當考慮混凝土塑性及裂縫的影響．梁柱的抗彎剛度應(yīng)乘以一個折減系數(shù)．本工程取0．85。2)松弛系數(shù)。對于季節(jié)溫差。因為它是一個長期緩慢的作用過程，是與時間有關(guān)的變量，因此必須考慮徐變的影響。按彈性計算的溫差應(yīng)力應(yīng)乘以徐變應(yīng)中圄千跋譬存鄭振鵬：天津西站超長混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力分析2010年第3期力松弛系數(shù)來修正應(yīng)力計算值。松弛系數(shù)H(t，丌)=0．3～0．5，本工程取0．4。由于結(jié)構(gòu)計算按彈性連續(xù)假定，為計算方便，可先將上述溫差乘以剛度折減系數(shù)和松弛系數(shù)

7、作為計算綜合溫差。再進行結(jié)構(gòu)的彈性分析。本工程最不利溫差：△丁=(_3Q1—27．3)×0．85x0．4=一19．5K。3溫度應(yīng)力有限元分析3．1有限元計算模型對于超長結(jié)構(gòu)．溫度應(yīng)力在板平面內(nèi)的分布非常復(fù)雜。本工程溫度應(yīng)力計算采用有限元分析軟件MIDAS／Gen。其中梁柱采用梁單元，剪力墻采用墻單元．樓面采用板單元。在有限元模型中。把鋼筋混凝土視為各項同性均質(zhì)材料．計算模型材料選用線彈性體系．結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)設(shè)置為0oC．不計人重力荷載和外荷載的影響．僅分析溫度變化對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響．取綜合溫差△仁一19．5K。其他設(shè)計參數(shù)取值為：混凝土強度C40。彈性

8、模量32500MPa．泊松比02，質(zhì)量密度2700k蜀／m3，溫度線膨脹系數(shù)1．0X10-5Kq。有限元模型如圖l所示。圖