超長結(jié)構(gòu)計算溫度應(yīng)力對設(shè)計結(jié)果的影響

1、 超長結(jié)構(gòu)計算溫度應(yīng)力對設(shè)計結(jié)果的影響 摘要：根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范gb 50009-2012，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)首先采取有效構(gòu)造措施來減少或消除溫度作用效應(yīng)，如設(shè)置結(jié)構(gòu)的活動支座或節(jié)點、設(shè)置溫度縫、采用隔熱保溫措施等。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在溫度作用和其他可能組合的荷載共同作用下產(chǎn)生的效應(yīng)（應(yīng)力或變形）可能超過承載能力極限狀態(tài)或正常使用極限狀態(tài)時，比如結(jié)構(gòu)某一方向平面尺寸超過伸縮縫最大間距或溫度區(qū)段長度、結(jié)構(gòu)約束較大、房屋高度較高等，結(jié)構(gòu)設(shè)計中一般應(yīng)考慮溫度作用。本文將通過具體工程分析對比超長結(jié)構(gòu)考慮了溫度應(yīng)力后鋼筋用量的變化。關(guān)鍵詞：溫度應(yīng)力；超長結(jié)構(gòu)；鋼筋用量一、工程概況某酒店地下車庫，單層層高4.

2、5m,長x寬：81.6x36.6，未設(shè)縫。所處場地抗震設(shè)防烈度為8度（0.20g）第三組?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)，樓板采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板。框架抗震等級為二級，剪力墻抗震等級為一級。結(jié)構(gòu)平面圖見下圖。2. 溫度應(yīng)力計算1. 基本氣溫氣溫是指在氣象臺站標(biāo)準(zhǔn)百葉箱內(nèi)測量所得按小時定時記錄的溫度?；練鉁馗鶕?jù)當(dāng)?shù)貧庀笈_站歷年記錄所得的最高溫度月的月平均最高氣溫值和最低溫度月的月平均最低氣溫值資料，經(jīng)統(tǒng)計分析確定。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范gb 50009-2012附錄e.5可查出工程項目所在地50年重現(xiàn)期的月平均最高氣溫tmax和月平均最低氣溫tmin。2. 溫度應(yīng)力的計算整體結(jié)構(gòu)分析軟件：盈建科結(jié)構(gòu)計算軟件

3、。根據(jù)計算軟件，程序假定采用桿件截面均勻受溫、均勻伸縮的溫度荷載加載方式。在桿件兩端節(jié)點上分別定義節(jié)點溫差，從而定義了一根桿件的溫度升高或降低。這里的溫差指結(jié)構(gòu)某部位的當(dāng)前溫度值與該部位處于無溫度應(yīng)力時的溫度值的差值。程序中輸入“最高升溫”和“最低降溫”兩組溫差，分別用以考慮結(jié)構(gòu)的膨脹和收縮兩組溫度荷載工況。進(jìn)行溫度荷載下的分析時，應(yīng)該將溫度荷載影響范圍內(nèi)的樓板定義為彈性膜，之后點選結(jié)構(gòu)總體信息中的“計算溫度荷載”，目前程序是按照線彈性理論計算結(jié)構(gòu)的溫度效應(yīng)，對于混凝土結(jié)構(gòu)，考慮到徐變應(yīng)力松弛特性等非線性因素，實際的溫度應(yīng)力并沒有彈性計算的結(jié)果那么大。因此可以視情況在組合系數(shù)的基礎(chǔ)上乘以徐變應(yīng)

4、力松弛系數(shù)0.3。3. 計算結(jié)果分別取長向（x向）、短向（y向）端榀和中間榀兩榀框架梁進(jìn)行考慮溫度應(yīng)力及未考慮溫度應(yīng)力的計算結(jié)果進(jìn)行對比分析。其中框架梁混凝土強(qiáng)度等級c35，梁主筋與箍筋均采用hrb400級鋼筋?，F(xiàn)命名考慮溫度荷載模型為模型a，未考慮溫度荷載模型為模型b，得出以下結(jié)果：1）x向端榀框架梁對比結(jié)果：x向梁上部支座鋼筋配筋面積（左/右）mm梁下部縱筋配筋面積mm梁箍筋配筋面積(加密區(qū)/非加密區(qū))mm模型a3800/1900280080/50模型b2900/1500220070/50通過上表可以看出，考慮溫度荷載后，端榀梁上部支座鋼筋配筋面積平均增大了22.4%，梁下部縱筋配筋面積增

5、大了21.4%，梁箍筋加密區(qū)配筋面積增大了12.5%。x向中間榀框架梁對比結(jié)果：x向梁上部支座鋼筋配筋面積（左/右）mm梁下部縱筋配筋面積mm梁箍筋配筋面積(加密區(qū)/非加密區(qū))mm模型a4300/4300230080/60模型b3200/3200160060/50通過上表可以看出，考慮溫度荷載后，中間榀梁上部支座鋼筋配筋面積平均增大了25.6%，梁下部縱筋配筋面積增大了30.4%，梁箍筋加密區(qū)配筋面積增大了25.0%，非加密區(qū)箍筋配筋面積增大了16.6%。2）y向端榀框架梁對比結(jié)果：y向梁上部支座鋼筋配筋面積（左/右）mm梁下部縱筋配筋面積mm梁箍筋配筋面積(加密區(qū)/非加密區(qū))mm模型a250

6、0/2800250080/60模型b2500/2700240070/60通過上表可以看出，考慮溫度荷載后，端榀梁上部支座鋼筋配筋面積平均增大了3.6%，梁下部縱筋配筋面積增大了4.0%，梁箍筋加密區(qū)配筋面積增大了12.5%。y向中間榀框架梁對比結(jié)果：y向梁上部支座鋼筋配筋面積（左/右）mm梁下部縱筋配筋面積mm梁箍筋配筋面積(加密區(qū)/非加密區(qū))mm模型a2900/3000130060/50模型b2400/2500130060/50通過上表可以看出，考慮溫度荷載后，端榀梁上部支座鋼筋配筋面積平均增大了16.7%，梁下部縱筋配筋面積未發(fā)生明顯變化，梁箍筋配筋面積未發(fā)生明顯變化。4. 計算結(jié)果分析通

7、過以上對比結(jié)果我們可以看出，考慮溫度荷載所引起的應(yīng)力變化較明顯，尤其體現(xiàn)在長向的框架梁上，主筋配筋面積增幅均大于20%。而我們在一般設(shè)計過程中往往會忽略溫度荷載對短向構(gòu)件的影響，經(jīng)比較，可以看出溫度荷載影響下的短向應(yīng)力變化雖增幅小于長向構(gòu)件，但仍不可忽視。結(jié)束語溫度應(yīng)力引起的裂縫在北方地區(qū)的超長混凝土結(jié)構(gòu)中較普遍，因此對于未設(shè)縫的超長結(jié)構(gòu)來說，溫度應(yīng)力是起控制作用的重要一環(huán)，在設(shè)計中應(yīng)采取一系列措施減少溫度應(yīng)力。1）增設(shè)后澆帶：利用混凝土早起收縮量大的特征通過釋放早期混凝土收縮應(yīng)力從而減小溫度收縮應(yīng)力引起的變形；2）樓（屋）面板增設(shè)溫度筋。即在板面未設(shè)置雙向通長鋼筋時，應(yīng)在板區(qū)格頂面未設(shè)置鋼筋的范圍內(nèi)設(shè)置附加雙向溫度鋼筋；3）采取加強(qiáng)框