超长地下室温度应力及裂缝控制

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1、超长地下室温度应力及裂缝控制摘要：伴随着现代社会的高速发展，人口的城市集中化逐渐成为一种趋势，导致了城市规模的迅速扩大化。建筑越来越高，住房、公共活动场所越来越多，而地面却是有限的，这样地下空间的充分利用就显得非常重要。在目前，随着用地紧张性的增强，出现了许多超长、超大的地下室。但是超长地下室的开发使用中不可避免的存在很多影响安全性的技术方面的问题，较为常见的就是温度应力等原因导致的地下室顶板或者墙体开裂。混凝土开裂后大大影响了地下室整体的观感，即使对这些裂缝作了修补，地下室整体结构的耐用性依然大大降低了，并且很有可能在以后的使用中引起地下室的渗漏，减少地下室的使用寿命等。本文对

2、超长地下室的裂缝控制、温度应力及其影响进行了具体的分析，包括施工过程中的拆模及混凝土材料性能变化等的影响，并对温度应力的有限元计算分析方法作了介绍。关键词：超长地下室裂缝温度应力有限元分析中图分类号：P184.5+3文献标识码：A文章编号：1引言6早在六十年前，我国的朱伯芳和潘家铮院士等就提出了有关水工中体积混凝土结构的温度控制及其计的完整理论体系。在力学方面，刘光庭等率先把断裂力学运用到了仿真计算中，以及后来的赵代深教授结合仿真分析在影响混凝土建筑的整个进程的应用研究也取得了一系列的技术成果。到了近些年，我国的王铁梦教授对不同种类的裂缝进行了比较全面系统的分析后，有针对性的提出

3、了两个非常重要的设计原则——“抗”和“放”，即根据具体条件或以“放”为主或以“抗”为主，在必要时要有效进行“抗”、“放”的有机结合，以有效减少混凝土的开裂情况。国外对混凝土的温度应力研究要比我们国内早一些。1934年，马斯洛夫用弹性力学方法解决在水坝建设施工方面的温度应力问题，这对以后的研究及应用都有很大的影响。在六十年代的日本和美国对温度应力分析也进行了更为深入的分析研究，日本的森忠次考虑了不同的温度分布问题，美国的Tatro和Schrader联合发表的温度场一维有限元分析研究，则被公认为有关温度场有限元仿真分析的开创性结果。2超长地下室温度应力一般情况下，对地下室混凝土结构的

4、温度场和相应的应力场进行分析计算，从而采取有效的控制措施，是减少地下室出现温度裂缝的常用方法。温度场和应力场的计算数据可以为地下室的整体设计和建造提供重要的参考价值，采取有效的控温措施，就可以降低混凝土开裂的可能性。2.1温度裂缝出现的原因和特点6地下室裂缝很多出现在施工过程中，此时地下室的上部基本还没有承受很大的荷载，因此地下室的开裂可以排除了承载过重这个貌似最合理的原因。真正导致裂缝产生的原因主要还是地下室的温度收缩和混凝土干缩等。特别是在超长地下室的建设施工过程中，上面没有封顶，没有保温隔热的覆盖层，同时混凝土的热容量很小，吸热散热快，昼夜较大的温差导致混凝土内也产生较大的

5、温差。而且超长地下室的整个施工周期比较长，可能跨越不同的季节，季节温差也会很大。温度的下降，由于材料的热胀冷缩原理会引起材料在不同程度上的收缩，但在地下室的建造过程中，会有大量的模板、支撑等限制了墙体、顶板的变形，这时拉应力也顺势而生了，当它超过了混凝土所能承受的抗拉范围，就很可能会导致混凝土的不同程度的开裂。而在正常使用过程中，季节性的温差很大，由于结构已完全形成整体，相互约束，使其不能自由变形，在地下室墙体和楼板内就会产生拉应力，同样可能导致混凝土不同程度的开裂。综上所述，温度在一定范围内的变化并不会直接导致混凝土的开裂，只有在温度变化的过程中，结构的收缩变形受到约束控制时，

6、才会产生拉应力，从而出现开裂的状况。6我们把温度应力引起的裂缝称为温度裂缝，与承载过重引起的裂缝作比较分析可以看到，温度裂缝有自身的一些特点，主要表现在：温度裂缝深浅不一，纵横交错，而且混凝土的早期强度对墙体开裂有着重要的影响。当混凝土等材料在温度应力作用下要求变形却不能进行相应的变化时，温度应力因此而生，它的大小在很大程度上取决于超长地下室整体结构的刚度。当所用材料达到足够强度时，那么地下室的温度开裂就能得到很大的控制。在控制的过程中，温度裂缝还是在不停地变化着的，也就是说超长地下到的温度裂缝变化是一个持续的动态过程而非静态。在这个持续的变化过程中，温度应力的变化情况并不是遵循

7、Hooke定律的描述。通常情况下，一维的温度应力变化用线性膨胀系数和前后温差来进行描述计算。2.2施工过程中的温度应力分析6在实质上，温度场问题也就是我们所熟知的热传导问题，通常是指瞬态和稳态两个方面，瞬态，顾名思义，它和时间的关系不大，但是稳态是一个比较长的时间范围，它和时间因素有着很大的关系。在超长地下室的施工过程中，混凝土不断产生水化热，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度高，表面温度低，形成温度梯度，造成温度变形和温度应力，这属于瞬态的温度场问题，对其分