浅谈温度作用下混凝土砌体结构的构造措施研究

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1、2010年第3期混凝土与水泥制品2010N036月CHINACONCRETEANDCEMENTPRODUCTSJune温度作用下混凝土砌体结构的构造措施研究李捍无，宁怀明，艾亿谋(1．洛阳理工学院建筑工程系，洛阳471023；2．苏州市建设工程质量检测中心有限公司，215004)摘要：首先根据某地区近年的气象资料和有关规范，计算出该地区混凝土砌体结构的组合温差。在此基础上建立了某试点建筑结构足尺的三维有限元模型，对其进行温度效应有限元分析，考虑不同的构造措施，得到了各种构造措施下砌体建筑关键部位的应力和位移等数据。最后对结果进行分析和比较得出，在顶层墙体与屋顶间设置温度分隔缝是控制裂缝最有效的

2、措施。为该地区混凝土砌体结构裂缝的控制提供了有效的理论依据。关键词：混凝土砌体结构；温度作用；构造措施；有限单元法中图分类号：TU522文献标识码：A文章编号：1OOO一4637(2010)03—63—03O前言隔热层、30mm厚挤塑板、20ram厚水泥砂浆找平层、对于混凝土砌体结构温度场和温度效应的分析，120mm厚钢筋混凝土板、20mm厚混合砂浆内粉刷，详国内外的学者都作了大量的研究。M．SrinivasaReddy见图l。墙体做法：100mm厚大理石干挂，10ram厚保温&S．Krishnamoorthy(1989)_1J通过一年的实测数据研究砂浆抹灰，190mm双排孔小型混凝土空心砌块

3、，20mm了砖混结构顶层房屋在非空调状态下不同内表面的温厚混合砂浆内粉刷，详见图2。度分布和热流变化。G．Tsilingirids＆V．Sotiropoulos外侧(1989)p]通过对多幢实验楼三年多的实测数据的分析，给出了表面温度和室内温度的年温差和日温差变化规律。国内学者近年来也对温度场的研究作了大量的工作，浙江大学金伟良等人对砌体结构的温度场进行了研究．由通用有限元软件SAPAL0G0R的稳态温度场计算结果得出砌体结构的温度分布规律，提出了简化计算方法，推导了一维瞬态温度场的隐式差分公式131。l一瓦；2一细石混凝土；3一xPS保温隔热层；4～防水层；5一水泥砂浆找平层；6一钢筋混凝土

4、板；7一混合砂浆东南大学潘建伍等[41采用SuperSap有限元程序，采用图1屋面结构示意图对砖墙弹性模量折减的方法来考虑门窗洞的影响，对某结构进行温度效应分析。目前，有限元法已经比较完善，给结构的建模，应力和位移分析等带来了极大的方便。但有限元的计算主要是单片墙体的研究，对足尺建筑结构的研究很少，同时对砌块的研究主要偏向于对砌体进行简化分析，外侧12}内侧没有把构造措施运用到建筑模型中进行有限元进行计算。本文首先依据某地区近年的气象资料和有关规范计算出该地区混凝土砌块建筑的组合温差，根据某试点建筑建立足尺寸三维模型，对足尺寸模型在不同的构造措施下进行有限元分析，通过对不同构造措施下1ElOO

5、mm厚大理石干挂；2m1Omm厚保温砂浆抹灰；3一?昆凝土空心砌块；4—2Omm厚混合砂浆的应力、位移情况进行分析研究，得出控制砌块建筑裂图2墙体结构示意图缝最有效的措施。1混凝土砌体结构的温差计算分析某地区2002年的气象资料以及典型f3的气该试点建筑为六层混凝土砌体结构，高20．6m，沿象资料-6]。由于引起温度应力变化的原因主要是温差东西向长为41．5m，南北向长为12m。屋面做法：蓝灰的变化，温差包括年温差和日温差，这两个温差都对应色瓦、30mm厚细石混凝土找平层、25ram厚XPS保温力产生一定的影响，为了表示它们的综合作用，可以按一63—2010年第3期混凝土与水泥制品总第173期

6、照文献【3】和文献[7】中的公式：组合温差=日温差+0．85温度一致，因此不需要考虑日温差的变化，可以直接取年温差来计算。根据有关数据计算得到的组合温差列组合温差：年温差。对于内墙和楼板的年温差计算，在于表1。无空调情况下，年温差为夏季室内气温减去冬季室内气温。即组合温差为32．0qc一3．0℃=29．0℃。表l墙体、屋面的计算温差℃2混凝土砌体结构温度效应有限元计算与分析2．1有限元计算模型和材料参数运用有限元软件ABAQUS建立数值模型[8】，分析试点建筑的各种构造措施在温度场作用下的应变和应力变化情况，由计算结果分析各种措施对结构温度效应的影响。本文对试点建筑建立了几种不同构造措施该表为

7、围护结构的温差情况，对于内墙和楼板，由的计算模型，整体模型如图3和图4所示。模型共有于室内气温变化不大，可以认为内墙、楼板与室内空气245954个节点，126222个单元，材料参数见表2。表2材料参数图3建筑模型北面意图4建筑模型南面惹图各种措施建立的计算模型说明：理，将其温度差控制到与北屋顶一致。MI：仅有圈梁无其它构造措施的模型。M4：在M2模型的基础上，在屋顶与墙体之间设置温M2：在M1模型