浅谈温度作用对建筑结构的影响

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1、浅谈温度作用对建筑结构的影响摘要：本文根据新版荷载规范，对温度应力问题结合工程实际，提出一些关于温度应力产生的原因及工程中的处理方法。关键词：温度应力;徐变;弹性支座Abstract:Inthispaper,accordingtothespecificationofload,accordingtotheproblemoftemperaturestressandcombinedwithengineeringpractice,putsforwardsometreatingmethodsoftemperaturestressandinengineering・Keywords:tem

2、peraturestress;creep;elasticsupport中图分类号：TV315文献标识码：A文章编号：1、引言一年四季，春夏秋冬岁月更替，气温一直在变化；一日之内也存在昼夜温差变化；气候变化产生温度变化形成温差。温差中存在着巨大的能量，人类利用海水温差发电等。对建筑结构而言，由温差的影响常常给结构或构件带来巨大的破坏作用，如大体积混凝土对温度作用比较敏感；超长结构对温度同样非常敏感。在结构及构件内的温度分布…般可认为有三个分量叠加而成。1、均匀分布的温度分量△TU;2、沿截面线性变化的温度分量△Tmz;3、非线性变化的温度分量Tz;建筑结构中计算的温度荷载主要根

3、据规范提供的各地的基本气温同时根据当地工程经验以及建筑结构的保温隔热性能进行综合考虑。2012版荷载规范中明确：对于热传导较慢口体积较大的混凝土及砌体结构，可直接采用月平均最高气温和最低气温作为基本气温进行分析计算；对于热传导较快的金属结构或体积较小的混凝土，它们对气温变化比较敏感，这些结构要考虑昼夜气温变化的影响；对室内外温差较人且没有保温隔热层的结构，应考虑结构或构件温度梯度的影响；2、建筑结构的温度作用屈于间接作用，温度对结构的作用首先是热传导问题，只有当构件变形受约束，温度作用才以力的形式表现岀来，才产牛结构设计问题。所以，导热状况不同，约束内力计算结果差异明显，耍特

4、别注意导热计算正确与否将直接影响结构计算及结构设计的正确性。建筑物的环境温度山空气温度加上太阳热辐射在建筑物表面产生的日照温度组成。建筑物的表面温度通常与空气温度不相同；而因为口照具有方向性和直接性,所以，日照温度对建筑物来说是一个非均匀分布的温度场O温度作用通过线膨胀来反应，对于规则的平面结构，温度应力分布比较均匀；对曲面结构，温度应力分布则比较集中，一般上部结构、杆件的温度应力较小，下部结构特别在支座处温度应力较大，这是山于上部结构的杆件在温度作用下可以自由的向曲面伸缩，而不受约束，温度应力得到释放。而下部结构、杆件的变形受到支座的约束，温度应力无法释放，因而产生很大的温

5、度应力。由温度作用产生的应变△为△二at,当建筑物的变形受到约束是相应的截面内的温度应力为。=EA=Eato式中：a为材料的温度线膨胀系数；E为材料的弹性模量。3、工程实际中一些释放温度荷载的处理方法在实际工程中，温度应力对结构的影响非常大，因此工程设计中必须对结构进行相关处理，釆取相应措施以保证结构安全0混凝土设计时，由于温度作用是个缓慢的实施过程，因此考虑徐变变形引起的构件应力松弛；结构约束的相对性，温度作用对结构产生的直接影响是变形。地下、地上的温度变形是不一样。在结构整体工作下，变形协调通过竖向构件来完成。这一协调过程实质就是变形变化量小的地下部分约朿了地上部分的温度

6、变形，因此，这种约束是相对的。温度作用影响是可控的。控制温度作用的影响，就是要首先减小温度变形，着眼点应是控制结构长度或结构工作温度变化量。对于超长结构，可以利用后浇带來实现。由于温度计算的复杂性以及模型简化的相对性，所以计算结果更多的是参考作用，构造措施和正确施丁更为重要。钢结构设计与混凝土设计对应温度设计这块存在着一定的差别，首先，钢结构在温度作用下结构一般需处于弹性工作阶段，一般认为结构构件根据温度变化对应伸缩，不存在徐变变形，因此不存在应力松弛；其次，钢结构需与下部结构协调工作，且两者存在一定的温度差；因此工程设计中，钢结构与混凝土所考虑的温度差一般在5-10°Co在

7、结构设计中对较大跨度的结构，一般采取一定的措施来减小温度应力的影响。如：1、采用部分弹性支座（如橡胶支座），减少支座对结构的约束,部分释放温度应力；目前国内釆用此种方式较多，且技术非常成熟；分析计算时把橡胶垫板看做一个弹性元件，其竖向刚度Kzl和两个水平方向的侧向刚度分别可取为Kxl和Kyi：Kzl二EA/dl,Kxl二GA/dl,E为橡胶垫板弹性模量；G为橡胶垫板抗剪弹性模量；A为橡胶垫板面积；dl为橡胶垫板厚度；当橡胶垫板搁置在下部混凝土柱上时，还应计算橡胶垫板与支承结构的组合刚度。2、采用完全释放