某超长结构的温度作用设计.pdf

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1、某超长结构的温度作用设计】丑【摘要】本工程属于超长结构，由于立面要求不能设置伸缩缝，工程在设计时对温度应力进行了计算。本文从位移、应力、框架内力等方面，分析了温度作用对结构的影响。【关键词】超长结构温度作用应力分析荷载城市建筑I结构·抗震lURBANISMANDARCHITECTURESTRUCTURE·ASEISMATIC一、工程概况本工程位于舟山市定海区，由一栋六层科研主楼、一栋三层科研辅楼及一层地下车库组成。其中科研主楼长92．64m，宽17．64m，建筑高度23．65m，科研辅楼长50．64m，宽41．89m，建筑高度12．25m，地

2、下室长92．64m，宽59．64m，层高5．1m。主体建筑均采用现浇钢筋混凝土框架结构，地下室混凝土采用C35，上部混凝土采用C30。设计使用年限50年，安全等级二级，建筑抗震设防类别为丙类。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0．10g，建筑场地类别为Ⅲ类，地震分组为第一组。特征周期值为Tg=O．45S，框架结构抗震等级为三级，基本风压为0．85KN／m2。科研主楼标准层平面简图如下：，E}H覃!，I。fr。1薨r，量s可一___I工LL13．萎qⅧaeD{jt-lp●9t∞C，tI●It-4D●本工程科研主楼长92．64m，但因建筑外立

3、面要求不能设置伸缩缝，故工程楼盖长度已经超出规范建议的伸缩缝间距较多，根据砼规范(GBS0010—2010)8．1．3规定，应考虑温度变化和混凝士收缩对结构的影响，故本次结构设计必须考虑温度应力的影响。二、温差计算1．季节温差本工程楼屋盖非屋面层在施工和使用过程中所经受的季节温差△Tt，为各月份的平均温度与该部位处于自然状态时的差值。根据荷载规范(GB50009—2012)，舟山地区最高基本气温35℃，最低基本气温一2℃。同时后浇带封闭时的气温，应该控制在lO℃～25℃。故取最大升温温差为(35一lO)℃=25℃，最大降温温差为一2—25=一

4、27℃。而建筑的屋面层通常有保温、隔热等措施，可以取环境温度为屋面的外表面温度，因此屋面层的最大升温、降温温差同非屋面层取值。2．收缩当量根据文献[1]混凝土收缩计算公式为：e；=3．24×1旷(卜e4“‘)M1M批⋯⋯‰，其中：￡。为龄期t混凝土收缩应变，3．24×10。Ml地地⋯⋯Mn为混凝土极限收缩应变，通常情况下约为4．0×i01。混凝土收缩当量温差公式为：△T；=￡。／Ⅱ，其中a=1．0×lO。5，为混凝土线膨胀系数／l／℃。本工程后浇带在90天后封闭，则混凝土收缩当量温差为△L=一e1o“”×4．0×i01／(1．0X10_5)=

5、-16℃。3．设计计算温差的确定设计计算降温温差应为季节温差与收缩当量温差的叠加，即△T=△T。+△T。升温温差则不计入收缩当量温差。对本工程，后浇带封闭时的气温控制图1科研主楼标准层平面图在10℃～25℃，且后浇带在90天后封闭。这样最大升温温差为25℃，最大降温温差为-27+(-16)=-43℃。三、有限元分析采用PKPM系列的PMSAP软件对本工程进行温度应力弹性有限元整体计算。其中，楼板采用弹性膜进行模拟。其中砼构件温度效应折减系数取0．4，温度效应分项系数取1．4，温度效应组合系数取0．6。同时，地下室混凝土墙体较多且温差较小，可不

6、考虑地下室顶板的温度作用，仅考虑二层及以上的温度作用。四、结果分析1．位移分析图2为温荷二(降温)作用下H轴处结构竖向结构竖向收缩变形简图。温度收缩变形主要发生在二层及以上。二层处X向两端往中心收缩层问的位移约16哪，三层约4衄，三层以上可忽略。可见二层层间位移最大，二层以上层间位移均较小，这是因为整体结构同时降温时，相邻楼层共同收缩，产生不了相互约束的效应：而二层受到地下室顶板的强约束，是温差效应影响显著的区域。图2H轴处结构竖向收缩变形简图2．应力分析表l为温荷一(升温)、温荷二(降温)作用下二层及以上H轴处楼板中部和端部应力值。根据计算

7、结果，升温工况下，二层楼板X方向的中部拉应力峰值在1．3MPa左右，端部在0．7Mea左右，去除楼梯及开洞处的个别应力突变点，二层楼板X方向拉应力中部最大，往端部逐渐变小；二层以上处的楼板应力均较小。降温工况下，二层楼板x方向的中部压应力峰值在2．2MPa左右，端部在1．2MPa左右，去除楼梯及开洞处的个别应力突变点，二层楼板X方向压应力中部最大，往端部逐渐变小：二层以上处的楼板应力均较小。可见，应力分布的大小与结构竖向收缩变形的分布规律基本是一致的。表1H轴处楼板中部和端部应力值(KPa)工况翟位二层三层四层五层^层量可温荷一中每·12∞D

8、811．为2524心一159838■蕾-711．国”252'&8●1^∞13．鹎13．肚置荷二中蕾223442·1&弱-‘l鸵043Z74·1“1■部1丑411·1