单层单跨混凝土结构温度应力研究

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1、单层单跨混凝土结构温度应力研究　　摘要：本文研究分析了单层单跨混凝土结构的温度应力分布，并且通过改变柱截面尺寸、剪力墙的布置位置等情况，分析了温度应力的变化规律，为混凝土结构的设计提供参考。关键词：混凝土结构；温度应力Abstract:Thispaperanalyzedthetemperaturestressofconcretestructureofsinglefloorandsinglespan,andanalyzedthetemperaturestresschangeofconcretestructurebychangingthecolumnsectionsizea

2、ndshearwallarrangementposition,itcanbeareferencetotheconcretestructuredesign.Keywords:concretestructure;temperaturestress中图分类号：TU375文献标识码：A0前言：8混凝土结构温差变化较大时，由于混凝土结构具有热胀冷缩以及自身的收缩性质，结构收缩或膨胀变形在结构内引起的内力不可忽略[1]。而温度应力是引起超长混凝土结构裂缝的主要原因之一[2]。这是由于混凝土结构在温差作用下会产生温度变形，当变形受到了构件(柱、梁、墙等)的约束时，变形就不能自由发生，

3、于是就产生了温度应力，当收缩所产生的拉应力超过结构构件的抗拉能力时，便会在结构上产生裂缝。我国《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中规定，为了减小由于温差（早期水化热或使用期季节温差）和体积变化（施工期或使用早期的混凝土收缩）等间接作用的影响，而给出了钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距[3]，同时《建筑结构荷载规范》GB50009-2012明确地指出了温度作用计算参数的取值方法[4]。而英、美、法、日等国的混凝土结构设计规范并无严格规定伸缩缝间距，只是要求结构超过一定长度后计算温度引起的应力并采取必要的措施[5]。无缝的超长混凝土结构往往容易出现结构裂缝，因而影响

4、结构的正常使用，随着计算分析手段以及材料科学的不断进步，结构工程有可能在一定年限度内设计出远超过现行规范所规定的伸缩缝间距的超长混凝土结构[6]。温度作用主要是由温度差造成的，温度差可分为季节性温差、室内外温差、结构表面与内部温差和日照温差[7]。本文通过PMSAP建模分析了单层单跨混凝土结构的温度应力分布，对比分析了不同柱截面尺寸、剪力墙的布置位置等情况对温度应力的影响，可为混凝土结构设计提供一定的参考。81.结构模型及计算参数本模型采取单层单跨框架结构，抗震设防烈度为8度，设计地震加速度值为0.20g，基本风压为0.45kN/m2，地面粗糙类别为C类，场地类别为Ⅲ类

5、，设防地震分组为第一组。层高为4m，建筑面积约448m2。楼板厚160mm，梁截面尺寸均为300×600mm，剪力墙厚度均为200mm，结构平面示意图见图1，不同模型的变量参数见表1。图1模型的变量参数表1柱截面尺寸（mm）剪力墙布置位置模型一200×200无模型二200×200A、B轴的①-②、⑦-⑧轴线间模型三800×800无模型四800×800A、B轴的①-②、⑦-⑧轴线间模型五800×800A、B轴的②-③、④-⑤轴线间模型六800×800A、B轴的①-②、④-⑤轴线间模型七1500×1500无模型八1500×1500A、B轴的①-②、⑦-⑧轴线间结构计算的温差

6、均取30°（升温），-30°（降温）2．计算结果及其讨论2.1升温和降温作用下各模型纵向正应力（Kn/m2）等值线图如下：8模型一图2（升温）图3（降温）模型二图4（升温）图5（降温）模型三图6（升温）图7（降温）模型四图8（升温）图9（降温）模型五图10（升温）图11（降温）模型六图12（升温）图13（降温）模型七图14（升温）图15（降温）模型八图16（升温）图17（降温）在纯框架模型的应力云图中，对比图2、图6、图14和图3、图7、图15，可以得出以下结论：8（1）纯框架结构楼板在升温作用下产生压应力，降温作用下产生拉应力，且最大压应力和拉应力均出现在结构的中间跨

7、。除边跨外，随着离中间跨的距离增大，温度应力基本均匀降低，而对于边跨，温度应力不再均匀变化。（2）模型一的最大压、拉应力约为0.02MPa；模型三的最大压、拉应力约为1.6MPa；模型七的最大压、拉应力约为5.6MPa。由此可见，柱子截面越大，对楼板的约束作用越强，压应力和拉应力也越大。在框架剪力墙结构的应力云图中，分别对比图2、图4和图3、图5和图6、图8和图7、图9和图14、图16和图15、图17，可以得出以下结论：（1）框架结构中布置剪力墙，升温和降温作用产生的压应力和拉应力各有1.6~500倍不同程度的增大，框架与剪力墙的抗侧刚度