大空间超长框架结构温度应力的研究.docx

6大空间超长框架结构温度应力的研究一、研究的目的和意义近年来随着我国改革开放的不断深入国民经济得到迅速发展综合国力不断增强城乡建设也发生了日新月异的变化。我国在建筑设计、施工技术等方面都有了飞速的发展建筑正朝着规模更大、结构形式更复杂、功能更齐全的方向发展。各种大柱网、大面积、大空间结构形式的公共建筑和工业厂房也不断涌现出来。鉴于建筑与结构的整体性此类建筑一般采用预应力框架结构为了减少混凝土材料的收缩及温度变化所带来的长度变化对结构的危害可在结构中设置温度伸缩缝伸缩缝的宽度一般为50mm文献混凝土结构设计规范规定的钢筋混凝土框架结构伸缩缝的最大间距:结构处于室内或土中时现浇式框架结构为55m露天时框架结构为35m。但是由于地震引起的结构在伸缩缝处的破坏现象较多而伸缩缝按抗震缝宽度设计又会给防风、防水和保温等建筑构造带来许多困难。目前高层建筑由于功能上的需要一般要求不设或少设伸缩缝致使钢筋混凝土结构长100m以上者日见增多从80年代开始在民用和工业建筑中为满足使用功能和生产工艺需要逐步开始使用超长混凝土结构通常将这种建筑的梁板称为大面积现浇楼盖结构就是长度和宽度都超过规范不设缝要求的结构。大面积现浇楼盖也就随之产生了。进入90年代以后国内大量涌现出不同类型的超长大面积现浇楼盖结构。现将己建成的一些工程列举如下。首都国际机场新航站楼沈阳桃仙机场扩建工程杭州萧山国际机场候机楼深圳华侨生态广场珠海拱北口岸联检大楼厦门SM商业城福州汇多利装饰城北京东方广场等这些工程由于不按照规范设置伸缩缝多数采用无粘结预应力楼盖体系楼板中设置预应力筋利用后浇带将平面分为若干个施工区由于不设或少设温度缝将使结构产生严重裂缝影响结构的正常使用。由于大面积现浇楼盖结构平面尺寸很大又不设伸缩缝若不采用相应的设计或施工措施将会出现大面积开裂的现象。有些裂缝直接影响了工程的施工质量例如卫生间的楼板如果出现贯穿性裂缝将会导致漏水现象。当楼板处在不稳定温度场、干湿交替、有侵蚀介质以及承受激烈动荷反复作用条件下裂缝会随时间的增加而扩展还会产生表面网状裂缝、表面酥松剥落、较快较深的钢筋锈蚀及混凝土碳化和逐渐增加挠度等给整个工程带来极其严重的危害。还有的工程由于裂缝问题被迫停工处理甚至不得不修改设计方案造成了极大的损失。对超长结构的温度变形与温度应力若在结构设计中处理不当将会引起很大损失。由于建筑物体型复杂各处温度参数很难计算框架结构的温度应力存在着很大困难这就使得在实际的工程计算中人们采用简化的计算方法得出的结论粗糙。甚至在结构计算中不考虑温度作用只做构造处理。因此大空间框架结构的温度效应问题是结构设计中的一个重要问题本文正是在此背景下进行研究的。由于超长框架结构是近几年才涌现出来的新型结构形式在过去的几十年中国内涉及到这种结构形式的工程较少国内外的研究成果主要集中在大体积混凝土、桥梁、压力容器等混凝土结构中对于框架及大面积楼盖结构温度应力的分析研究资料很少。因此对此类结构温度效应理论的研究较为空白。我国规范、规程及各类专著中对大面积现浇楼盖结构的设计和施工方法也没有明确的规定解决超长框架结构裂缝问题的关键是如何解决楼盖的温应力问题。但是在大面积现浇楼盖结构的设计过程中并没有计入温度荷载的影响我国正在建造一些超长高层建筑为了保证超长高层建筑结构在温度作用下正常使用和建造的经济性急需此方面研究成果。超长高层建筑结构整体计算模型异常复杂加之温度作用问题的复杂性造成超长高层建筑结构温度问题计算理论还不完善也需要开展此方面的研究以丰富高层建筑结构分析的内容。二、国内外技术现状、水平与发展趋势（一）收缩徐变的研究收缩徐变是影响楼盖应力的一个重要因素。近年来研究人员主要是对徐变和收缩的数学模型及结构分析理论进行改进工作。东南大学的韩重庆、冯健、吕志涛等人从混凝土徐变计算的龄期调整有效模量法(T-B法)出发通过对比典型框架在混凝土收缩及温度变化作用下的弹性和徐变解析解提出了框架结构约束系数和徐变应力折减系数的概念及计算方法结合框架结构空间弹性有限元分析得到了大面积混凝土梁板结构温度应力分析的徐变应力折减系数法。为大面积梁板结构的温度应力的研究提供了一个简便有效的计算方法。（二）温度应力的研究国外关于温度应力方面的研究提出了横向温度应力估计值定量地讨论了厚壁箱梁的温度应力问题认为温度应力是预应力箱梁发生裂缝的主要原因。开展了一系列的现场实验观测和理论研究们通过温度场理论应用有限元法进行温度应力的计算得出控制温度、防止裂缝的技术措施。但是以上的研究多数是针对大体积水下混凝土工程的。有限元分析方法以其强大的计算能力已经被广泛应用于结构温度应力分析但就目前的研究成果来看多是针对结构的局部构件进行研究或是对整体结构的温度应力进行定性分析很少有定t给出温度应力大小范围的文章。应用有限元分析方法对整