某超长框架结构温度应力分析及设计
摘要：超长结构是当代商业社会下的常见结构类型，而其温度应力的处理和减弱，也是广大建筑项目建设者都需要着重考虑的问题。基于此，本文结合某大型
商业综合体项目实际，分析了在温度应力影响下，如何对结构进行设计。从而实
现建筑项目的稳定性和安全性，促进区域居民生活水平的提升。
关键词：超长框架结构；温度应力；工程；温差
0 引言
超长混凝土框架结构的特点是其结构单元的长度较大，比混凝土结构规范中
限定的一般伸缩缝间距要更大，所以在设计时需要考虑更多因素，从而加强建造
建筑的结构能够满足使用的稳定性和安全性要求。在一般的建筑结构中，设计的
混凝土框架选择低收缩的混凝土材料、钢筋加固、后浇带加强养护等措施，都能
够一定程度的降低材料所受到的温度应力、收缩应力等因素对结构的影响[1]。但
在超长框架结构中，对这些应力作用的处理则是结构设计的重要部分，也是设计
和建造过程中需要重点处理的部分。以下结合笔者参与的具体工程实例，对如何
设计超长框架结构温度应力的内容展开探讨。
1 超长结构温度应力作用对工程建设的影响
1.1温差分析
在自然环境的作用下引起钢混凝土结构中的温差荷载的主要因素包括三点：
季节温差、骤降温差以及日照温差。一般情况下，长期稳定荷載作用下的温度效
应对整个结构的内力起到挖制作用，而骤降温差和日照温差引起的的短期温度作
用-一般只考虑温度场趋于稳定后的温度效应。温度作用是由结构材料“热胀冷缩”
效应被结构内、外约束阻碍而在结构内产生的内力作用。出现温差时梁板等水平
构件变形受到竖向构件的约束而产生应力，同时竖向构件会受到相应的水平剪力[2]。施工阶段后浇带未封闭以前，温差对结构的影响忽略。施工阶段后浇带封闭，建筑隔墙及装修完成以前，受外界温度影响最大，极容易出现开裂。使用阶段由
于外围有幕墙，屋顶有保温，可考虑温差效应作用打折。
1.2 温度应力计算
参考王梦铁的《工程结构裂缝控制》中的相关计算方法，混凝土收缩应变的
形式和发展与混凝土龄期密切相关，任意时间t（天数）时混凝土已完成的收缩
应变为：
（1）
其中为各种修正系数[3]。混凝土收缩是一个长期的过程，影响最终收缩量的
因素有水泥成分、温度、骨料材质、级配、含泥量、水灰比、水泥浆量、养护时间、环境温度和气流场、构件的尺寸效应、混凝土振捣质量、配筋率、外加剂等。由于竖向构件的约束，水平构件的混凝土收缩会产生拉应变，这种收缩应变可以
和混凝土因温度变化产生的应变等效，可用产生等量应变的温度差（当量温差）
计入混凝土收缩效应的影响。
2 对温度应力的一般解决措施
2.1施工材料的标准化设计
本工程利用的混凝土材料是由低收缩低水泥、碎石骨料和外加剂等材料均匀
混合而成。要求综合各原材料剂量，在软件中进行统计计算。基本需求是外加剂、水泥和骨料都能够满足项目建设的质量要求，且使用时严控各原材料的剂量，从
而确保配比混合后的材料性质能够贴合降低温度应力的需求。例如降低水灰比，
混凝土结构与砌体结构设计中册(第四版) 十一章思考题答案 现浇单向板肋梁楼盖中的主梁按连续梁进行内力分析的前提条件是什么？ 答：（ 1）次梁是板的支座，主梁是次梁的支座，柱或墙是主梁的支座。 （ 2）支座为铰支座--但应注意：支承在混凝土柱上的主梁，若梁柱线刚度比<3，将按框架梁计算。板、次梁均按铰接处理。由此引起的误差在计算荷载和内力时调整。 （ 3）不考虑薄膜效应对板内力的影响。 （ 4）在传力时，可分别忽略板、次梁的连续性，按简支构件计算反力。 （ 5）大于五跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨度相差大10%时，可按五跨的等跨连续梁、板计算。 计算板传给次梁的荷载时，可按次梁的负荷范围确定，隐含着什么假定？ 答： 为什么连续梁内力按弹性计算方法与按塑性计算方法时，梁计算跨度的取值是不同的？ 答：两者计算跨度的取值是不同的,以中间跨为例,按考虑塑性内力重分布计算连续梁内力时其计算跨度是取塑性铰截面之间的距离,即取净跨度;而按弹性理论方法计算连续梁内力时，则取支座中心线间的距离作为计算跨度，即取。 试比较钢筋混凝土塑性铰与结构力学中的理想铰和理想塑性铰的区别。 答：1）理想铰是不能承受弯矩，而塑性铰则能承受弯矩（基本为不变的弯矩）； 2）理想铰集中于一点，而塑性铰有一定长度； 3）理想铰在两个方向都能无限转动，而塑性铰只能在弯矩作用方向作一定限度的转动，是有限转动的单向铰。 按考虑塑性内力重分布设计连续梁是否在任何情况下总是比按弹性方法设计节省钢筋？ 答：不是的 试比较内力重分布和应力重分布 答：适筋梁的正截面应力状态经历了三个阶段： 弹性阶段--砼应力为弹性，钢筋应力为弹性； 带裂缝工作阶段--砼压应力为弹塑性，钢筋应力为弹性； 破坏阶段--砼压应力为弹塑性，钢筋应力为塑性。 上述钢筋砼由弹性应力转为弹塑性应力分布，称为应力重分布现象。由结构力学知，静定结构的内力仅由平衡条件得，故同截面本身刚度无关，故应力重分布不会引起内力重分布，而对超静定结构，则应力重分布现象可能会导： ①截面开裂使刚度发生变化，引起内力重分布； ②截面发生转动使结构计算简图发生变化，引起内力重分布。 下列各图形中，哪些属于单向板，哪些属于双向板？图中虚线为简支边，斜线为固定边，没有表示的为自由边。
超长建筑结构温度应力分析 夏云峰 (上海中交水运设计研究有限公司, 上海 200092) 摘要:以郑州第二长途电信枢纽工程为例,对超长建筑结构进行整体有限元建模。针对7种不同类型温度荷载的特点,利用有限元分析程序ANSYS计算。给出了结构整体变形特点、结构中各种构件(梁、楼板、柱子及剪力墙)的温度内力变化范围以及分布规律。通过比较得出超长建筑在各种温度作用下的最不利工况。可为超长建筑结构考虑温度作用进行设计和施工提供参考。 关键词:建筑 超长建筑物 温度荷载 温度应力 St udy on t he Te mperature Stress of Super-Lengt h Buil di ng X ia Yunfeng (Shanghai Zhongji a oW ater Transportation Design Institute Co.,L t d., Shanghai 200092) Abst ract:T aking the Second Long D istance Te leco mm unication H ub Pro ject of Zhengzhou for an exa m ple,t h is paperm akesm odels of so lid fi n ite e le m ent to super-length building.A ccord- i n g to characteristics o f te mperature l o ad of7different types and usi n g t h e ANSYS fi n ite e le- m ents ana l y sis progra m,it concl u des the characteristics of the integral structura l defor m ation, the scope and distribution o f ther m a l i n ner force o f different co mponents,such as bea m,floor slab,pillar and shear w a l.l A fter contrasti n g,it su m s up the w orse w orking cond ition for super -length bu il d i n g under d ifferent te m peratures,wh ich cou ld prov ide references to the design and constr uction o f super-length bu il d i n g by consi d ering te m perature acti o ns. K ey w ords:constructi o n super-leng t h buil d i n g te m perature load te m perature stress 建筑工程中,混凝土结构的裂缝较为普遍,类型也很多,按成因可归结为由外荷和变形引起的两大类裂缝。其中由混凝土收缩和温度变形引起的收缩裂缝和温度裂缝,以及由这两种变形共同引起的温度收缩裂缝,则是实际工程中最常见的裂缝。随着建筑向大型化和多功能发展,超长(即超过温度伸缩缝间距)高层或大柱网建筑不断出现。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,将使结构产生裂损,严重影响建筑结构的正常使用。我国的建筑结构设计规范中不考虑温度作用[1],只做构造处理。因此,温度应力是超长建筑结构设计中的重要研究课题之一。1 超长高层建筑结构温度问题有限元建模研究 结合工程实例,分析建筑结构各个阶段温度作用的特点,完善温度作用和温差取值的计算原则,并选出在工程设计中起控制作用的温差取值,方便设计采用。根据实际情况建立超长建筑结构的有限元分析模型,采用有限元分析程序ANSYS 有限元计算程序,进行结构整体分析。 郑州第二长途电信枢纽工程主体为超长高层建筑结构。主楼地下1层,地上主体19层。19层之上局部突起2层。柱网9.6 12m,主体结构东西长134m。由于功能要求建筑中间不设缝,南 10 港口科技 港口建设
管道应力分析基础知识 2009-04-09 13:55 1. 进行应力分析的目的是 1) 使管道应力在规范的许用范围内； 2) 使设备管口载荷符合制造商的要求或公认的标准； 3) 计算出作用在管道支吊架上的荷载； 4) 解决管道动力学问题； 5) 帮助配管优化设计。 2. 管道应力分析主要包括哪些内容？各种分析的目的是什么？ 答：管道应力分析分为静力分析和动力分析。 1) 静力分析包括： (l)压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算――防止塑性变形破坏； (2)管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算――防止疲劳破坏； (3)管道对设备作用力的计算――防止作用力太大，保证设备正常运行； (4)管道支吊架的受力计算――为支吊架设计提供依据； (5)管道上法兰的受力计算――防止法兰泄漏； (6)管系位移计算――防止管道碰撞和支吊点位移过大。 2) 动力分析包括： (l)管道自振频率分析――防止管道系统共振； (2)管道强迫振动响应分析――控制管道振动及应力； (3)往复压缩机气柱频率分析――防止气柱共振； (4)往复压缩机压力脉动分析――控制压力脉动值。 3. 管道应力分析的方法 管道应力分析的方法有：目测法、图表法、公式法、和计算机分析方法。选用什
么分析方法，应根据管道输送的介质、管道操作温度、操作压力、公称直径和所连接的设备类型等设计条件确定。 4. 对管系进行分析计算 1) 建立计算模型（编节点号），进行计算机应力分析时，管道轴测图上需要提供给计算机软件数据的部位和需要计算机软件输出数据的部位称作节点： (1)管道端点 (2)管道约束点、支撑点、给定位移点 (3)管道方向改变点、分支点 (4)管径、壁厚改变点 (5)存在条件变化点（温度、压力变化处） (6)定义边界条件（约束和附加位移） (7)管道材料改变处（包括刚度改变处，如刚性元件） (8)定义节点的荷载条件（保温材料重量、附加力、风载、雪载等） (9)需了解分析结果处(如跨距较长的跨中心点) (10) 动力分析需增设点 2) 初步计算（输入数据符合要求即可进行计算） (1) 利用计算机推荐工况（用CASWARII计算，集中荷载、均布荷载特别加入） (2) 弹簧可由程序自动选取 (3) 计算结果分析 (4) 查看一次应力、二次应力的核算结果 (5) 查看冷态、热态位移 (6) 查看机器设备受力 (7) 查看支吊架受力（垂直荷载、水平荷载） (8) 查看弹簧表
多层钢结构模块与钢框架复合建筑结构设计与分析 发表时间：2018-05-28T11:29:11.480Z 来源：《基层建设》2018年第3期作者：赵阳 [导读] 摘要：随着建筑的使用功能被扩展，很多城市建筑都有多种功能设置需求，为了满足建筑的功能设计，设计人员在会通过将常规建筑结构改造为符合建筑结构，进一步对复合式的建筑进行设计。 黑龙江省纺织工业设计院 摘要：随着建筑的使用功能被扩展，很多城市建筑都有多种功能设置需求，为了满足建筑的功能设计，设计人员在会通过将常规建筑结构改造为符合建筑结构，进一步对复合式的建筑进行设计。而在搭建这种具有复合型结构的建筑时，设计人员需要结合应用多种设计方法，将钢框架设计法与多层钢结构模块设计法结合应用。使结构设计工作更具合理性，本文以实际的建筑设计案例为参考，对其该类建筑的结构设计方法进行研究。 关键词：多层钢结构模块；钢框架；复合建筑结构；设计方法 随着城市的现代化程度增强，很多复合式建筑出现在城市之中，虽然复合式建筑可以满足多种建筑应用需求，但是其结构设计工作却比一般的建筑的结构设计更为艰难，设计者需要对建筑的各个部分进行协调，避免建筑的不同部位出现冲突的情况。在设计复合式建筑的结构时，设计者常常会选择构建出钢框架与多层钢结构模块的复杂结构形式，本文对其设计状况进行分析。 1 案例情况分析 由于复合式结构建筑的设计工作难度系数高，本文将结构设计方法带入到实际的建筑结构设计工作之中，进行具体化分析，本文先对工程概况进行研究。 案例之中建筑属于办公楼，其位于城市新区之中，周围具有极为丰富的旅游资源，周边环境极好，与航海道相连，建筑的总体面积为2536.3m2，建筑总体层数为3层，局部位置为4层，建筑的整体高度为16.4m，建筑标准层的高度为3.9m，首层高度为5.4m，该建筑并没有地下空间，从其层数特点来看，可以被划分到多层建筑范围之中，选用的结构模式为复合式钢框架结构系统为钢结构模块。 2 设计概况 2.1 设计结构系统 在为该建筑提供结构设计时，需要做好模块单元的处理工作，在其他结构设计工作开始之前，先加工好结构单元，再将已经完成加工的结构单元运送到建筑现场，通过吊装的方法来安装模块单元，负责安装结构单元的工作人员需要事先了解吊装规范，按照规范完成安装模块单元，吊装的宽度大约为3m，高度不能超过4m。 建筑的结构设计工作需要以建筑的使用功能为参照，确保结构设计是符合建筑的功能设定的。由于该建筑为办公楼，因此其内部空间设计极为丰富，在首层位置有展示区、餐厅以及咖啡厅的设置需求，因此需要在首层预先留出比较大的空间，设计人员要将模块设置到相应的位置上。在该建筑的二层位置，需要搭建天桥，使建筑之中的人可以通过天桥达到西侧工厂之中，如果只使用单一化的控制方法，设计人员是难以完成多种建筑结构设计工作的，因此本文将框架设计法与模块设计法两种设计方法加以结合，在内部结构较为复杂的首层、二层以及三层应用框架设计法，而在对其他建筑空间结构进行设计时，应用单元模块设计法。 2.2 确定模块类型 在这种模块设计系统之中，可选用的设计方法有很多中，包括中柱单元、普通单元、支撑单元等。四种单元设计情况如图1所示。 图1 模块类型 2.3 设计结构构件 在对钢框架结构进行设计的时候，可以将H型钢梁与矩形钢管柱进行结合使用，在对梁柱的节点进行设计的使用，可以选用隔板贯通型的新型节点，借助隔板来打断梁柱没在连接梁柱的时候，采用焊栓混合连接的方法进行连接。这种结构连接方法具有受力性能比较好，安装工作也比一般的设工作更为便捷。 2.4 设计结构节点 节点设计也是初期结构设计环节之中的一个重点设计任务，在对连接方式进行选择的时候，可以选择螺栓拉杆、插销、特制铆钉电能几种连接方法，在开展连接节点这项工作的时候，不仅需要确保节点的刚度符合要求，同时还要对节点的强度进行测量，这种节点设计的优势在于，其传力系统较为可靠，在进行施工建设的时候也能降低施工难度。 3 模块设计情况分析 3.1 对节点进行简化 模块连接节点的简化要做到传力与实际的节点构造一致，具体简化方式为：考虑到上下模块之间各构件对模块柱的约束，模型中模块
1997年7月14日收到初稿,1997年10月6日收到修改稿。 分析设计中应力分类的一次结构法 陆明万陈勇李建国(清华大学工程力学系,北京,100084)(全国压力容器标准化技术委员会,北京,100088)摘要我国新的设计规范JB 24732295《钢制压力容器———分析设计标准》于1995年3月颁布 实施。如何将有限元分析或实验应力分析得到的总应力场分解成规范中定义的各种应力类别是应用JB 24732295或美国ASME 《锅炉及压力容器规范》第Ⅲ篇和第Ⅷ篇第2分册时必须解决的关键问题。本文提出应力分类的两步法和一次结构法,将它们和等效线性化方法相结合,给出了圆满解决该问题的有效方法。文中还阐述了应力分解的不唯一性、自限应力、约束分类和一次结构等重要概念。 关键词分析设计应力分类一次结构法等效线性化方法 1引言 “分析设计法”是一种以弹性应力分析和塑性失效准则为基础的设计方法,已被世界各国公开承认和广泛采用。我国也于1995年3月颁布了采用分析设计法的设计规范JB 24732295。在分析设计法中弹性计算应力被分成:一次总体薄膜应力(P m )、一次局部薄膜应力(P L )、一次弯曲应力(P b )、二次应力(Q )和峰值应力(F )等五大类。以塑性失效准则来判断,各类应力对结构破坏的危害程度是不同的,所以规范中根据等强度设计原则对不同的应力规定了不同的许用极限,其差别达3倍,甚至更多。这样,如何正确地进行应力分类,将有限元分析或实验应力分析所得到的总应力场分解成规范中定义的各类应力成为应用中最为关心、且必须解决的关键问题。国内外发表了大量文章来讨论这一问题,其中等效线性化方法是已被广泛采用的典型方法。一些著名的有限元分析程序如ANSY S 、M ARC 、NAST RAN 等都已实现了等效线性化的后处理功能。我们也曾在文献[1～3]中作了讨论。 等效线性化方法要求设计者在所考虑结构的几个可能的危险部位指定一些贯穿壁厚的(通常是垂直于中面的)应力分类线,然后根据合力等效和合力矩等效的原理将沿应力分类线分布的弹性计算应力分解出薄膜应力和线性弯曲应力,剩下的非线性分布应力就是一个与平衡外载无关的自平衡力系。等效线性化概念起源于ASME 规范,被K roenke 等首先应用于二维轴对称问题[4～6]。对于三维一般情况,H ollin g er 和H echm er 两人就基于应力线性化的三维应力准则问题发表了一系列的重要文章[7～13]。 本文将首先介绍文献[1]中提出的应力分类的两步法。然后,作为等效线性化方法的扩充,提出一种有效的应力分解方法“一次结构法”。 第4期年8月第19卷 1998核动力工程Nuclear Power En g ineerin g Vol.19.No.4Au g .1998
第四篇结构设计 1.工程概况 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿项目，位于＿＿＿＿省＿＿＿＿＿市＿＿＿＿＿区＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，本工程±0.000标高相当于测量图绝对标高＿＿＿＿＿＿＿＿＿m。 原教学楼现浇混凝土框架结构，建筑占地面积约＿＿＿＿，于＿＿＿＿年左右建成并投入使用，现应使用要求，拟在原有基础上加建一层（局部加三层）框架结构，功能为学生教室、教师办公室等，加建后建筑总高度为＿＿＿＿＿＿＿米。根据原结构施工图、检测评估报告、加固补强设计报告，经过加固补强后的基础、主要受力构件承载力基本满足上部结构（含加建）正常使用要求，新旧混凝土受力结构间采用植筋连结。 2.设计依据、技术要求 2.1 本工程依据的国家、省、市规、规程 《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008） 《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001） 《建筑结构设计术语和符号标准》（GB/T 50083-97） 《建筑结构荷载规》（GB50009-2012） 《混凝土结构设计规》（GB50010-2010） 《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008） 《建筑抗震设计规》（GB50011-2010） 《建筑地基基础设计规》（GB50007-2011） 《建筑地基处理技术规》（JGJ79-2012） 《砌体结构设计规》（GB 5003-2011） 《建筑设计防火规》（GB50016-2006） 《混凝土结构耐久性设计规》（GB/T 50476-2008） 《墙体材料应用统一技术规》（GB50574-2010） 省标准《建筑地基基础设计规》（DBJ 15-31-2003） 省标准《建筑地基基础检测规》（DBJ 15-60-2008） 2.2 自然条件和设计技术要求 1、建筑结构的安全等级为二级，重要性系数γ0=1.0； 2、加建设计使用年限为30年； 3、重现期50年的的基本风压值ω0= 0.5kN/m2； 4、建筑设防类别为乙类，抗震设防烈度为7度（0.10g），抗震措施按8度设防考虑； 5、混凝土环境类别为一类，裂缝控制等级为三级，最大裂缝宽度限值为0.3mm； 6、受弯构件的挠度限值符合现行《混凝土结构设计规》GB50010-2010第3.4.3条要求。 7、防水砼等级为P6级，具体要求详本说明6.1.2条。 2.3 设计依据的其它相关技术文件 1、项目可研报告或发改、规划、建设、民防等部门的批复文件； 2、原教学楼建筑结构检测评估报告； 3、原教学楼建筑结构加固补强报告； 4、原教学楼建筑结构施工图。 3.场地工程地质和水文地质 3.1 地基稳定性评价及基础设计建议 采用原有基础，根据原教学楼建筑结构检测评估报告测定，基础设计承载力基本满足上部结构（含加建）正常使用要求。 4.设计荷载及作用 4.1 楼、屋面荷载 4.1.1 楼、屋面附加恒荷载和活荷载标准值 楼、屋面荷载按照《建筑结构荷载规》GB50009-2012取值，各部分的荷载取值详表4.1.1所示（楼板自重由程序自动计算）： 表4.1.1 楼、屋面附加恒荷载和活荷载标准值 4.1.2外墙和隔墙荷载标准值（恒荷载） 本工程外墙采用粘土空心砖，自重按14kN/m3，隔墙采用加气砼砌块,自重按6kN/m3，荷载取值如下： 表4.1.2 砌体材料自重标准值
墙体破坏原因和特点： 抗弯、抗拉、抗剪强度不能满足时墙体出现裂缝 横墙水平裂缝——横墙平面外受弯，楼盖传力给横墙； 横墙斜裂缝、交叉裂缝——剪切，底层比上层严重； 纵墙水平裂缝——平面外受弯，横墙间距过大，楼盖刚度不足，中部较端部严重；纵墙斜裂缝、交叉裂缝——剪切，窗间墙、窗肚墙，两端较中部严重 山墙（横墙）水平裂缝——屋盖和墙体的拉结不可靠 山墙倒八字裂缝——不均匀沉降 墙角的破坏原因和特点： 建筑物四角及突出部分的阳角，纵横两个方向出现裂缝，形成V字形，甚至局部倒塌； 扭转效应造成、墙角空间刚度较大、使地震作用效应明显增大，应力复杂造成应力集中，而两个方向的约束较少使得抗震能力降低。 纵横墙连接处破坏原因和特点： 竖向裂缝、严重时纵墙外闪倒塌； 施工时不同时咬槎砌筑，留有马牙槎，缺乏拉结； 纵墙平面外刚度和横墙平面内刚度差别很大，振动不同步，产生较大拉力。 地基不均匀沉降。 楼盖与屋盖的破坏原因和特点： 楼盖是水平传力构件，要求有较好的刚度，一般现浇楼盖刚度大于预制楼盖；预制板缝偏小时，混凝土不易灌实，易于散开； 墙体错位，楼、屋盖预制板搭接长度不够，拉结措施不可靠，易造成楼屋盖的某一端坠落。 房屋附属物的破坏原因和特点： 女儿墙、出屋面烟囱、附墙烟囱、垃圾道、屋顶小间都是竖向悬臂构件，震时易于坠落造成人员伤亡； 雨蓬、挑檐、阳台等属于水平悬挑构件，震时也易于坠落造成人员伤亡； 局部突出的构件存在鞭梢效应，地震反应强烈，破坏率高，更要引起重视。 楼梯间的破坏原因和特点 楼梯间的墙体（尤其是横墙）易于开裂； 横墙间距较小，水平抗剪刚度较大，分担过多的地震剪力； 楼梯间没有形成楼板和墙体的相互支撑，空间刚度相对较小； 上层楼梯间破坏比下层重； 若楼梯间布置在端部或转角处更为严重； 楼梯间的外纵墙也是易于破坏的部位。
超长结构温度应力分析与控制措施 摘要：随着人们对建筑物使用功能的要求越来越高，一些公共建筑正逐渐向大 型化、舒适化发展，大量超长、超宽的大型公共建筑随之涌现。由于季节变化的 影响，超长结构的温度应力问题会导致混凝土楼板产生裂缝，严重影响建筑的使 用功能和结构安全，因此温度作用在设计中必须予以考虑。本文以某钢筋混凝土 框架-剪力墙结构为例，对超长结构的温度应力问题采用有限元分析程序MidasGen进行了计算分析并给出了控制措施。 关键词：超长结构；温度应力；后浇带；有限元分析 1、前言 超长结构，由于季节变化等因素的影响，会让超长结构的混凝土发生变形， 当混凝土的变形受到墙体等构件的约束，楼板内便会产生较大的温度应力，当温 度应力高出混凝土的抗拉强度时，就会导致混凝土楼板会产生裂缝，通常情况下，若在结构中采用低收缩混凝土材料、设置后浇带以及采用预应力钢筋等措施时， 温度应力及收缩应力对结构的影响一般可以忽略。但超长混凝土结构中，如若不 进行合理的温度效应控制，柱、墙等竖向构件将产生显著的温度内力，影响结构 的承载能力；楼板则很有可能开裂并形成有害的贯通裂缝，对建筑防水和结构的 耐久性很不利，影响建筑的正常使用，因此，如何降低温度应力的影响是超长结 构设计的关键问题。 2、工程概况 某五星级酒店主楼部分采用钢筋混凝土框架－剪力墙结构，楼盖采用现浇钢 筋混凝土梁板体系，底部裙楼为两层宴会大厅，并设有斜圆柱形主出入口。框架 柱截面尺寸600mmx600mm～900mmx1200mm，墙截面尺寸200～500mm。 现行GB50010－2010《混凝土结构设计规范》中对房屋建筑工程结构伸缩缝 的最大间距做如下规定：对于现浇式结构，普通砖混结构50m，框架结构55m， 剪力墙结构45m，框架-剪力墙结构根据框架和剪力墙的具体布置情况取45~55m 之间，通常可取50m。该酒店结构不设缝轴线尺寸为167.2m，超过了规范要求。 3、温度工况 (1)温度荷载。假设该建筑从当年7月开始地上部分施工，第1～3层施工分 别需要一个月，从4层开始每层半个月，至次年二月半完工。按照该假定施加的 温度荷载始终为降温作用，为最不利工况。 (2)有限元模型。针对温度应力建立四组模型(M0、M1、M2、M3)，均考虑施 工模拟和收缩徐变的作用；其中，部分模型考虑了地下室顶板的转动弹性嵌固， 弹簧刚度计算按照柱所连接的梁柱刚度进行计算，为近似值。模型的具体设计参 数见表1所示。 结构二层的后浇带设置如图1所示，其余各层M0、M1、M2后浇带设置均同；M3与 M2相比，仅在结构第二层增设后浇带c，其余部位后浇带设置均同M0～M2模型。温度有 限元模型为保证结构成立，将一跨内的所有次梁和板均设置为后浇带。 4、温度应力分析 本工程采用有限元分析程序MidasGen对本模型进行温度应力计算分析，分别探讨温度应力对框剪结构中的柱、剪力墙、梁板等主要构件的影响，并给出控制措施及建议。 (1)柱内力。通过对比框架柱主要集中区域的温度应力，其中：①主楼最外侧柱(区域1)；
11．监测方案 11.1 监测监控的目的 因为凯旋门主体施工过程中结构体系将随施工阶段不同而变化，现场施工荷载条件也是不断变化的，因此凯旋门悬挑结构的实际内力与设计内力值之间及结构的实际变位与设计变位值必然存在差异。因此施工过程中必须对内力及变位进行监测，及时掌握结构实际状态，对施工步骤及条件做出调整，防止施工中的误差积累，保证结构安全。 监控计算的目的在于按照确定好的结构施工方法和施工步骤根据实际的恒载及临时荷载进行计算分析，提供每一施工步骤的理论内力以及结构的变形。同时施工现场根据监控计算提供的结果，随时反馈结构安装情况，形成一个施工监控循环阶段，最后顺利建成并达到设计要求。 11.2 监测监控的内容 11.2.1 位移的监测 通过测量结构在不同状态下各控制点空间三维坐标（或竖向坐标）的差异，实现位移监测。位移监测旨在防止在钢结构吊装过程中出现的变形危及即成体系的结构安全，并保证抬升裙楼结构施工完成后，各控制点的坐标（标高）要满足设计要求。 测量结果与计算结果进行对比，分析得出吊装过程中可能出现的施工误差及原因，提交监测数据与分析成果，并采取针对性措施进行施工保障。 11.2.2 应变的监测 根据凯旋门结构主体结构特点，随着钢结构桁架施工以及上层混凝土结构荷载增加后，本次监测工作将合理地布置应变测点，重要的部位可布设互相验证的测试元件，使观测成果能反映结构应力分布及最大应力的大小和方向，以便和计算结果进行对比，同时综合其他监测信息进行分析，从而为施工过程安全与结构工作状态的评估提供参考。
构件测量部位应变传感器的数量和布置方向应根据应力状态而定。空间应力状态宜布置7～9向应变传感器，平面应力状态宜布置4～5向应变传感器，主应力方向明确的部位可布置单向或两向应变传感器。 本次监测的主要位置集中于悬挑钢桁架的弦杆，腹杆端部等一些内力较大的截面，通过对这些部位的应变监测来掌握结构吊装过程中及吊装之后的工作状态、受力性能，是否能保证结构安全，是否能吻合理论分析结果。 11.2.3 裂缝的监测 监测裂缝目的：因为悬挑结构中L42-L50层采用了混凝土梁柱及楼板施工的施工工艺，而悬挑结构中弯矩负荷较大，为保证安全以及建筑施工使用功能，对楼板裂缝进行监测。 裂缝的测量主要有三种方式：①刻度放大镜：布置高倍率带有刻度的放大镜，通过直接观察刻度的变化，来观察裂缝的变化情况，在混凝土裂缝的观测中普遍常用；②裂缝刻度尺：一般适用较大裂缝的直观测量，但精度较低；③应变计：通过布置在裂缝两侧的门钉，在门钉上拉设特殊的应变传感器，另一端与随身携带的电脑连接，通过相应软件的处理，可以直接在显示屏上直观的读取裂缝的宽度变化值。 图10.2.3-1 刻度放大镜以及裂缝刻度尺读数
砌体结构常见问题分析与设计 新疆建筑标准设计办公室 多层砌体房屋建筑以剪切变形为主，纵横墙布置应基本均匀、对称以体现规则性原则；结构的基本周期一般在0.3S以内，结构的初裂水平侧移约为1/4000，大震时的破坏主要依靠抗震构造措施来抗御。 1 一般规定及结构布置 1.1一般规定 1.1.1 砌体结构的材料指烧结普通砖、多孔砖、蒸压类的实心砖、标准的混凝土小型砌块，其他如：非蒸压粉煤灰混凝土标砖、多孔砖、蒸压类的空心或多孔砖在地震区不能采用。 1.1.2 横墙很少指大于4.2m开间的房间占该层面积的80％以上者，如：全为教室的教学楼或食堂、俱乐部和会议楼等。 1.1.3 关于嵌固条件好的半地下室：指埋深较多或形成扩大半地下室底盘，对半地下室作为上部结构的嵌固端有利，抗震验算可不计作一层。 不论全地下室或半地下室，抗震强度验算时均应当作一层并应满足墙体承载要求。凡有质量就有地震作用，楼层集中了各层的主要质量，不论房屋高度如何变化，有多少楼盖也就有多少个计算质点，一个质点只考虑一个自由度，这是底部剪力法计算的基本前提。 1.1.4 坡屋面的最低处高度≤1.5m时，可与顶板合并成一层计算；当阁楼层面积≤1／2顶层楼面积、最低处高度≤1.8m时，阁楼层可不作一层计算，高度不计入总高度之内。将其作为局部突出构件（荷载并放大）进行抗震强度验算（抗规5. 2.4条），除轻钢、木屋盖外，放大
亦可将阁楼层当作普通楼层输入验算做比较（面积比≤0.714时PMCAD程序判定为屋顶间，自动放大地震作用）。 1.1.5 横墙错位：现浇楼盖≤500mm，预制板≤300mm以内可以认为是连续的横墙。 1.1.6 计算房屋宽度：单面悬挑走廊、局部突出楼梯间不计入。 1.1.7 转角窗：转角窗的设置使砌体墙的连续性和封闭性中断，地震作用不能传递；鉴于低层房屋其震害与平面规则性的差异不明显，8度区≤3层，6、7度区≤4层时，在采取加强措施后可设置转角窗。1.1.8 现浇板沿外墙（含内墙楼梯间）楼板支座宽度内设置2ф12的加强筋。 1.1.9 房屋错层：现浇楼板高度大于750mm预制楼板大于600时，宜设缝。复式结构房屋原则上应按楼板标高作为集中质点计算层数。1.1.10 局部地下室不宜采用，地基土质较好时（稍密砂砾地基土、中密砂土），若不便分开，两者基底差不宜过大且按1：2放坡。 1.2多层砌体 1.2.1 砌体结构房屋原则上不能设局部内框架（结构动力特性不同，不同材料的结构处于同一结构单元内的变形、刚度不一致，地震时易造成连接部位的破坏）。仅限于在门厅部位设置一、二层的梁柱结构，可不认为是“内框架”，但在构造上应予以重视，尽量不使其承载过大，加强门厅侧边墙体的布置及两者连接处的节点构造。 1.2.2 纵横墙在结构平面布置中不能分别对齐时应采取措施。 1.横墙不对齐：一般一个五开间的住宅结构单元内，有3～4道对
温度应力对超长混凝土结构的影响 温度应力对超长混凝土结构的影响 摘要：近十几年来，随着我国经济的快速发展，人民对建筑的外观及使用功能更高的要求，在建筑过程中，出现了越来越多的平面超长的结构，而根据国家结构的相关规范，平面尺寸超过55m即需要设置伸缩缝，如果严格按照规范要求对所有超长建筑设置伸缩缝，将会在很长程度上影响建筑美观及功能使用。而不设置伸缩缝，在温度效应的作用下，产生较大的温度收缩裂缝，从而影响建筑的使用年限。因此从实际角度出发，需要我们结构工程师在结构设计上，解决不设伸缩缝而带来的减少建筑使用年限问题，进而满足超长建筑的功能使用需求。 关键字：钢筋混凝土，超长建筑，温度应力，相应措施 中图分类号：TU37 文献标识码： A 为了满足建筑功能的需要，越来越多的超长结构应运而生，不能设置伸缩缝就成为结构工程师的需要面对的重要问题：既要满足建筑的使用功能要求，又要保证结构使用及耐久性。根据温度应力理论及相关资料，对温度应力作用进行初步的分析，并结合工程实践经验做出几点相应的措施。 温度裂缝的特点： 混凝土在搅拌时产生水化反应，在水化反应的过程中，混凝土发生干缩，混凝土自身具有热胀冷缩的性质，当把混凝土浇筑入模版中时，因受到模版及钢筋的约束，会在混凝土内部产生收缩裂缝或者温度裂缝。在通常的超长建筑中，多见的是收缩应力与温度应力共同作用而产生的温度裂缝。其特点是早期收缩快，6个月即可完成全部收缩量的90%，在一年以后趋于稳定，变形极小。收缩的主要部位是底层和顶层。结构的梁板以及外露的挑檐，女儿墙等构件。 产生温度作用分析： 建筑工程的温差应包括竖向温差和水平温差效应，而对于高度不
摘要 该计算书为滨岛医疗中心门诊楼建筑方案及钢框架结构设计计算书，本设计依据建筑方案及给出的结构类型。参照规范有《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）、《建筑抗震规范》（GB 50011-2010）、《混凝土结构规范》（GB 50010-2010）、《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）等。完成设计内容有：建筑方案、结构平面布置、结构计算简图确定、荷载统计、内力计算、内力组合、主、次梁、柱选取及布置连接截面验算以及节点设计、楼梯设计、基础设计、工程概预算。结构类型为钢框架结构，梁、柱为钢梁、钢柱，板为组合楼板，柱脚采用埋入式，楼梯为板式钢筋混凝土楼梯、基础采用锥形独立基础。本计算书中列出了框架在恒荷载、活荷载、地震荷载、风荷载作用下的弯矩、剪力、轴力图以及内力组合表。 关键词结构设计；钢框架；独立基础；医用建筑
Abstract The calculations for the BinDao medical center clinic building steel frame building solutions and design calculations, based on the design and construction program structure given type. Design process based on structural loads standard (GB50009-2012) determine the structure of the load, in accordance with the Seismic Design of Buildings (GB50011-2010), design of steel structures (GB50017-2003) and the relevant requirements for structural design and calculation. The main work to complete the structure diagram layout and calculation of the identification, load statistics, internal force calculation and combination of primary and secondary beams and floor cross-section design and checking, node connection design, staircase design, basic design as well as project budget.Type of structure is steel frame structure, beams, columns of steel beams, steel columns, plates of composite slabs, column foot buried, reinforced concrete slab staircase stairs, independent foundation with a tapered base. Meanwhile, The calculations in the framework of the book lists the dead load, live load, seismic loads, wind loads bending moment, shear, axial force, and force combination table. Keywords Structural Design; Steel Frame;single footing medical building;
超长结构温度应力计算探讨 一、温度作用的特点： 温度作用是在规定时期内结构或结构构件由于温度场变化所引起的作用，具有以下特点：1）温度作用是由结构材料“热胀冷缩”效应被结构内、外约束阻碍而在结构内产生的内力作用，属于间接作用；2）温度作用随外界环境的变化而变化，有明显的时间性，属于可变作用；3）建筑结构从开始建造到拆除都会受到所处温度场影响，因而温度作用伴随着结构的生命全周期过程；4）引起结构温度变化因素很多，有气候季节变化、太阳暴晒辐射和其它人为因素（如火灾）等，诱因多样性使温度作用有别于其它（荷载）作用。 二、温度作用的规范规定： 2.1什么时候需要进行温度作用计算 根据温度作用的特点可知，结构中产生的温度作用大小主要与结构材料线膨胀系数和结构长度有关。表1为常用材料线膨胀系数αT，可见结构钢和混凝土的线膨胀系数非常接近。正因为如此，在计算钢筋混凝土结构的温度作用时才可以只按混凝土一种材料近似考虑。材料确定的情况下，长度越长，温度作用越大。 在完全没有约束的情况下，总长为100m、截面为600x600的普通混凝土梁温度每升高或降低20℃，梁长度将增加或减少20mm； 如果端部的变形完全受到约束，将在梁内部产生约2160KN（按强
度等级为C30计算）的轴向压力或拉力，该力约为混凝土轴向抗拉强度标准值的3倍。 T 实际结构不可能没有约束，总会在结构中产生温度应力，当结构长度较小时，可忽略温度应力和温度变形对结构的影响。现行规范根据不同的结构形式给出该长度（温度区段长度）经验值，详见表2，当结构超出该长度时才有必要进行温度作用计算。 表2: 钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距(m) 建筑结构设计时，应首先采取有效构造措施来减少或消除温度作用效应，如设置结构的活动支座或节点、设置温度缝、采用隔热保温措施等。当结构或构件在温度作用和其他可能组合的荷载共同作用下产生的效应（应力或变形）可能超过承载能力极限状态或正常使用极限状态时，比如结构某一方向平面尺寸超过伸缩缝最大间距或温度区段长度、结构约束较大、房屋高度较高等，结构设计中一般应考虑温度作用。
钢框架结构毕业设计 【篇一：钢框架结构计算书-毕业设计】 摘要 摘要 该计算书为滨岛医疗中心门诊楼建筑方案及钢框架结构设计计算书，本设计依据建筑方案及给出的结构类型。参照规范有《建筑结构荷 载规范》（gb 50009-2012）、《建筑抗震规范》（gb 50011-2010）、《混凝土结构规范》（gb 50010-2010）、《钢结构设计 规范》（gb 50017-2003）等。完成设计内容有：建筑方案、结构平 面布置、结构计算简图确定、荷载统计、内力计算、内力组合、主、次梁、柱选取及布置连接截面验算以及节点设计、楼梯设计、基础 设计、工程概预算。结构类型为钢框架结构，梁、柱为钢梁、钢柱，板为组合楼板，柱脚采用埋入式，楼梯为板式钢筋混凝土楼梯、基 础采用锥形独立基础。本计算书中列出了框架在恒荷载、活荷载、 地震荷载、风荷载作用下的弯矩、剪力、轴力图以及内力组合表。 关键词结构设计；钢框架；独立基础；医用建筑 燕山大学本科生毕业设计（论文） abstract the calculations for the bindao medical center clinic building steel frame building solutions and design calculations, based on the design and construction program structure given type. design process based on structural loads standard (gb50009-2012) determine the structure of the load, in accordance with the seismic design of buildings (gb50011-2010), design of steel structures (gb50017-2003) and the relevant requirements for structural design and calculation. the main work to complete the structure diagram layout and calculation of the identification, load statistics, internal force calculation and combination of primary and secondary beams and floor cross-section design and checking, node connection design, staircase design, basic design as well as project budget.type of structure is steel frame structure, beams, columns of steel beams, steel columns, plates of composite slabs, column foot buried, reinforced concrete slab staircase stairs, independent foundation with a tapered base. meanwhile, the calculations in the framework of the book lists the dead load, live load,
结构初步设计说明 一、工程概况 本住宅小区位于××市第一机床厂院内，总用地面积约为2.53公顷。本工程由拟建场地南侧的三栋塔式住宅(1~3号楼)和北侧的多层住宅(6~10号楼，各楼相对独立)合围而成，两排楼中间为集中绿地，覆土3m，以下为地下汽车库（4号楼），地下汽车库西面为锅炉房（5号楼），总建筑面积约为12.4万m2。 2.2、3号楼与1号楼完全相同；7、8、9、10号楼与6号楼完全相同。 二、建筑结构的设计使用年限和安全等级 三、自然条件 1. 风雪荷载 2. 抗震设防的有关参数 3．场地标准冻深： 1.20m 4. 场地的工程地质及水文地质条件 初步设计依据的岩土工程勘察报告为××市地质勘察基础工程公司2004年5月编制的《××市第一机床厂住宅岩土工程初勘报告》(工程编号2004-初勘021)，其主要内容如下： 4.1 位置及环境及地形地貌 拟建场地位于××市第一机床厂院内，场地地形基本平坦，自然地面标高在44.67m-45.49m之间。地貌单元属永定河及温榆河流洪积扇中下部。 4.2 地物及洞穴 因现有厂房未拆除，1号、2号楼及地下车库部分钻孔(ZK15、ZK19～ZK21、ZK24、ZK25、ZK36)未施工，待条件具备后须补勘。场地原有建筑物未拆除，使部分钻孔移位，但不影响钻探的精度和地基方案的选择分析。
4.4场区水文地质条件及基础设计水位的确定 4.4.1水文地质特征 拟建场区在本次勘察深度范围内分布有两层地下水，各层地下水类型及钻探期间实测水 工程场区1955年水位标高达到43.0m左右，埋深2.0m左右,近3-5年地下水最高水位标高42.50m左右； 4.4.3地下水腐蚀性测试及评价 场区地下水对混凝土及钢材无腐蚀性； 4.4.4基础设计水位的确定 如地下室设有主要机电设备，一旦进水将使建筑物正常使用受到影响或损失，建筑防水设计应按历年最高水位考虑； 验算地下室外墙承重能力及地下车库抗浮验算时设计水位的取值，可根据历年最高水位标高，按有关规范或标准的规定确定。 4.5场地地震效应 4.5.1场地地震烈度 拟建场区的抗震设防烈度为7度，设计地震分组第一组； 4.5.2场地土类型和建筑场地类别 场地土类型为中硬场地土，建筑场地类别为Ⅱ类； 4.5.3地基土液化可能性判别 拟建场地属非液化场地。 4.6地基基础方案设计及防治措施建议 拟建1~4号楼楼基底标高基本相同，约为39.50m左右，相应持力层为粘土层③，地基承