钢结构温度应力释放构造做法的研究

结构 抗震文章编号:1009-6825(2011)09-0031-02钢结构温度应力释放构造做法的研究收稿日期:2010-12-05 :唐山市科技技术研究与发展指导计划项目(项目编号:09110232c)作者简介:马卫华(1978-),男,讲师,唐山学院土木工程系,河北唐山 063000马卫华摘 要:概括了钢结构解决常温下温度应力问题的措施,提出了在厂房纵向中部设置温度应力释放区,利用可滑动螺栓连接释放温度应力的构造做法,以有效减小温度应力影响,满足钢结构连接的构造要求。

关键词:钢结构,温度应力,应力释放中图分类号:TU 391文献标识码:A0 引言建筑物处于自然环境中受到各种温度变化的影响,当构件内部温度变化所引起的膨胀或收缩受到约束时就要产生应力,即温度应力。

近年来,钢结构在长度和高度方面都在不断的增加,其温度应力的影响也越来越明显。

通过恰当的构造做法来释放温度应力,是解决问题的方法之一。

1 解决温度应力的措施目前对一般钢结构处理温度应力的措施有四类:1)结构的长、宽都在规范设定的范围内时不考虑温度效应;2)结构的长或宽较大时,通过增设伸缩缝来防止温度应力的破坏;3)结构设计时,加乘一个安全系数来减小温度应力所占荷载的比例;4)采用长圆孔结构来释放温度应力。

部拆除原有旧民宅之争。

深入调查的结果是,发现那里竟有北宋时期的 高丽使馆 遗址等几座极有史料价值和艺术价值的建筑遗存。

如果跟随当时国内那股 草坪风 ,一味追求所谓欧陆式的绿地效果,换来的称赞只是一时的,留下的遗憾却是永远的。

保护城市的历史文化,事关社会各界,但首要的责任在政府。

即使在高度市场化的国家也是如此。

与不少欧洲古城相比,中国的历史文化名城除个别外,真正实施原物保护(文物保护)、原貌保护(历史街区保护)的范围要小得多。

所谓发展与保护的矛盾,相当程度上是人为的,首先是政府规划不当造成的。

杭州市近年启动的清河坊历史街区保护工程,就是市政府下决心调整规划、撤销房地产开发项目才保全下来的,正所谓 解铃还须系铃人 。

上海国家会展中心大跨钢结构屋盖温度应力分析与对策上海国家会展中心是一座标志性的大型现代化展览建筑，其大跨钢结构屋盖是该建筑的重要组成部分。

在使用过程中，由于夏季高温和日照辐射等因素的影响，屋盖结构会受到温度变化所引起的应力作用，从而可能导致结构变形或破坏。

因此，对于屋盖的温度应力分析和对策制定非常重要。

首先，针对大跨钢结构屋盖的温度应力分析，需要考虑以下因素：1.温度变化范围：夏季高温时，屋盖表面温度会高于环境温度，而冬季低温时则相反。

因此，需要对温度范围进行具体的分析和测量，进而确定温度应力的产生范围。

2.材料的热膨胀系数：钢结构材料的热膨胀系数是影响温度应力的重要参数之一、通过对材料的物理特性和热膨胀系数进行分析，可以计算出由温度变化引起的应力大小。

3.结构连接方式：屋盖结构的连接方式也会对温度应力产生影响。

不同的连接方式会出现不同的应力分布情况。

因此，在分析温度应力过程中需要考虑结构的连接方式。

4.环境作用：除了温度变化外，还需要考虑环境作用，如风载荷、震动等因素，它们也可能会增加屋盖的应力。

针对以上分析结果，可以制定以下对策来应对屋盖的温度应力问题：1.材料选择：选择具有较小热膨胀系数的材料，可以减小温度应力的大小。

例如，可以选择热膨胀系数较小的高强度钢材料。

2.结构调整：在设计阶段合理调整屋盖结构，如选择合适的连接方式和降低结构应力集中的地方，可以减小应力的产生和传播。

3.温度控制：通过增加屋盖的散热和降温能力，减小温度应力的大小。

例如可以采用防晒、强化散热系统或保温隔热材料等措施。

4.监测与维护：定期对屋盖结构进行监测，及时发现异常变化，并采取相应的维护措施，以保证结构的安全。

总之，上海国家会展中心的大跨钢结构屋盖在分析温度应力问题时，需要综合考虑温度变化、材料特性、结构连接方式和环境作用等因素。

制定合理的对策可以减小温度应力的大小，确保屋盖结构的安全运行。

钢材虽为非燃烧材料，但钢材不耐火，温度４００℃时，钢材的屈服强度将降至室温下强度的一半，温度达到６００℃时，钢材基本丧失全部强度和刚度。

因此，当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏。

高温下钢材力学性能模型的建立及其如何应用是进行结构抗火分析的关键和基础，对分析结果起着决定性的作用。

近十年来，国内外学者对不同钢材的高温材料力学性能进行了研究，并取得很大进展。

国内外对高温下钢材材料力学性能的研究主要包括两个方面：高温下钢材的应力－应变关系和高温下结构钢材料的各项力学性能如屈服强度、弹性模量等随温度变化的模型，但这些研究仅局限于恒温加载或恒载加温两种路径下钢材各项力学性能参数随温度变化的模型。

实际火灾过程中钢结构的内力和温度随时间不断变化，结构抗火分析中应考虑不同应力－温度路径下钢材的应力－温度－应变三者的耦合关系。

高温下钢材的材料特性国内外学者在对钢结构在高温下的力学性能已经进行了很多系统的试验研究。

尤其是在国外，主要是以试验结果为基础，许多国家和地区的结构抗火设计规范或规定中都规定了自己的高温材性模型，如ＥＣＣＳ（欧洲钢结构协会）模型、英国规范ＢＳＩ（Ｂｒｉｔｉｓｈ　ＳｔａｎｄａｒｄｓＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ）模型、欧洲标准委员会ＣＥＮ模型、澳大利亚ＡＳ４１００等。

１、应力－应变关系试验结果表明，当钢的温度在２５０℃以下时，钢的弹性模量和强度变化不大；当温度超过２５０℃时，即发生所谓的“塑性流动”，超过３００℃后，应力－应变关系曲线就没有明显的屈服极限和屈服平台，强度和弹性模量明显减小。

高温下钢构件的总应变 包括三部分：由应力产生的瞬时应变 ，蠕变 和由于热膨胀产生的应变 。

（１）总应变与应力过程和升温过程有关，当构件的升温速度在５～５０℃／分钟范围且构件的温度不超过６００℃时，蠕变较小，一般将蠕变包括在 中一起考虑，而不另外考虑蠕变的影响，因而也不考虑应力过程和升温过程对总应变的影响。

基于有限元技术的绿色节材钢结构温度应力释放带施工工法基于有限元技术的绿色节材钢结构温度应力释放带施工工法一、前言随着人们对环境友好型建筑的要求越来越高，绿色建筑成为了当今的发展趋势。

在绿色建筑中，绿色节材钢结构作为一种新兴的建筑结构方式，具有强度高、重量轻、施工速度快等优点，因此被广泛应用于高层建筑、电厂、厂房等领域。

然而，由于温度变化引起的结构应力问题一直是绿色节材钢结构建筑中的难题。

因此，本文介绍了一种基于有限元技术的绿色节材钢结构温度应力释放带施工工法，以解决这一问题。

二、工法特点该工法利用绿色节材钢结构自身的特点，通过合理设计和安装温度应力释放带，有效减小了温度变化引起的结构应力，提高了结构的稳定性和耐久性。

同时，由于使用了有限元技术，可以对整个施工过程进行模拟分析，优化设计方案，有效提高施工质量和效率。

三、适应范围该工法适用于各种类型的绿色节材钢结构建筑，如高层建筑、电厂、厂房等。

四、工艺原理该工法通过有限元模拟分析，确定温度应力释放带的位置、尺寸和材料，并根据实际工程需求进行设计。

在施工过程中，采取一系列的技术措施，如使用可伸缩式温度应力释放带、控制温度变化、合理布置支撑体系等，以确保结构的稳定性和安全性。

五、施工工艺1. 施工前期准备：制定详细的施工计划和施工方案，组织好相应的人员和机具设备。

2. 温度应力释放带的安装：根据设计要求，将温度应力释放带安装在结构上，确保其位置和尺寸符合要求。

3. 控制温度变化：采取措施控制施工现场的温度变化，如使用临时遮阳棚、通风设备等。

4. 合理布置支撑体系：设置合理的支撑体系，以减小结构受温度变化影响的程度。

5. 施工过程监控：利用有限元技术对施工过程进行模拟分析，及时进行调整和优化。

六、劳动组织根据施工计划和施工方案，合理组织施工人员，确保施工进度和质量。

七、机具设备该工法所需的机具设备包括有限元分析软件、温度应力释放带、支撑体系等，这些设备具有高精度、高效率的特点。

材料力学中的高温应力与应变分析方法探究在材料力学领域，高温应力与应变分析是一项重要的研究内容。

高温环境下材料的力学性能会发生显著变化，并且温度对材料的力学行为产生重要影响。

因此，研究高温应力与应变对于理解材料在极端条件下的行为至关重要，并且具有广泛的应用领域。

首先，我们将介绍常见的高温应力与应变分析方法之一——热胀缩法。

热胀缩法是一种通过测量材料在高温下的热胀缩变形来分析应力和应变的方法。

这种方法基于热胀缩原理，利用测量材料在升温或降温过程中的尺寸变化来推导出应力和应变的信息。

热胀缩法的具体实验过程如下：首先，选取一块具有一定形状和尺寸的试样，该试样材料具有较高的热胀缩系数。

将试样放置在一个高温环境中，并测量试样在不同温度下的长度变化。

根据试样的热胀缩系数和长度变化数据，可以通过计算得到试样在不同温度下的应力和应变分布情况。

高温环境下的热胀缩法可以有效地提供材料的应力与应变分布信息，尤其适用于研究材料在极端温度条件下的行为。

然而，热胀缩法在实际应用过程中也存在一些限制。

首先，该方法需要选取具有较高热胀缩系数和稳定性的试样材料，以确保测量结果的准确性。

其次，由于热胀缩系数会随着温度的变化而变化，所以在实验过程中需要对试样的温度进行严格控制，以确保数据的可靠性。

除了热胀缩法外，还有其他一些方法可以用于高温应力与应变分析。

例如，光弹性法是一种基于材料在高温下的光学行为变化来分析应力和应变的方法。

通过在材料上施加一定的载荷，使材料产生应力和应变，然后利用光学设备测量由应力产生的光学行为变化，从而推导出应力和应变的分布情况。

此外，还有快速扫描电子显微镜（SEM）等方法可以用于高温应力与应变分析。

快速扫描电子显微镜可以实时观察材料在高温下的微观结构和变形情况，从而推导出材料的应力和应变分布。

这种方法具有非常高的分辨率和实时性，可以提供准确的应力与应变信息。

高温应力与应变分析方法的研究和应用对于各种工程领域都具有重要意义。

大跨度钢结构网架温度应力及其影响研究摘要：空间网架结构是我国发展较快的结构形式，广泛应用于体育场馆的等工程，温度应力对大跨度网架结构设计施工有很大影响。

温度作用下结构变形受约束，有关温度效应对建筑结构的影响研究取得很多成果，但具有很强的地域性。

目前国内外对钢架温度应力研究大多为个案，三维研究主要针对个案进行软件计算，无法满足当前实际工程要求。

文章对一二维结构与温度应力关系进行理论推导，对三维钢架结构网架温度应力分析。

关键词：大跨度；结构；网架温度1 大跨度结构网架温度应力相关研究1.1 建筑钢结构的应用发展钢结构是空间结构主要应用材料，钢结构设计中会遇到大量温度问题，近年来天气日益恶劣，大跨度钢结构施工中，弱结构到强结构中经历不确定环境因素，结构竣工时内部留下残余应力，大跨度钢结构在极端天气下的安全问题值得研究[2]。

结构设计时会遇到大量温度作用问题，如工业建筑厂房对结构屋面应力分配产生影响，结构温度伸缩缝大小是以温度应力为基础。

人们为应对温度应力不利变化采取应对措施降低对混凝土结构的影响，如采用保温隔热材料对结构保温。

大跨度钢结构发展较为成熟，大跨度混凝土结构杆件积累变形大，大跨度钢结构对温变敏感，只能靠结构杆件协同变形抵抗温度变形。

基本气温是确定温度作用所需主要气象参数，以往建筑结构设计大多根据经验，我国建筑结构荷载规范规定基本气温，热传导速率慢的砼结构温度接近月均温度，热传导速率快的结构温度接近年最高气温[3]。

现存大跨度钢桁架拱桥中，桥型根据拱肋与系梁刚度比例关系分为洛泽拱、系杆拱等。

钢桁架拱桥上部结构主要由连接系、桥面系等组成。

钢桁架桥在公铁两用桥中具有很大优势，因其具有独特特点，易于与周边景观协调搭配；桥梁上部结构施工多为高空作业，桁架拱桥杆件不需大型起吊设备，桁架桥杆件多为承受轴向力构件，拱桥力学特点决定其具有较好的竖向刚度。

钢桁架拱桥缺点体现在承载力高，需要考虑大型支座更换问题；大跨度钢桁架拱桥施工中整体稳定性较弱，桁架拱桥节点构造复杂，杆件设计要求充分考虑稳定性等。

大跨度钢结构网架温度应力及其影响分析大跨度钢结构网架温度应力及其影响分析随着建筑技术的进步和城市化进程的加快，大跨度钢结构网架建筑在现代城市中得到了广泛应用。

然而，在实际的建造和使用过程中，由于温度变化等因素，这些大跨度钢结构网架往往会产生一定的温度应力，进而对其结构稳定性和安全性产生影响。

因此，对于大跨度钢结构网架温度应力及其影响进行分析，是保障其稳定性和安全性的必要措施之一。

一、大跨度钢结构网架温度应力的来源大跨度钢结构网架在夏季阳光直射时，需要承受较高的温度升高，而在夜晚则需要承受快速降温的影响。

这些温度变化会引起钢构件的体积变化，通过线膨胀系数α来描述。

由于不同构件材料的线膨胀系数不同，因此温度变化会导致不同构件间的变形或应力差异，从而产生温度应力。

除此之外，大跨度钢结构网架在施工和使用过程中也会受到其他外力的影响，如自重、风载和人造荷载等，也会对其产生一定的应力。

二、大跨度钢结构网架温度应力的危害大跨度钢结构网架的温度应力一旦超过了其材料所能承受的极限，就会发生塑性变形或破坏，造成严重的安全隐患。

例如，当长时间高温作用于钢结构网架时，会导致其材料的强度和刚度下降，从而影响其承载能力。

此外，温度应力还会导致钢结构网架的变形，使得构件之间的连接处松动或发生裂缝，进一步加剧结构的不安全性。

三、大跨度钢结构网架温度应力的分析方法针对大跨度钢结构网架温度应力的分析，一般可以采用两种方法：数值模拟法和试验验证法。

数值模拟法既可以通过有限元软件进行模拟分析，也可以通过MATLAB等编程语言进行模拟分析。

该方法的优点是可以在较短时间内进行大量计算，并得到较为精确的分析结果。

但缺点是其结果受到模型精度和参数选取的影响；而试验验证法则是通过搭建实验样板或现场试验等方式，来验证其温度应力情况，并得出结论。

该方法的优点是可以得到较为真实的实验结果，从而提高分析的准确度和可靠性，但缺点是过程较为复杂和费用较高。

钢材虽为非燃烧材料，但钢材不耐火，温度４００℃时，钢材的屈服强度将降至室温下强度的一半，温度达到６００℃时，钢材基本丧失全部强度和刚度。

因此，当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏。

高温下钢材力学性能模型的建立及其如何应用是进行结构抗火分析的关键和基础，对分析结果起着决定性的作用。

近十年来，国内外学者对不同钢材的高温材料力学性能进行了研究，并取得很大进展。

国内外对高温下钢材材料力学性能的研究主要包括两个方面：高温下钢材的应力－应变关系和高温下结构钢材料的各项力学性能如屈服强度、弹性模量等随温度变化的模型，但这些研究仅局限于恒温加载或恒载加温两种路径下钢材各项力学性能参数随温度变化的模型。

实际火灾过程中钢结构的内力和温度随时间不断变化，结构抗火分析中应考虑不同应力－温度路径下钢材的应力－温度－应变三者的耦合关系。

高温下钢材的材料特性国内外学者在对钢结构在高温下的力学性能已经进行了很多系统的试验研究。

尤其是在国外，主要是以试验结果为基础，许多国家和地区的结构抗火设计规范或规定中都规定了自己的高温材性模型，如ＥＣＣＳ（欧洲钢结构协会）模型、英国规范ＢＳＩ（Ｂｒｉｔｉｓｈ　ＳｔａｎｄａｒｄｓＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ）模型、欧洲标准委员会ＣＥＮ模型、澳大利亚ＡＳ４１００等。

１、应力－应变关系试验结果表明，当钢的温度在２５０℃以下时，钢的弹性模量和强度变化不大；当温度超过２５０℃时，即发生所谓的“塑性流动”，超过３００℃后，应力－应变关系曲线就没有明显的屈服极限和屈服平台，强度和弹性模量明显减小。

高温下钢构件的总应变 包括三部分：由应力产生的瞬时应变 ，蠕变 和由于热膨胀产生的应变 。

（１）总应变与应力过程和升温过程有关，当构件的升温速度在５～５０℃／分钟范围且构件的温度不超过６００℃时，蠕变较小，一般将蠕变包括在 中一起考虑，而不另外考虑蠕变的影响，因而也不考虑应力过程和升温过程对总应变的影响。