超长结构温度应力计算模型

超长结构温度应⼒计算探讨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。

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。

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。

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。

表1: 常用材料的线膨胀系数αT材料线膨胀系数αT(×10-6/℃轻骨料混凝土7普通混凝土10砌体6~10钢,锻铁,铸铁12不锈钢16铝,铝合金24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结构类型室内或土中露天排架结构装配式100 70框架结构装配式75 50 现浇式55 35剪力墙结构装配式65 40 现浇式45 30挡土墙、地下室墙壁等类结构装配式40 30 现浇式30 20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。

第18卷第5期　2010年10月安徽建筑工业学院学报(自然科学版)Journal o f Anhui Institute of A rchitecture &I ndust ryVol .18No .5　Oct .2010　收稿日期:2010-01-12作者简介:庞培培(1985-),女,硕士研究生,研究方向为结构工程。

超大面积和超长结构温度应力的有限元分析庞培培,　黄　潇,　沈小璞,　刘　艳(安徽建筑工业学院土木工程学院,合肥　230022)摘　要:结构中的温度应力是造成混凝土开裂的主要因素之一,尤其是对于超大面积和超长的混凝土结构工程。

因此在工程结构设计时,须要考虑温度应力对混凝土结构的影响。

本文基于A NS YS 有限元分析软件的特点和温度应力的基本特性,对动物研究中心大楼框架结构进行温度应力分析;在屋(楼)面板超大、框架梁超长的情况下,就室外环境温度与室内恒温产生的温度场对混凝土框架结构内力和变形的影响进行分析,并给出了框架结构梁板温度应力值及位置,为工程结构设计提供理论依据。

关键词:超大面积;超长结构;温度应力;A NS YS 有限元分析软件中图分类号:T U375.4 文献标识码:A 文章编号:1006-4540(2010)05-051-04Analysis of the finite element method of temperature strain for surpasslarge area and extra -long structurePANG Pei -pei ,　H UANG Xiao ,　SH EN Xiao -pu ,　LIU Yan(S chool of Civil Engineerin g ,Anhui University of Architecture ,Anhui H efei 230022)A bstract :The temperature stress o f the structure is o ne of the main factors caused concrete cracking ,e specially for the large area and ultra -long concrete structures .Therefo re ,w hen desig ning engineeringstructures ,it needs to conside r the adverse effect caused by tem perature stress on the co ncrete struc -ture .This paper based on characte ristics of the finite element analysis softw are ANSYS and the tem -perature stress ,analy zed tempe rature stress on the framew ork structure of Anim al Research Center building ;Under the co ndition of larg e roof (floo r )panel and ultra -long frame beam ,analyzed the im -pact o n internal fo rce and defo rmation o f concrete frame structure caused by the temperature field gen -erated from outdo or am bient temperature to indoo r constant tempe ra ture ,and g av e out the tem pera -ture stress value and its location of the beam frame structure ,provided a theo re tical basis for eng ineer -ing structure desig n .Key words :large area ;ultra -leng th structure ;temperature stress ;finite element analysis softw are ANSYS 该工程项目位于江苏省太仓市,工程建筑面积为:8546m 2,横向框架为11跨,最大长度达83m ,属超大面积、超长的框架结构体系(图1所示)。

超长结构温度应力的计算和裂缝控制措施摘要：温度的变化会严重影响超长混凝土结构的变形及内力。

以某高铁站北站站前广场项目为例，阐述阶段温度应力的等效温差计算方法在超长混凝土结构中的应用价值。

以有限元软件为基础，分析降温温差的情况中超长结构内力，探究温度的变化对超长混凝土结构的影响。

经过对结构特点的分析及结果得出，缓粘结预应力技术能够控制温度裂缝。

在使用阶段，随着结构降温温差的增大，超长结构最大温度应力呈线性增长。

控制后浇带闭合时间和施加预应力是有效控制温度应力的方法。

关键词：超长结构；温度应力；缓粘结预应力；裂缝控制《预应力混凝土结构设计规范》[1]规定，当钢筋混凝土结构的平面长度大于《混凝土结构设计规范》中规定的最大伸缩缝间距时，定义为超长结构。

我国的经济发展推动了工程建设的发展，为保障建筑工程结构与功能的完整性，多数工程都不采用超长结构或不设置结构缝。

在施工过程中，混凝土结构会受到温度等非荷载因素的影响而出现变形，结构受约束作用产生约束内力，其出现温度效应。

而温度效应对于混凝土超长结构的梁、板裂缝的影响巨大。

故此，本文以鲁南高铁临沂北站站前广场项目为例，通过采用缓粘结预应力等措施，缓解温度效应产生的影响，以实现裂缝控制。

1 工程概述某高铁站北站站前广场项目，项目总建筑面积20.46万m²。

包括广场地下两层建筑面积19.65万m²，主要为地下停车场、出租车蓄车场及设备管理用房；广场东侧建设一级长途客运站一座，站房、辅助及设备用房建筑面积约7100m²；广场西侧建设公交调度中心一座，建筑面积1000m²；建设高架落客平台匝道4条，宽15m，总长约1400m（如图1所示）。

工程建设的结构体系为：框架—剪力墙，筏板基础作为地基基础。

地下一层及二层的梁、板、框架柱结构的混凝土强度为C40，地上梁、板、框架柱混凝土强度为C30，选用HRB400级钢筋。

北站站前广场平面总尺寸为483.7m×224.1m，沿纵向设两道结构缝，分为136.5m×224.1m，201.7m×224.1m和136.5m×224.1m三个结构单元。

混凝土超长结构温度应力分析【摘要】随着建筑结构各种技术的不断进步,建筑新材料、施工新工艺的不断涌现,建筑物裂缝控制的综合集成技术还会不断完善和得到补充,建筑物的裂缝问题会被有效的控制。

温度裂缝是大跨预应力混凝土结构的常见质量病害之一,如果控制措施不当,裂缝可能影响到建筑的耐久性和结构安全。

所以应从原材料、设计和施工等方面来采取有效的措施,最大限度地减少温度裂缝,提高建筑质量。

【关键词】混凝土；超长结构；温度应力分析引言：随着城市建设的不断发展,我国近年来已经建造了很多超长混凝土建筑结构,这些建筑物为了满足功能需要,通常要求不设或者少设温度伸缩缝,实际结构设计常常会突破结构设计规范要求的最大伸缩缝间距,结构设计中便要考虑温度对结构的影响。

如何正确利用该项技术对我国的超长建筑结构进行温度应力分析的技术规范和相关经验还非常有限，我们应继续完善该项技术的分析方法和步骤，总结经验，以大力推广此项新方法，希望可以为我国的建筑事业添砖加瓦。

一、温度应力分析1.温度荷载温度应力计算采用的温度荷载，一般应根据工程所在地的气象统计资料取用。

根据广东省气象局的记录，广州地区1 月最冷，月平均温度9～16℃；7 月最热，月平均温度28～29℃，取月平均温差为16℃。

考虑徐变应力等因素，取温度折减系数为0.3。

输入系统降温4.8℃。

2.简化模型分析为了明确各因素对温度应力的影响，取整体模型中的一跨作为简化模型，如图1所示。

伸缩沟的作用在于，通过其竖板的塑性变形（竖板顶部塑性铰的形成），来释放顶板的温度变形。

分析中，通过调整伸缩沟竖板的厚度来反映其塑性铰的发展程度。

取5 倍弹性转角作为塑性铰，调整竖板厚度h，分别计算竖板厚度h=0、50、100、150、200、250、300mm 时的板温度应力，计算结果如表1 所示。

表1 简化模型计算结果从表1 中可以看出：随着竖板厚度的增加，凹槽处的竖板B、B’和底板C 的应力变化非常小；板A 和A’当竖板厚度为100mm 时应力最小，之后应力逐渐增大；板D 和D’的应力随着竖板厚度的增大而减小；板E 和E’的应力随着竖板厚度的增大而增加。