温度作用与结构设计

考虑温度影响的混凝土结构设计与性能分析混凝土在建筑和工程领域中扮演着重要角色。

然而，在不同的气候条件下，混凝土结构的耐久性和强度会受到影响。

因此，在设计混凝土结构的时候需要考虑到温度的影响。

本文将探讨温度影响的混凝土结构设计和性能分析。

一、混凝土结构温度影响的分析温度是混凝土结构使用过程中常见的环境因素，是影响混凝土结构性能的重要因素之一。

高温和低温都会对混凝土结构造成不同程度的影响。

下面将分别探讨高温和低温对混凝土结构的影响。

1. 高温对混凝土结构的影响当混凝土结构暴露在高温环境下时，混凝土会发生热胀冷缩现象，从而导致结构变形和裂缝。

另外，高温还会促使混凝土的龄期加速，从而影响混凝土的强度和硬度。

2. 低温对混凝土结构的影响当混凝土暴露在低温环境下时，混凝土会发生收缩，从而增加混凝土结构的开裂和破坏风险。

此外，低温还会影响混凝土的水化反应过程，从而影响混凝土的强度和硬度。

二、考虑温度影响的混凝土结构设计为了减少温度对混凝土结构的影响，需要在设计混凝土结构时考虑到温度的影响。

下面将介绍考虑温度影响的混凝土结构设计要点。

1. 适当加强混凝土的配合比设计为了提高混凝土结构的抗高温和抗低温性能，在混凝土的配合比设计中，需要适当加强混凝土的粘结强度和韧性。

这样可以保证混凝土结构在高温和低温环境下都能够有更好的承载能力。

2. 合理处理混凝土结构的伸缩性混凝土结构在使用过程中会因为温度变化而发生伸缩性的变化，因此在混凝土结构的设计中需要合理处理混凝土的伸缩性。

比如，在混凝土结构的构造中，需要合理设置伸缩缝以缓解混凝土的收缩和热胀问题。

3. 加强混凝土结构的保护措施为了避免混凝土结构暴露在过高或过低的温度中，需要加强混凝土结构的保护措施。

比如，在高温环境下加强对混凝土结构的通风和降温措施，降低混凝土结构的温度。

而在低温环境中，则需要增加混凝土结构的隔热设施以减少混凝土结构的热损失。

三、混凝土结构的性能分析在混凝土结构的设计和使用过程中，对混凝土结构的性能进行分析也是非常重要的。

超长框架结构的温度作用计算及工程设计提要阐述了超长框架结构的温度作用计算方法；并就一工程实例，示范了在实际工程设计中如何进行这类结构的设计。

关键词超长框架结构，温度作用1 问题的提出我国现行规范对现浇框架结构的伸缩缝间距规定不超过55m，而某些工程中常常会由于工艺专业的需要，要求建筑不设缝或尽量不设缝；这时如果建筑物较长，在施工和使用过程中就会产生一定的收缩应力或温度应力，当这些应力达到一定程度时，就会影响建筑物的正常使用功能；因此当建筑物达到一定长度时，就必须对结构的温度作用进行计算。

鉴于此，本文在文献[1]的基础上，介绍了超长框架结构的温度作用计算方法，并以此为基础，对某一超长框架结构的温度作用进行了计算。

2 超长框架结构的温度作用计算方法2．1 计算假定为简化计算，通常对多层框架进行手工计算时会作出如下一些假定，即框架柱的抗侧刚度只考虑本层相连梁及其上下层相连柱的影响；本层结构所受到的作用只对与本层相连的梁柱有影响。

除此之外，本文在计算温度作用时还作出如下的两条假定，即同一楼层各节点所受到的温差相同；当框架各构件材料性质相同，竖向构件和水平构件的刚度分布均匀时，在相同温差作用下，框架某层某节点产生的侧移与该点相对于本层不动点的距离成正比。

2．2计算温度作用下楼层不动点的位置以某一单层平面框架为例（见图一），若该楼层在负温△T的作用下产生收缩，根据上述假定，每一框架柱的柱顶产生指向平衡不动点的收缩尺寸为βX I（β为伸缩率，是与距离无关的线性常数），同时每一框架柱的柱顶必然受到指向楼层不动点的剪力Q I或P J，而柱顶剪力与框架柱的抗侧刚度（产生单位位移所需的水平力）及侧移大小成正比，即Q I=K IβX I，P J=S JβX J。

若楼层仅在温度作用下，根据力的平衡，应有∑Q I=∑P J，亦即有∑K I X I=∑S J X J，由此式可以看出，楼层的平衡不动点位于框架柱的抗侧刚度中心。

温度作用对钢结构设计与施工的影响探究关键词：温度应力;钢结构建筑;设计;影响引言环境温度到底如何变化，测量结果如何作用于实际建设中，同一结构出现不同温差的形变应力到底有多少，温度变化对整体钢结构的作用又如何，这些问题始终困扰着钢结构的设计与施工，本文就温度对钢结构产生的影响做出合理分析，并总结出相关规律，以供参考。

1温度对钢结构的作用简述温度是表示物体冷热程度的物理量，从微观上来说是物质内部分子的运动的剧烈程度，所以温度上升对物质内部结构是会产生一定影响的，常见的水就有固态的冰、液态的水和气态的水蒸气三种形态，而对于钢结构来说，温度的变化也会影响到其内部分子的运动。

常见的热胀冷缩实例就是铁轨之间的缝隙，如果没有预留出足够的缝隙，钢铁会在热胀冷缩的效应下产生形变，致使铁轨出现弯曲，从而影响到列车运行的安全，所以对于温度的影响一定不可小觑，连粗壮的铁轨都能产生形变，何况普通的钢筋。

但这种形变其实并不是很明显，就比如小型钢结构对于温度变化产生的形变效果非常低，所以基本上可以忽略温度对其造成的影响，但是由于目前我国建筑行业的发展与工艺的革新，许多大型建筑的出现都使得钢结构的体积越来越大，著名的国家体育馆就是其中之一。

由于钢结构具有热胀冷缩的效应，如果钢结构发生形变而周围限制其应力产生，则钢结构内部的应力会逐渐增加，比较常见的就是钢筋混凝土结构的钢筋形变，使混凝土发生崩裂的现象，这对于建筑整体的稳定与安全造成了非常严重的影响。

2温度的变化原因及测量温度变化主要有三种分类，一是年温差变化，这体现在一年四季的总体平均温度变化，涉及到最高温度和最低温度之间的差距;第二个是日照温度变化，主要体现的是建筑在阳光直射下，每个区域独立的温度变化，由于照射时间长短不同，角度也会造成影响，所以温度的变化并不是均匀分布的，测量起来则十分复杂，需要计算温度场来确定;最后一个类别就是骤然温差，体现在寒流和冷空气的影响，由于这种变化更加难以捉摸，在钢结构设计和施工时很少考虑到这方面造成的影响。

- 75 -工 程 技 术随着我国经济的飞速发展，交通建设的脚步也在不断地加快。

一座座桥梁，像一个个巨人般，托起一条条通途大路，跨越江河湖海。

桥梁作为一个工作在自然环境中的构造物，自然会受到各种自然环境的影响，如：风、雪、雨、水、温度等。

对于混凝土结构桥梁来说，影响最大的是水和温度。

在桥梁一般设计中，很多设计人员都会注重环境类别，注重水对桥梁的影响。

但是在日常的设计中，很容易忽略温度对桥梁的影响，从而影响桥梁的使用安全和寿命。

对于桥梁产生影响的温度分为整体升降温和温度梯度。

在我国早期的桥梁设计中，对于环境温度的影响不够重视，在89规范中桥梁各部构件一般只考虑受温度变化而引起的作用，只在必要时考虑日照引起的影响。

在04、15规范中参考国外规范和实际工程实例的基础上对温度作用作了较大调整，除明确规定了温度变化引起的作用外，还规定了不同混凝土铺装层温度梯度变化值对于桥梁的影响。

１　整体温度作用及设计措施整体温度作用对于简支结构及连续钢构桥梁影响较小，在合理设置支座及伸缩缝的前提下可以消除整体温度作用对于桥梁内部应力的影响。

对于连续钢构桥梁，由于不能通过支座变形抵消桥梁内部应力，从而导致桥梁在墩梁结合处产生较大应力，影响桥梁的受力性能和使用安全。

对此设计者一般将上部跨越结构做成变截面梁桥，此设计一是可以减小桥梁本身自重增大跨越能力，同时变截面梁桥在墩梁结合处增大梁高可以取得更好的抗剪能力，更可以减小整体温度应力对于桥梁内部应力的影响。

在增大梁高的同时，设计者在设计桥梁下部结构时，通常会将桥墩做成柔性墩，通过柔性墩的变形来抵消整体温度作用对梁桥内部应力的影响。

２　温度梯度作用及设计措施整体温度对桥梁产生的应力效应，可以通过结构的合理设置进行减小和消除。

而由于日照温度的竖向梯度变化，对桥梁产生的温度应力效应，由于桥梁结构本身的自我约束，是无法通过桥梁外部结构的特殊设计进行减小或是消除。

只能通过针对性的设计措施来抵抗温度应力效应。

结构的温度作用设计一、结构温度作用设计的主要内容 环境温度取值由热传导得到杆件界面温度和杆件内部的温度场 求解结构温度内力杆件的截面设计（设计内力、设计状态、设计参数） 二、环境温度取值 1、环境温度组成以太阳为热源，环境温度可由日照温度ts 和空气温度te 组成。

日照温度ts 是太阳辐射作用直接在物体表面产生的温度，它是一个非均匀温度场，可由下式计算：ts=eIαρρ—太阳辐射吸收系数。

GB50176、附表2.6I —水平或垂直面上的太阳辐射照度。

GB50176、附录三、附表3.3e α—外表面换热系数。

取19.0W/m2·K空气温度te 受太阳间接作用的影响，它是一个均匀的温度场。

环境温度（又称综合温度）tse=ts+te对于是室内ts=0，因此，室内环境温度tse=te 2、温度作用计算的时间单元以太阳为热源，环境温度的变化具有周期性，即地球自转引起，以日为周期，温度有昼夜之分。

地球绕太阳公转引起，以年为 周期，温度有四季之分。

现以日周期为例来说明这周期变化温度场的传导特性： ⑴、环境温度变化可以由一个与时间无关的稳态温度场和一个随时间周期变化的非稳态温度场叠加而成，如下图所示：⑵、周期变化温度场在传导过程中具有衰减性和延迟现象 波幅的衰减系数：χαπυTe-=波传导的延迟时间：απξTx 21=其中：α—材料的导温系数（m 2/h ）T —波动周期（h ） χ—离物体表面距离（m ）时间t武汉地区根据节能要求，加气砼砌块若自保温，则一般需厚25cm ,周期变化温度场经25cm厚墙体传导后，由上式可知，日温度变化幅度（即波幅）只剩下 6.356%，即这部分温度场对结构构件的影响甚微，可以忽略不计。

另外，峰值到达时间推迟了10.5小时，这意味着，外部环境温度最高时构件温度不是最高，当构件内温度达到峰值时外部环境温度早降下来了。

这时若用小时作为时间单元来分析构件的温度作用明显不合适，就像衡量四季的温度若以日为时间单元来计量不合适一样。

混凝土结构设计的温度与收缩控制混凝土是一种常用的建筑材料，其在施工过程中会受到温度和收缩的影响。

温度和收缩控制是混凝土结构设计中不可忽视的重要方面。

本文将对混凝土结构设计中温度与收缩控制的相关内容进行探讨。

一、温度控制温度变化会对混凝土结构的强度、稳定性和耐久性产生影响。

因此，合理控制混凝土结构在施工和使用过程中的温度是至关重要的。

1. 温度产生的原因混凝土在浇筑后会发生水化反应，这个过程会产生大量的热量。

此外，环境温度、太阳辐射等外部因素也会对混凝土的温度产生影响。

2. 温度控制的方法（1）合理控制混凝土浇筑的时间。

在高温天气条件下，可在早晨或傍晚等较低温度时段进行浇筑，以减少混凝土温度的升高。

（2）使用降温剂。

在大型混凝土结构的施工中，可以加入适量的降温剂来降低混凝土的温度。

（3）采用温度控制装置。

在混凝土结构的施工过程中，可以设置温度控制装置来监测和调控混凝土的温度。

二、收缩控制混凝土在固化过程中会发生收缩，这与水化反应的进行以及水分的蒸发密切相关。

过大的收缩会导致混凝土结构的开裂和变形，因此需要进行合理的收缩控制。

1. 收缩的类型混凝土的收缩主要包括干缩和水化热收缩两种类型。

（1）干缩是指混凝土在固化过程中由于水分蒸发而引起的收缩。

这种收缩的产生是由于水分的流失导致的，可以通过增加混凝土中的骨料和控制水灰比来减小干缩。

（2）水化热收缩是指混凝土在水化反应过程中由于反应热的释放而引起的收缩。

水化热收缩是不可避免的，但可以通过减缓水化反应的速度和控制混凝土的温度来减小其对结构的影响。

2. 收缩控制的方法（1）增加骨料的含量。

骨料的增加可以有效减小混凝土的干缩程度，从而减少结构的开裂风险。

（2）控制水灰比。

合理的水灰比可以保证混凝土中水分的适度流失，减小干缩的发生。

（3）使用控制收缩剂。

控制收缩剂能够减缓和调节混凝土的收缩速率，降低结构的开裂风险。

（4）增加混凝土的抗裂性能。

通过在混凝土中加入合适的纤维材料，可以提高混凝土的抗裂性能，减少开裂的可能性。

结构设计：高层建筑的温度作用有哪些？[工程类精品文档]本文内容极具参考价值,如若有用,请打赏支持,谢谢!大于大于大于高层建筑结构是高次超静定结构。

超静定结构受到温度变化的影响时会在结构内产生内力与变形。

最初，人们为减小或避免温度变化的作用，往往采用保温隔热措施，把结构隐蔽在立面墙体之内，使结构置于恒温环境之中，不受外界温度变化的影响。

但对钢筋混凝土高层建筑，一般较多地采用结构外露的设计方案。

在这种情况下，结构的内力必将受到外界温度变化的影响。

引起高层建筑结构温度内力的温度变化主要有三种，即：室内外温差、日照温差和季节温差。

一般说来。

由干湿度变化引起的结构内约束力与结构内楼面的数量减正比。

温度变化引起的结构变形一般有以下几种：1．柱弯曲由于室内外的温差作用，引起外柱的一侧膨胀或另一侧收缩，柱截面内应变不均而引起弯曲。

2．内外柱之间的伸缩差外柱柱列受室外温度影响，内柱柱列受室内空调温度控制，两者的轴向伸缩不一致，便引起楼盖结构的平面外剪切变形。

3．屋面结构与下部楼面结构的伸缩差暴露的屋面结构随季节日照的影响，热胀冷缩变化较大，而下部楼面结构的温度变化较小，由于上下层水平构件的伸缩不等，就会引起墙体的剪切变形和剪切裂缝。

一般来说，对于10层以下的建筑物，且当建筑平面长度在60m以下时，温度变化的作用可以忽略不计。

对10层至30层的建筑物，温差引起的变形逐渐加大。

温度作用的大小主要取决于结构外露的程度、楼盖结构的刚度及结构高度。

只要在建筑隔热构造和结构配筋构造上作适当的处理，在内力计算中仍可不考虑温度的作用。

对于30层以上或10Om以上的超高层建筑，则在设计中必须注意温度作用，以防止建筑物的结构和非结构的破坏。

目前在我国，对高层建筑结构设计中如何考虑温度作用尚无具体规定。

精确而实用的内力计算方法和具体而有效的构造措施都有待于进一步研究。

结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。

温度作用与结构设计一、前言GB50009-2012把温度作用正式列入建筑结构荷载规范，但它未提及结构设计中如何加以考虑。

SATWE等程序虽包含温度效应计算内容，但对温度内力计算时必须先行解决的杆件截面内温度场问题，程序并没有涉及，而是由用户自行定义。

1、常见思路确定合拢温度：若取年平均气温、武汉地区为16℃温度变化幅度：武汉地区、夏季37℃-16℃=21℃、冬季16℃-（-5℃）=21℃温度内力计算时结构计算简图与其它永久、可变荷载相同2、问题建筑物不同部位（地上与地下、室内与室外）的环境温度并不相同。

因此，不能简单认为气候温度就是环境温度。

同样环境下，结构部位不同、保温隔热措施不同、构件的计算温度也不同。

因此，不能简单把环境温度取作构件温度。

结构支座作为几何约束它的位移为零，作为温度约束它的位移并不为零。

因此，只有把温度约束转换为几何约束，才能用对荷载作用的结构计算简图进行温度内力计算。

二、环境温度取值1、环境温度组成以太阳为热源，环境温度可由日照温度t s和空气温度t e组成。

日照温度ts是太阳辐射作用直接在物体表面产生的温度，它是一个非均匀温度场，可由下式计算：—太阳辐射吸收系数。

可参照“民用建筑热工设计规范”GB50176、附录2.6—水平或垂直面上的太阳辐射照度。

可参照GB50176、附录三、附表3.3—外表面换热系数。

取19.0W/㎡•K空气温度t e受太阳间接作用的影响，它是一个均匀的温度场。

环境温度（又称综合温度）t se=t s+t e室内t s=0。

因此，室内环境温度t se=t e2、环境温度的取值室外空气温度夏季50年一遇最高日平均温度。

可参照GB50176附录三、附表3.2。

冬季50年一遇最低日平均温度。

可参照GB50176附录三、附表3.1或“采暖通风与空气调节设计规范”GBJ19。

室内空气温度夏季空调设计温度冬季采暖设计温度计算日照温度时，建议太阳辐射照度计算值，取日照辐射时段内太阳辐射照度的平均值。

钢结构的临界温度设计钢结构在遇到高温环境时，会发生临界温度现象，即钢材的强度和刚度急剧下降，导致结构失效。

因此，在设计钢结构时，需要考虑临界温度的影响，以确保结构在火灾等高温情况下的安全性。

本文将探讨钢结构临界温度设计的原理和方法。

一、钢结构的临界温度现象钢材的临界温度是指钢材在高温下发生强度和刚度突然下降的临界温度值。

当钢材的温度超过临界温度时，其力学性能会发生明显的退化，导致结构产生屈曲、塑性扭转甚至破坏等现象。

临界温度的大小与钢材的成分、厚度、冷却方式等因素有关。

二、钢结构临界温度设计的原理钢结构的临界温度设计的主要目标是确保结构在火灾等高温情况下能够保持足够的强度和刚度，以维持其稳定性和安全性。

设计钢结构的临界温度需要考虑以下几个方面：1. 钢材的选择：采用具有较高熔点和耐高温性能的钢材，如耐火钢或高温合金钢，以提高结构的抗高温能力。

2. 结构构造：合理设计结构的构造形式，减少钢材暴露在高温环境中的时间和受热面积，以延缓钢材超过临界温度的时间。

3. 防火涂料和隔热材料：在钢结构表面涂覆耐火涂料或采用隔热材料进行包裹，以减缓钢材受热速度和降低表面温度。

4. 热膨胀和热应力考虑：在结构设计中，需考虑热膨胀和热应力引起的力学效应，采取合适的工艺措施，如预应力和砂浆填充等，以减轻结构在高温下的受力情况。

三、钢结构临界温度设计的方法钢结构临界温度设计的方法主要包括以下几个方面：1. 实验研究方法：通过进行实验研究，测定不同钢材的临界温度值，并根据实验结果得出临界温度设计参数。

2. 数值模拟方法：利用计算机软件进行数值模拟，模拟钢结构在高温下的力学性能和变形情况，进而得出临界温度设计参数。

3. 经验公式方法：根据钢结构在高温下的受力特点和工程经验，提出经验公式来估算钢结构的临界温度，进而进行结构设计。

四、结论钢结构的临界温度是设计中需要考虑的重要问题。

合理的设计方法和措施可以有效提高钢结构的抗高温能力，确保结构在火灾等高温环境下的安全可靠性。

建筑结构设计中的温度效应与热力响应分析在建筑结构设计中，温度效应和热力响应是重要的考虑因素。

温度变化会对建筑材料产生影响，进而对建筑结构的性能和稳定性造成影响。

本文将分析建筑结构设计中的温度效应和热力响应，并探讨其对建筑结构的影响。

一、温度效应1. 温度变化对建筑结构的影响温度变化会导致建筑材料的膨胀和收缩，从而对结构产生力的作用。

在高温下，材料会膨胀，从而对结构施加拉力；而在低温下，材料会收缩，对结构产生压力。

这种温度变化引起的应变会影响到结构的整体性能和稳定性。

2. 温度引起的结构应力温度效应会导致结构内部产生应力分布的变化。

温度变化引起的结构材料的膨胀和收缩会导致结构产生内应力，这些应力会影响到结构的变形和稳定性。

因此，在建筑结构设计中，对于材料的热膨胀系数、温度梯度等参数的准确估计和计算是十分重要的。

3. 温度效应的补偿措施为了减少温度效应对建筑结构的影响，设计师在结构设计中通常会采取一些补偿措施。

例如，可以通过增加伸缩缝、设置控制膨胀装置等方式来减少温度效应对结构造成的不利影响。

这些措施旨在降低结构受温度变化影响的程度，保证结构的安全性和稳定性。

二、热力响应分析1. 热载荷引起的结构响应除了温度效应外，热载荷也是建筑结构设计中需要考虑的因素。

热载荷是指由于火灾等原因引起的温度升高，从而对建筑结构施加的作用力。

这种作用力可能会导致结构的破坏，因此需要进行热力响应分析来评估结构的安全性。

2. 热力响应分析方法在热力响应分析中，通常会采用有限元法等数值方法进行计算分析。

这些方法可以模拟结构在热载荷下的响应，并评估结构的安全性。

通过这样的分析，设计师可以了解结构在不同温度条件下的变形情况和应力分布，以便采取相应的措施来保证结构的安全性。

3. 热力响应分析的应用热力响应分析在建筑结构设计中有着广泛的应用。

例如，在高层建筑中，设计师需要对火灾发生时的热载荷对结构的影响进行分析，以确保建筑物在火灾发生时能够保持稳定。