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《浙江大学》 2004年
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超长框架结构温度应力的三维有限元分析与研究

李志磊  
【摘要】: 近年来,我国大型公用建筑建设得到蓬勃发展,建筑师对不设缝混凝土结构的长度要求越来越高,出现了较多超长、超大的建筑物,这类结构大部分采用部分预应力混凝土框架结构形式,不设或者少设伸缩缝。而温度应力是这类超长无缝结构设计需要考虑的重要因素,其计算难点是建筑物有效温度场的建立及对应温度场作用下的温度变形,从而估测结构由于变形作用而引起的温度应力及有害裂缝。因此开展温度场作用下结构变形的研究则显得尤为重要。 本文首先总结了近年来国内外温度应力的研究现状,简要的介绍了混凝土有限元分析理论。然后介绍了论文中所采用的有限元分析软件ABAQUS,并使用该软件进行有限元分析(Finite Element Analysis),模型中考虑了钢筋和混凝土的联合作用,采用“涂抹式”裂缝模型(Concrete Smeared Cracking Model)进行非线性计算分析。 研究的内容主要分为三部分,一是模拟简单的建筑密闭体系在外界温度变化、太阳辐射、表面对流作用及室内温度变化下的温度场,并与另一种数值计算方法—有限体积法(Finite Volume Method)所得结果进行比较;二是首先采用线弹性本构模型对某典型超长框架结构在温度场及恒活荷载作用下的内力组合进行分析,找寻温度应力对结构设计的影响及作用规律,接着采用混凝土“涂抹式”裂缝模型来模拟超长无缝框架结构在渐变温度场作用下的裂缝开展情况,并对埋植无粘结预应力钢筋进行了初步的研究,考虑到由于结构局部开裂导致计算收敛难度较大,分析过程中采用了改进的Riks算法(Modified Riks Algorithm);三是结合实际工程—杭州市江干区全民健身中心,对实际超长无缝结构进行计算,以验证第二部分中的一些观点,并对试验中测点布置的方案提出建议。
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