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超长混凝土框架结构裂缝控制研究

张玉明  
【摘要】: 近年来,各种平面尺寸超长、超大的大型公共建筑、厂房结构、商业中心等迅速涌现,超长混凝土结构的数量越来越多。在超长混凝土结构中,混凝土收缩及温度变形由于受到约束产生的间接应力常常引起结构大面积的开裂,业主及建筑师一般要求结构不设置伸缩缝,超长混凝土结构必须通过采取合理的设计及施工措施以达到裂缝控制的目的。 尽管我国在超长混凝土结构方面已有大量的工程实践,但是设计方法的研究落后于工程实践。国内外规范、规程乃至各种设计参考书中也没有这类结构公认的、完善的设计方法。本文围绕超长混凝土框架结构的裂缝控制这一主题,从混凝土的材料性能、间接作用应力计算、各种裂缝控制措施入手,通过工程技术人员设计中遇到的的一些基本问题的研究和探讨,深化超长混凝土结构理论研究,提出超长混凝土结构设计与施工建议。主要研究内容如下: 1.混凝土收缩徐变等材料性能的试验研究 对南京奥体中心中央大平台C40补偿收缩混凝土进行了混凝土强度、弹性模量、收缩、徐变试验。通过试验数据的整理,分析了混凝土强度及弹性模量随龄期变化的特点;评估了补偿收缩混凝土在工程中的实际应用效果;总结了混凝土收缩、徐变随龄期变化规律;并运用CEB-FIP MC90和ACI209中的收缩、徐变模型对试件进行分析并与实测值对比,找到了适合该工程混凝土收缩、徐变的计算模型,为类似混凝土材料参数选取提供参考。 2.不同形式的混凝土框架结构温度应力研究 分析混凝土收缩应力和温度应力的异同,对混凝土结构设计中将混凝土收缩等效为温差来计算混凝土应力的方法进行了误差对比。对平面形状为矩形、圆环形及弧形的三种框架结构的温度应力进行了研究。总结了单层和多层普通混凝土框架结构在均匀温差作用下的温度应力特点,并介绍了三种温度应力的弹性计算方法。重点对研究较少的圆环形框架结构温度应力进行了探讨,推导分析了圆环形框架结构在均匀温差作用下的内力和变形特点,分析了裂缝产生的原因以及裂缝特点;对弧形框架在均匀温差作用下的温度应力进行了计算分析,并与圆环框架结构进行对比,总结其温度应力特点。另外对南京奥体中心圆环形高架大平台梁柱固接时温度应力进行了分析,并根据其特点确定了大平台温度应力解决方案。 3.不允许出现裂缝的混凝土框架结构温度应力计算 将温度应力与荷载产生应力进行对比,分析温度应力的特点。总结了混凝土徐变计算理论和方法,重点介绍了按龄期调整的有效模量法和继效流动理论。对于混凝土框架结构在混凝土收缩和单调温度变化作用下的温度收缩应力,运用按龄期调整的有效模量法,通过分析计算给出了温度应力实用计算公式;在周期性温度作用下,运用继效流动理论分析了晚龄期时结构温度应力特点。给出了混凝土浇筑时间不同时结构中对应的最大温度应力的计算方法。


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