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超长混凝土结构的温度应力分析与控制技术研究

陈军毅  
【摘要】:随着我国经济建设的迅速发展和建筑技术水平的提高,超长混凝土结构不断在大型公共建筑和工业建筑中出现。由于考虑到建筑上的美观性和结构上的整体性,这些建筑往往不设或少设温度伸缩缝,致使通长不设缝的结构长度远远超出了我国规范规定的伸缩缝限值。对于超长混凝土结构,温度应力是必须考虑的重要因素,也是引起这类结构裂缝的主要原因。所以对超长混凝土结构温度应力的分析并研究其有效的控制技术具有重要的意义。 本文首先总结了国内外关于超长混凝土结构温度应力的研究现状,并简要地介绍了温度应力的弹性力学理论,然后概述了应用大型通用有限元软件ANSYS分析超长混凝土结构温度应力的有限元理论。由于混凝土工程结构长期经受自然环境气温变化和日照辐射等的作用,加上混凝土材料较差的热传导性能,使得结构的温度场成为一个很复杂的不稳定温度场。本文着重探讨了结构各种温度荷载作用的效应。 本文的研究内容主要包括:(1)分析了超长结构年温差作用效应,探讨了结构在年温差荷载作用下各构件的温度内力和温度变形特点,并对其影响因素作了参数化分析,重点分析了剪力墙构件的影响;(2)结合某一典型超长框架——剪力墙结构,分析了超长结构的水平瞬时温差作用效应,对日照温度场及非线性温度分布的分解和等效作了一定探讨,通过比较均匀温度场及线性温度场下的结构效应,得到了温度梯度对结构内力和变形产生的影响;简要分析了结构的竖向瞬时温差作用效应 (3)针对目前超长结构分析中往往假定整个结构均匀温降的合理性进行了分析,研究了结构在考虑梁温差滞后的温度作用效应,并对其影响因素作了参数化分析;(4)分析了无粘结预应力技术在超长结构温度应力控制中的作用,结合一典型超长结构,分析了该结构在直线无粘结预应力筋作用下的变形和内力,并分析比较了不同预应力筋布筋形式下的结构效应,得出了合理布筋形式,即在柱上板区域集中布筋,并应对超长结构留设后浇带分段张拉预应力筋;(5)最后结合一具体工程——杭州市江干区全民健身中心,对三层楼板温度场监测数据进行分析处理并得到控制温差荷载,对该结构在控制温差荷载及预应力作用下的结构效应进行了三维有限元分析。将数值分析与实测结果比较表明,用有限元方法来分析超长混凝土结构温度应力是可行的。


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