大跨度鋼結構基本溫度作用取值與溫度效應研究.pdf

1、大跨度鋼結構基本溫度作用取值與溫度效應研究TheStudyonReferenceAirTemperatureandtheTemperatureEffectoftheLargeSpanSteelStructure【申請碩士學位】中國博士后科學基金特別資助項目(2013T60253)教育部全國優(yōu)秀博士學位論文作者專項基金(201453)專業(yè)：結構工程作者姓名：郭妍指導教師：王小盾副教授劉紅波副教授天津大學建筑工程學院二零一五年十二月摘要大跨

2、度鋼結構已經(jīng)有了較為成熟的發(fā)展，而溫度對大跨度鋼結構而言是比較敏感的荷載?；練鉁厥谴_定溫度作用的參考值，是確定結構荷載的所必須的氣象參數(shù)。我國現(xiàn)行的《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009對基本氣溫有明確的規(guī)定，將基本氣溫定義為月平均最高溫度和月平均最低溫度。然而對于熱傳導速率較快的鋼結構，它們對溫度的變化比較敏感，結構的溫度與年最高氣溫和年最低氣溫更加接近。因此在進行鋼結構設計時，有必要對基本溫度進行修正。對于大跨度結構而言，不僅受到溫度

3、的作用，風荷載有時會比地震作用更加明顯。因此，溫度作用與風荷載組合是設計中必不可少的組合。而荷載組合系數(shù)在荷載組合中有著舉足輕重的作用。但是我國荷載規(guī)范中的溫度和風荷載的荷載組合系數(shù)是長期經(jīng)驗累積修正的結果，且沒有考慮荷載由于受同一種隨機源的影響而產生的相關性。組合系數(shù)更多的是建立在經(jīng)驗的基礎上，需要把組合系數(shù)的確定更加科學合理化。我國《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009在規(guī)定荷載組合時，考慮到當兩種以上的荷載作用在結構上時，荷載不太可能

4、同時以其最大值出現(xiàn)，因此荷載的代表值采用其組合值。但是在暴風雪天氣發(fā)生時，不僅伴隨著巨大的雪荷載，極低的溫度，還往往伴隨著較大的風。因此，我們不能僅僅按照規(guī)范規(guī)定荷載值設計大跨度建筑結構，還應對結構在極端天氣下的響應進行分析。在建筑結構的設計過程中，我們往往不考慮結構施工過程對結構的影響。但是對于大跨度鋼結構而言，施工過程己拼裝桿件的變形會影響后續(xù)桿件的拼裝，造成結構竣工狀態(tài)時結構內部存在殘余應力。大跨度鋼結構是超靜定結構，對于超靜定結

5、構而言，溫度變化不僅僅能夠引起結構的變形，更重要的是能夠引起結構的溫度應力。結構在竣工時的溫度殘余應力作為結構服役的初始應力狀態(tài)不容忽視，且在結構設計時應該加以考慮。本文以全國631個氣象臺1951年以來的年最高溫度和最低溫度為樣本，統(tǒng)計得到了各個地區(qū)50年重現(xiàn)期的基本溫度，并與現(xiàn)行荷載規(guī)范中的基本溫度進行了對比。考慮到風荷載和溫度作用之間的相關性，本文根據(jù)全國各主要地區(qū)的風速和溫度的歷史數(shù)據(jù)，通過實際天氣下與規(guī)范規(guī)定荷載組合下的響應進