超長(zhǎng)混凝土框架結(jié)構(gòu)裂縫控制研究.pdf

1、近年來，各種平面尺寸超長(zhǎng)、超大的大型公共建筑、廠房結(jié)構(gòu)、商業(yè)中心等迅速涌現(xiàn)，超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的數(shù)量越來越多。在超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土收縮及溫度變形由于受到約束產(chǎn)生的間接應(yīng)力常常引起結(jié)構(gòu)大面積的開裂，業(yè)主及建筑師一般要求結(jié)構(gòu)不設(shè)置伸縮縫，超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)必須通過采取合理的設(shè)計(jì)及施工措施以達(dá)到裂縫控制的目的。 盡管我國(guó)在超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)方面已有大量的工程實(shí)踐，但是設(shè)計(jì)方法的研究落后于工程實(shí)踐。國(guó)內(nèi)外規(guī)范、規(guī)程乃至各種設(shè)計(jì)參考書中也沒有這

2、類結(jié)構(gòu)公認(rèn)的、完善的設(shè)計(jì)方法。本文圍繞超長(zhǎng)混凝土框架結(jié)構(gòu)的裂縫控制這一主題，從混凝土的材料性能、間接作用應(yīng)力計(jì)算、各種裂縫控制措施入手，通過工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)中遇到的的一些基本問題的研究和探討，深化超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)理論研究，提出超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工建議。主要研究?jī)?nèi)容如下： 1．混凝土收縮徐變等材料性能的試驗(yàn)研究對(duì)南京奧體中心中央大平臺(tái)C40補(bǔ)償收縮混凝土進(jìn)行了混凝土強(qiáng)度、彈性模量、收縮、徐變?cè)囼?yàn)。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理，分析了混凝土

3、強(qiáng)度及彈性模量隨齡期變化的特點(diǎn)；評(píng)估了補(bǔ)償收縮混凝土在工程中的實(shí)際應(yīng)用效果；總結(jié)了混凝土收縮、徐變隨齡期變化規(guī)律；并運(yùn)用CEB-FIP MC90和 ACl209中的收縮、徐變模型對(duì)試件進(jìn)行分析并與實(shí)測(cè)值對(duì)比，找到了適合該工程混凝土收縮、徐變的計(jì)算模型，為類似混凝土材料參數(shù)選取提供參考。 2．不同形式的混凝土框架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力研究分析混凝土收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力的異同，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將混凝土收縮等效為溫差來計(jì)算混凝土應(yīng)力的方法進(jìn)行了

4、誤差對(duì)比。對(duì)平面形狀為矩形、圓環(huán)形及弧形的三種框架結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力進(jìn)行了研究?？偨Y(jié)了單層和多層普通混凝土框架結(jié)構(gòu)在均勻溫差作用下的溫度應(yīng)力特點(diǎn)，并介紹了三種溫度應(yīng)力的彈性計(jì)算方法。重點(diǎn)對(duì)研究較少的圓環(huán)形框架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力進(jìn)行了探討，推導(dǎo)分析了圓環(huán)形框架結(jié)構(gòu)在均勻溫差作用下的內(nèi)力和變形特點(diǎn)，分析了裂縫產(chǎn)生的原因以及裂縫特點(diǎn)；對(duì)弧形框架在均勻溫差作用下的溫度應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算分析，并與圓環(huán)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)其溫度應(yīng)力特點(diǎn)。另外對(duì)南京奧體中心圓環(huán)

5、形高架大平臺(tái)梁柱固接時(shí)溫度應(yīng)力進(jìn)行了分析，并根據(jù)其特點(diǎn)確定了大平臺(tái)溫度應(yīng)力解決方案。 3．不允許出現(xiàn)裂縫的混凝土框架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力計(jì)算將溫度應(yīng)力與荷載產(chǎn)生應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比，分析溫度應(yīng)力的特點(diǎn)?？偨Y(jié)了混凝土徐變計(jì)算理論和方法，重點(diǎn)介紹了按齡期調(diào)整的有效模量法和繼效流動(dòng)理論。對(duì)于混凝土框架結(jié)構(gòu)在混凝土收縮和單調(diào)溫度變化作用下的溫度收縮應(yīng)力，運(yùn)用按齡期調(diào)整的有效模量法，通過分析計(jì)算給出了溫度應(yīng)力實(shí)用計(jì)算公式；在周期性溫度作用下，運(yùn)用繼效流動(dòng)

6、理論分析了晚齡期時(shí)結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力特點(diǎn)。給出了混凝土澆筑時(shí)間不同時(shí)結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的最大溫度應(yīng)力的計(jì)算方法。 4．允許出現(xiàn)裂縫的混凝土框架結(jié)構(gòu)溫度內(nèi)力計(jì)算針對(duì)較簡(jiǎn)單的軸拉構(gòu)件，運(yùn)用CEB法和拋物線法推導(dǎo)了構(gòu)件出現(xiàn)裂縫后內(nèi)力及剛度折減系數(shù)公式；分析了允許出現(xiàn)裂縫的軸拉構(gòu)件溫度應(yīng)力特點(diǎn)。針對(duì)混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用有限元程序ANSYS中內(nèi)置的APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語言為工具編制了桿系鋼筋混凝土平面框架結(jié)構(gòu)非線性有限元分析程序(FJK)，用來計(jì)算超長(zhǎng)混

7、凝土框架結(jié)構(gòu)在恒載、預(yù)應(yīng)力及單調(diào)溫度變化作用下梁中溫度內(nèi)力；分析配筋率、混凝土徐變、外部荷載、結(jié)構(gòu)約束、預(yù)應(yīng)力度等因素對(duì)框架梁中溫度內(nèi)力的影響，量化混凝土開裂對(duì)溫度應(yīng)力計(jì)算的影響。 5．不設(shè)溫度縫的超長(zhǎng)混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議探討了混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫間距和超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的不設(shè)縫長(zhǎng)度，對(duì)正常使用極限狀態(tài)和承載力極限狀態(tài)溫度內(nèi)力是否參與組合進(jìn)行討論，從結(jié)構(gòu)布置上提出有利于裂縫控制的建議，重點(diǎn)闡述了超長(zhǎng)混凝土框架結(jié)構(gòu)梁板構(gòu)件應(yīng)如何配置預(yù)應(yīng)