超長鋼筋混凝土框架結構溫度應力的有限元分析.pdf

1、目前特種工業(yè)廠房由于工藝要求必須采用超長鋼筋混凝土框架結構，而現有規(guī)范對超長結構究竟如何設計沒有明確說明，導致了工程師在設計和施工時隨意性較大，為了解決結構超長帶來的溫度裂縫影響這一普遍難題，特此進行本課題的研究。 本文首先從施工早期及結構運行期間兩個方面闡釋了引起超長混凝土結構溫度裂縫的影響因素，對早期的材料及施工養(yǎng)護等方面進行了重點論述，對后期的溫度荷載進行了分析；接著，利用傳熱學知識推導出混凝土的溫度場及粘彈性應力場的三維

2、有限元計算方程，并用FORTRAN語言編制出針對鋼筋混凝土框架結構的數值計算程序MASSIVE，以課題實際工程為模型基礎，對超長框架結構的溫度場、應力場進行模擬計算；其次，利用ANSYS對框架模型進行溫度敏感性分析，并比較了空間模型與平面模型計算的差異；提出了溫度二階效應的概念并進行了原理公式推導，分析了影響框架柱溫度二階內力的主要因素。最后針對實際工程施工及設計進行考慮，提出了結構優(yōu)化辦法。 通過對本課題超長框架的水化熱分析得

3、出，水化熱應力嚴重滯后于水化熱溫度，且一般對構件交匯處影響遠大于其他地方，梁頂部大于底部，水化熱在框架梁內早期產生較大的壓力，漸變?yōu)槔?，并伴有彎矩產生。在升溫階段和降溫階段，無論是水化熱溫度還是水化熱應力，混凝土構件表面的數值變化梯度都比內部陡，因此要特別注意結構表面裂縫的控制；隨著水灰比的減小，混凝土的抗裂性能漸漸下降；入模溫度、養(yǎng)護溫度及構造鋼筋要控制在適當的范圍內。通過對本課題超長框架的后期環(huán)境溫度分析得出，考慮季節(jié)溫差來分析超

4、長結構的受力是適合的。結構的三維尺度效應明顯，柱剛度的改變大于梁剛度變化所產生的溫度效應，板的影響最弱。對于超長多高層建筑，框架柱的溫度二階效應作用明顯，且二階彎矩隨著柱長細比、梁跨高比的增加而減小，隨著樓層豎向荷載、溫差、混凝土強度的增加而增大。 本論文對超長結構前期的水化熱溫度及水化熱應力分別進行了有限元模擬計算，對環(huán)境溫度影響下的超長結構構件三維尺度效應進行了分析，并對超長多高層框架結構的溫度二階效應影響因素進行計算總結，