超长结构温度应力的计算及控制

1、伊新富：现在的PKPM系列的PMSAP已经具备进行温度应力分析的功能。III具备进行温度应力分析的功能。III我谈一下对超长结构用PMSAP计算要考虑的具体问题，望各位多 提意见.砼规范9.1.3-3规定：当增大伸缩缝间距时，尚应考虑温度变化 和砼收缩对结构的影响。5.3.6条文说明:温度应力分析参见水工混凝土结构设计规范。 其第11.3.1规定:钢筋混凝土框架计算时,应考虑框架封闭时的 温度与运用期可能遇到的最高或最低多年月平均温度之间的均 匀温差。必要时，考虑结构在运用间的内外温差。11.3.3规定: 分析钢筋混凝土框架在温度作用下的内力时，杆件的刚度应取用 开裂后的实际刚度。目前，温度应

2、力可用PMSAP计算，刚度按王铁梦:工程结构裂缝 控制折减为0.250.3,但折减后对其它所有的工况都有影响， 水平位移增大几倍，所以计算时直接把温差折减到0.3倍，刚度 不折减，以方便和竖向，水平荷载组合；组合系数按樊小卿：温 度作用与结构设计，取1.3（分项系数）X0.6（组合系数）。温度应力计算III温度应力计算III1、构筑物抗震规范，钢结构设计手册（沈祖炎等编写）烟囱设 计规范等都把温度荷载作为可变荷载。2、温度荷载效应的分项系数等于1.0,组合系数取1.0。钢筋及 混凝土材料特性有所改变（常温下基本上没变）；钢结构设计手 册特别说明，当温度荷载与其他荷载组合时，钢材的强度设计值 可

3、提高25%。烟囱设计规范限制混凝土最高温度不大于150度。3、仅考虑大气温度变化的计算温度差值（摘自钢结构设计手册）1）采暖房屋2535度2）非采暖房屋：北方地区3545度；中部地区2535度； 南方地区2025度3）热加工车间约40度4）露天结构：北方地区5560度；南方地区4550度4、详细的温度差可参考民用建筑热工设计规范GB50176-93该工程是一个非常大的平面尺寸了，建议至少设后浇带三道以上 才行。1、现在的PKPM系列的PMSAP已经具备进行温度应力分析的功 能。PMSAP采用有限元计算温度应力，构件的温度变化对结构的 变形、内力的影响将等效为某种荷载的影响。具体的技术分析和 操

4、作功能参见PMSAP手册。但是，这些计算都是在我们用户自定 义温度场的基础上进行的，所以我们要首先了解以下的一些基本 概念。2、温度对结构的作用首先是个热传导问题，只有当构件变形 受约束，温度作用才以力的形式表现出来，才产生结构设计问题。 所以，导热状况不同，约束内力计算结果差异明显，要特别注意 导热计算正确与否将直接影响结构计算及结构设计的正确性。3、建筑物的环境温度由空气温度加上太阳热辐射在建筑物表 面产生的日照温度组成。要注意的是，建筑物的表面温度通常与 空气温度不相同；而因为日照具有方向性和直接性，所以，日照 温度对建筑物来说是一个非均匀分布的温度场。4、要明确的是，外部温度最高时构件

5、温度不是最高；当构件 温度最高时外部温度早就降了下来。所以，就必然存在一个温度 变化周期的取值问题。因为取瞬时温度作为环境温度来进行结构 温度作用的分析是不必要的；温度波动周期取得短，分析得可靠 度就相对较高，这一点也是明显得；所以，温度作用分析时温度 变化周期以日为宜。5、室外空气温度夏季取30年一遇最高日平均温度，冬季取 30年一遇最低日平均温度。使用阶段室内空气温度夏季取空调 设计温度，冬季取采暖设计温度。计算日照温度时，夏季太阳辐 射照度计算取日照时段太阳辐射的平均值。构件和结构的初始温 度取成型时环境空气温度。6、由于结构构件表面通常有砂浆层、装饰面层，屋面构件上 往往铺设保温隔热及

6、防水层，所以要求解构件截面内的温度分 布，首先应知道在环境温度作用下，经多层材料的热传导后，构 件受力部分界面上的温度。7、在截面设计时，由于温度作用是个缓慢的实施过程，因此 考虑徐变变形引起的构件应力松弛，应力松弛系数建议取0.3。 另外，要注意，荷载组合时的分项系数的合理取值，具体可参考 文献1。8、结构约束的相对性。温度作用对结构产生的直接影响是变 形。显然，地下、地上的温度变形是不一样。在结构整体工作下， 变形协调通过竖向构件来完成。这一协调过程实质就是变形变化 量小的地下部分约束了地上部分的温度变形，因此，这种约束是 相对的。9、温度作用影响的可控性。控制温度作用的影响，就是要首 先

7、减小温度变形，着眼点应是控制结构长度或结构工作温度变化 量。对于超长结构，可以利用后浇带来实现。10、由于温度计算的复杂性以及模型简化的相对性，所以计算 结果更多的是参考作用，构造措施和正确施工更为重要。正如基 坑现在越来越重视信息化施工一样，对于温度应力，实际的测试 结果我想应该具有更大的说服力。以下是一个超长结构（156mX16m，且两端16米范围内各加宽成34米）无缝设计后进行实地测试后的一些重要结论（详参考文献4）：11、对于无缝超长结构变形而言，温度引起的结构变形占很大 的比例，是起控制作用的主要因素，在结构初步设计时不能忽略 温度因素。12、结构非预应力钢筋中温度应力的变化，根据本次测试的结 果，一般年度变化量小于40Mpa，这样的应力变化对于普通的非 预应力钢筋是可以接受的。13、在该工程中，采取了很多的技术构造措施来减少温度作用 对结构造成的不利影响。比如，设置控制温度应力的无粘结预应 力钢筋，采用较好的保温隔热措施，确实起到了良好的效果，使 得钢筋中温度应力的变化量较小，保证了结构长期使用的安全性 和耐久性。14、温度变化引起的应力有一定的滞后性。比如，温度最高的 月份是8月，但应力峰值一般在9月。15、在今后的结构设计中，有必要考虑立面不同辐射的影响， 进行配筋或构造设计，协调结构的温度应力和或变形。参考文献：1、 樊小卿。温度作用与结构设计。建筑