特殊荷载的定义设计和作用分析.pptx
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1、1。温度荷载的定义及分析。温度荷载的定义及分析F温度荷载即温度场对结构的影响,有以下几方面问题。温度荷载即温度场对结构的影响,有以下几方面问题。F温温度度的的时时效效问问题题:冬冬天天和和夏夏天天的的温温度度产产生生的的温温差差将将非非常常大大,(如如冬冬天天-20、夏夏天天+30,温温差差50),如如果果以以这这个个温温差差作作为为温温度度场场(温温度度荷荷载载),计计算算结结构构的的温温度度效效应应将将非非常常大大。由由于于这这个个温温差差产产生生是是在在一一年年的的时时间间内内发发生生,结结构构的的反反应应也也是是缓缓慢慢、变变化化的的。一一般般情情况况下下结结构构的的温温度度效效应应可
2、可以以考考虑虑瞬间温差瞬间温差(指一天的时间内)。(指一天的时间内)。F温温度度的的环环境境问问题题:考考虑虑温温差差对对结结构构的的影影响响,要要考考虑虑结结构构的的工工作作环环境境,如如涂涂料料、内内外外装装修修、保保温温隔隔热热等等的的影影响响,要要分分别别考考虑虑施施工工阶阶段段、使使用用阶阶段段的的结结构构反反应应。如如果果只只考考虑虑使使用阶段,则施工阶段应考虑相应的保证、保护措施。用阶段,则施工阶段应考虑相应的保证、保护措施。第1页/共46页F温温度度的的梯梯度度问问题题:温温度度对对构构件件的的影影响响也也不不是是均均匀匀的的。对对钢钢构构件件由由于于截截面面很很薄薄,当当温温
3、度度变变化化时时,可可以以认认为为截截面面中中的的温温度度也也会会产产生生均均匀匀的的变变化化。但但是是对对混混凝凝土土构构件件则则不不同同,由由于于截截面面厚厚大大,表表面面温温度度很很难难达达到到里里面面,如如下下图图所所示示。此此时时可可以以认认为为温温度度向向截截面面里里面面是是逐逐渐渐衰衰减减的的。即即梯梯度度(线线性性、非线性)。非线性)。线性梯度线性梯度 曲线梯度曲线梯度 程序采用不变程序采用不变程序的做法将导致温度效应偏大较多程序的做法将导致温度效应偏大较多第2页/共46页温度变化的设计控制温度变化的设计控制F竖竖向向温温差差的的控控制制:其其对对结结构构顶顶部部的的梁梁将将引
4、引起起较较大大的的弯弯矩矩、剪剪力力;对对结结构构底底部部的的内内外外竖竖向向构构件件会会引引起起较较大大弯弯矩矩、轴轴力力(拉拉、压压)。因因此此,(1)结结构构设设计计宜宜对对底底部部竖竖向向构构件件的的轴轴压压比比留留有有余余地地,保保证证适适合合的的配配筋筋率率;顶顶部部若若干干层层梁梁的的配配筋也要留有余地。筋也要留有余地。(2)对结构外露应做好保温隔热措施。对结构外露应做好保温隔热措施。F水水平平温温差差的的控控制制:其其对对受受到到剪剪力力墙墙约约束束的的水水平平构构件件(楼楼板板、梁梁)将将会会引引起起较较大大的的轴轴力力,反反过过来来对对剪剪力力墙墙产产生生较较大大的的剪剪力
5、力。因因此此,(1)对对剪剪力力墙墙的的轴轴压压比比、剪剪压压比比留留有有余余地地,下下部部楼楼层层梁梁、板板考考虑虑偏偏心心受受拉拉的的配配筋筋。(2)主主动动释释放放温温差差变变形形,如如:混混凝凝土土低低温温入入模模养养护护、设设后后浇浇带带、减减少少混凝土收缩应变、改善使用环境等。混凝土收缩应变、改善使用环境等。第3页/共46页温差定义温差定义第4页/共46页节点温差定义节点温差定义第5页/共46页温度作用内力的输出温度作用内力的输出第6页/共46页温度作用的特点温度作用的特点 v高层建筑结构不仅高层建筑结构不仅平面尺寸大平面尺寸大,而且竖向的,而且竖向的高度也很大高度也很大,其竖向构
6、件其竖向构件截面尺寸较大截面尺寸较大,温度变化温度变化和和混凝土收缩混凝土收缩不仅会不仅会产生较大的水平方向的变形和内力,而且也会产生竖向的产生较大的水平方向的变形和内力,而且也会产生竖向的变形和内力。变形和内力。v根据有关资料统计,工程实践中结构物的根据有关资料统计,工程实践中结构物的裂缝裂缝原因属于原因属于由变形作用(由变形作用(温度、收缩、不均匀沉降温度、收缩、不均匀沉降)引起的约)引起的约占占80%以上以上,属于由荷载引起的约占,属于由荷载引起的约占20%左右,可见高层左右,可见高层建筑结构设计中考虑变形作用的影响是很重要的,不容忽建筑结构设计中考虑变形作用的影响是很重要的,不容忽视。
7、视。v高层建筑结构的温度变形与应力应该引起设计人员的重高层建筑结构的温度变形与应力应该引起设计人员的重视。视。第7页/共46页有关规定有关规定v高规高规宣讲培训材料(宣讲培训材料(P4-17):高层钢筋混凝土结):高层钢筋混凝土结构一般构一般不计算由于温度、收缩而产生的内力不计算由于温度、收缩而产生的内力。因为一方面。因为一方面高层建筑的高层建筑的温度场分布温度场分布和和收缩参数收缩参数等都等都难以准确确定难以准确确定;另;另一方面混凝土又不是弹性材料,它既有一方面混凝土又不是弹性材料,它既有塑性变形塑性变形,还有,还有徐徐变和应力松弛变和应力松弛,实际的,实际的内力要远小于按弹性结构的计算值
8、内力要远小于按弹性结构的计算值。v广州白云宾馆(广州白云宾馆(33层、高层、高112m、长、长70m)的温度应力)的温度应力计算结果表明,温度计算结果表明,温度-收缩应力计算值过大,难以作为设收缩应力计算值过大,难以作为设计依据。计依据。v曾经计算过温度曾经计算过温度-收缩应力的其它建筑也遇到类似的情况。收缩应力的其它建筑也遇到类似的情况。第8页/共46页有关规定有关规定v但由于种种原因,诸如高层建筑各处的但由于种种原因,诸如高层建筑各处的温度场、混凝土温度场、混凝土收缩、徐变等随时间变化的变量因素还难以直接采用数收缩、徐变等随时间变化的变量因素还难以直接采用数值准确量化值准确量化,混凝土收缩
9、、徐变的弹塑性特征使分析处,混凝土收缩、徐变的弹塑性特征使分析处理复杂,所以一般很难准确地计算结构的理复杂,所以一般很难准确地计算结构的温度收缩应温度收缩应力力,并且作为设计的依据。因此,并且作为设计的依据。因此,高规不要求直接计算高规不要求直接计算非荷载作用非荷载作用,而强调由,而强调由构造措施来解决构造措施来解决。v高规高规宣讲培训材料(宣讲培训材料(P4-17):):钢筋混凝土高层建筑结构的温度钢筋混凝土高层建筑结构的温度-收缩问题,主要由构收缩问题,主要由构造措施来解决。造措施来解决。第9页/共46页程序实现程序实现v程序提供了计算温度应力、支座沉降以及设置弹簧支座程序提供了计算温度应
10、力、支座沉降以及设置弹簧支座的功能。的功能。v设计人员可以通过设计人员可以通过给定温差给定温差或基础或基础支座沉降支座沉降值来计算结值来计算结构的温度和基础支座沉降产生的效应。从而能较正确地构的温度和基础支座沉降产生的效应。从而能较正确地估计温度、基础支座沉降的影响,有助于设计人员采取估计温度、基础支座沉降的影响,有助于设计人员采取相应对策与措施。相应对策与措施。第10页/共46页温度应力计算情况温度应力计算情况高层建筑的温度分析可考虑下列三种情况:高层建筑的温度分析可考虑下列三种情况:v施工阶段施工阶段v当当主主体体结结构构完完成成后后,未未作作内内外外装装修修和和围围护护结结构构,结结构构
11、处于通透状态时的温差造成的内力。处于通透状态时的温差造成的内力。v正常使用阶段正常使用阶段1v外外墙墙围围护护结结构构已已施施工工,室室内内处处于于自自然然通通风风状状态态时时的的温温差造成的内力。差造成的内力。v正常使用阶段正常使用阶段2v外外墙墙围围护护结结构构已已施施工工,室室内内空空调调恒恒温温状状态态时时的的温温差差造造成的内力。成的内力。第11页/共46页对温度作用的简化对温度作用的简化v温度变作用表现为:温度变作用表现为:v(1)构件内外表面温差造成的)构件内外表面温差造成的弯曲弯曲;v(2)构构件件内内外外表表面面温温差差的的平平均均值值比比构构件件初初始始温温度度高高(低)时
12、造成的伸长(缩短)。(低)时造成的伸长(缩短)。v程程序序仅仅考考虑虑了了平平均均温温差差造造成成的的伸伸缩缩作作用用,而而忽忽略略了了内外表面温差造成的弯曲作用内外表面温差造成的弯曲作用。第12页/共46页最不利温差的确定最不利温差的确定v樊樊小小卿卿在在温温度度作作用用与与结结构构设设计计一一书书中中建建议议:室室外外空空气气温温度度夏夏季季取取30年年一一遇遇最最高高日日平平均均温温度度,冬冬季季取取30年一遇最低日平均温度。年一遇最低日平均温度。v使使用用阶阶段段室室内内空空气气温温度度夏夏季季取取空空调调设设计计温温度度,冬冬季季取取采暖设计温度。采暖设计温度。v初始温度取结构成型时
13、的环境空气温度。初始温度取结构成型时的环境空气温度。第13页/共46页计算温差的确定计算温差的确定v对于对于钢结构钢结构,最不利温差和计算温差是一致的最不利温差和计算温差是一致的。v对对于于钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构,最最不不利利温温差差与与计计算算温温差差不不同同,其其差差异异在在于于钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构的的特特点点:收收缩缩、徐徐变变以以及裂缝及裂缝。v王铁梦在王铁梦在工程结构裂缝控制工程结构裂缝控制一书中建议:一书中建议:v(1)温度应力温度应力只按弹性计算太保守只按弹性计算太保守,造成材料浪费,造成材料浪费。v(2)由由于于结结构构遭遭受受的的年年温温差差及及收收缩缩都都是是
14、在在相相当当长长的的时时段段变变化化中中进进行行的的,必必须须考考虑虑徐徐变变引引起起应应力力松松弛弛,从而大幅度从而大幅度降低弹性应力降低弹性应力。第14页/共46页钢筋混凝土结构的收缩影响钢筋混凝土结构的收缩影响v混混凝凝土土收收缩缩可可以以用用收收缩缩当当量量温温差差来来表表示示。收收缩缩值值换换算为当量温差,永远是负值,应力为拉应力算为当量温差,永远是负值,应力为拉应力。v收缩当量温差与最不利温差叠加计算收缩当量温差与最不利温差叠加计算。v混混凝凝土土结结构构的的降降温温与与收收缩缩同同时时考考虑虑时时,混混凝凝土土结结构构将将承承受受互互相相叠叠加加的的拉拉应应力力,作作用用效效应应
15、增增大大。而而当当升升温温与与收收缩缩同同时时考考虑虑时时,则则两两者者作作用用效效应应会会互互相相抵抵消消,作用效应减小。作用效应减小。第15页/共46页钢筋混凝土结构的徐变影响钢筋混凝土结构的徐变影响v简简单单的的做做法法是是将将实实际际温温差差乘乘以以应应力力松松弛弛系系数数,作作为为计计算温差。算温差。v根根据据温温差差变变化化过过程程速速度度的的缓缓慢慢程程度度不不同同,应应力力松松弛弛系系数数可取值为可取值为0.30.5。v温差变化过程温差变化过程速度快速度快,应力松弛,应力松弛系数大系数大,反之则小。,反之则小。第16页/共46页2。吊车荷载的定义及分析。吊车荷载的定义及分析F带
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- 特殊 荷载 定义 设计 作用 分析
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