第五章其他作用.ppt

* 第5章 其他作用 5.1 温度作用 5.1.1 温度作用基本概念及原理 温度应力：结构或构件的温度发生变化时，任一点的热变形（膨胀或收缩）受到周围相邻单元体的约束（内约束）或其边界受到其他结构或构件的约束（外约束），使体内该点产生一定的应力。 例：1）各类建筑的屋面板，产生温度应力和温度变形； 2）浇筑地下构筑物和高层建筑筏形基础等大体积混凝土结构时，水化热温升和降温散热引起贯穿裂； 3）钢结构的焊接过程，焊缝及附近温度最高，可达16000C以上，其邻近区域则温度急剧下降。不均匀的温度场使材料产生不均匀的膨胀。 火灾对于工程结构来说也是一种危害较大的作用，它对人们的生命财产安全、对环境的破坏十分巨大。 火灾作用是一种荷载作用，火灾荷载为： 式中 q1—火灾荷载； W0—火灾区域纤维类燃料的质量； AF—火灾区域的地板面积。 （5-1） 5.1.2 温度应力和变形的计算 A：静定结构 温度变化引起材料膨胀和收缩变形是自由的，在结构上不引起内力，变形由虚功原理导出。 B：超静定结构 超静定结构，存在赘余约束，温度变化引起的杆件变形不是自由的，受到约束，在结构上产生内力，此内力与结构的刚度大小有关，超静定 结构中的温度作用效应，根据变形协调条件，按弹性理论方法计算。（结力） 5.2 变形作用 变形：结构或构件的支座或地基发生不均匀沉降等，使结构物被迫产生的变形。 A：静定结构：允许构件产生符合其约束条件的位移，结构不产生应力和应变。 B：超静定结构：多余约束束缚结构的自由变形，产生应力和应变。 例：1）地基土的不均匀性引起的变形； 2）地基土发生冻融、冻胀、湿陷等现象； 3）地基比较均匀，上部结构荷载、刚度相差过大，产生沉降。都会引起结构内力。 钢筋混凝土结构，存在着两种特殊的变形作用，即混凝土的收缩和徐变。 混凝土的收缩：混凝土在空气中硬化时体积减小的现象。在混凝土中产生拉应力，加速裂缝的产生和发展。 混凝土的徐变：在荷载长期作用下，混凝土的变形随时间而增长的现象。 徐变对结构不利影响： A：在长期荷载作用下的受弯构件，徐变使挠度增大1—2倍； B：长细比较大的偏心受压构件，徐变引起的附加偏心距增大，构件的强度降低约20%； C：过度的变形会影响到路面的平整度。 工程中大量的结构都属于超静定结构，结构由变形作用引起的内力足够大时，可能引起房屋开裂、影响结构正常使用甚至倒塌等，在结构设计计算中必须考虑变形作用。 5.3 爆炸作用 5.3.1 爆炸的概念 爆炸是物质运动急剧增速，由一种状态迅速转变成另一种状态，并将其内含的能量，在瞬时集中释放的现象。 结构工程中遇到的爆炸主要有四类： ①燃料爆炸：汽油和煤气等燃料以及易燃化工产品在一定条件下起火爆炸； ②工业粉尘爆炸：面粉厂、纺织厂等生产车间充斥着颗粒极细的粉尘，在一定的温度和压力条件下突然起火爆炸。 ③武器爆炸：战争期间的常规武器和核武器的轰击、汽车炸弹的袭击以及军火仓库的爆炸。 ④定向爆炸：为拆除现有结构而设计的爆炸。 5.3.2 爆炸的破坏作用 ①震荡作用：在破坏作用的区域内，有一个能使物体震荡、使之松散的力量。 ②冲击波作用： ③碎片的冲击作用：爆炸产生的碎片，飞散范围100—500米，碎片的体积越小，飞散的速度越大，危害越严重。 ④热作用（火灾）：爆炸温度约在2000—30000C左右，爆炸气体扩散发生在极短的瞬时，一般可燃物质不足以起火燃烧。建筑物内遗留大量的热，把从破坏设备内部流出的可燃气体或易燃、可燃蒸气点燃，使建筑物内的可燃物全部起火，加重爆炸的破坏程度。 5.4 浮力作用 水浮力：作用于建筑物底面由下向上的水压力，等于建筑物排开同体积的水重力。 水浮力对处于地下水中的结构受力和工作性能有明显影响。 例：贮液池底面位于地下水位以下时，若贮液池为空载情况，浮力可能会使整个贮液池或底板局部上移，使底板和顶盖顶裂，贮液池应