PMSAP温度应力分析.ppt

结 构 温 度 效 应 黄吉锋 编写 中国建筑科学研究院软件所 基准温度场T0(x,y,z) 基准温度场的定义： 在不考虑任何荷载的情况下，结构在某温度场T0(x,y,z)作用下处于自平衡状态，如果结构的当前构型与其初始设计构型完全相同(点点重合)，则称T0(x,y,z)为该结构的基准温度场。 结构在基准温度场作用下：1）相对于初始构型没有任何变形；2）所有构件均不产生内力或应力。 基准温度场在理论上是存在且唯一的 基准温度场T0(x,y,z) 对于混凝土结构，其基准温度场T0(x,y,z)可以近似取为混凝土的终凝温度场。 对于钢结构，如果在建造期间不产生装配应力，或者即便有装配应力但在本次分析中不考虑，则结构建造期的温度场即可取为基准温度场。 基准温度场T0(x,y,z) 如果钢结构中存在显著的装配误差、装配应力，并需要用等效温差场进行模拟，则在确定基准温度场时，应计入装配误差的影响。 比如一根初始设计长度为L的钢杆件，因为制造误差，实际长度为L+ΔL，换算成等效基准温度的增量为： 或者说，为考虑此装配应力，基准温度还应叠加上该温度增量 基准温度场T0(x,y,z) 对于钢-砼混合结构，钢结构部分和混凝土结构部分的基准温度场分别按照钢结构和混凝土结构确定。 温差场 温差场 外围梁、柱、墙温差 温差场 顶层屋面梁、板温差 温差场 结构内部构件温差 砼收缩的当量温差场 砼在龄期 t 的收缩应变 砼收缩的当量温差场 温度应力调整及组合 因温度应力分析采用的是瞬态弹性方法 1）为考虑砼的徐变应力松弛 砼构件的温度内力可以 乘以折减系数0.3 钢构件不折减 温度应力调整及组合 2）为考虑砼构件裂缝引起的刚度退化 砼构件的刚度可以乘以折减系数0.85 钢构件不折减 温度应力调整及组合 温度效应的组合贡献 正常组合的附加项： 温度梯度 所谓温度梯度，指的是温度场在构件截面方向的变化率。它在数值上等于构件内外（对柱）或者上下（对梁、板）表面的温差与截面高度（或厚度）的比值。 温度梯度产生局部的附加弯矩，结构的顶层及外周构件往往存在明显的温度梯度。 温差对结构的竖向错动效应 内外构件的温差不一致，造成结构的竖向错动变形 一般顶部的若干层连接内筒与边柱的框架梁，会产生较大的错动弯矩和剪力 底部若干层竖向构件（柱和墙）的轴力会出现明显的重分配（有的构件轴压比增大，有的构件轴压比减小） 温差对结构的竖向错动效应 温差对结构的竖向错动效应 针对温差引起的竖向错动效应，在设计上 对于顶部几个楼层的框架梁，配筋应该适当加强； 对底部几个楼层的柱和墙，轴压比应适当从严控制，以避免温度效应引起的轴压比超限。 可以通过对“外表构件”做好“隔热”措施，以减小结构的外表构件温度与结构内部构件温度的差值。 温差对结构的水平伸缩效应 由于水平构件（梁、板）的伸缩受到竖向构件（柱或墙）的约束，引发结构的水平伸缩效应。 哪里约束强，哪里温度应力大，这是特点，比如： 结构下部楼层的梁、板存在较大的轴拉或者轴压力，设计时宜考虑偏拉。 距离较近的两个剪力墙筒体之间的连接构件，温度应力显著。 对均匀的结构平面，平面中部构件的温度应力显著 引发筒体和框架柱明显的弯矩和剪力 温差对结构的水平伸缩效应 温差对结构的水平伸缩效应 温差对结构的水平伸缩效应 减小水平伸缩效应的措施 1）砼低温入模，低温养护，尽量降低砼的终凝温度 2）设置后浇带(40m左右)，避开砼收缩应变的高峰发展期，从而有效释放大部分的收缩应力（最好60d后浇筑后浇带，不少于30d） 3）通过高湿度养护、减小水灰比和水泥用量、改善水泥和砂石骨料的质量、适当提高配筋率，均可减小砼的收缩应变 4）改善使用环境 PMSAP温度应力分析 温度应力分析是PMSAP程序的一个特色 PMSAP具有较为完善的温度应力分析功能，对多高层建筑中的梁、柱、支撑、剪力墙和楼板，均可计算其温度内力及变形，并且可以把温度内力考虑到构件配筋设计中。 PMSAP温度应力分析 温度效应对结构的影响在实际工程中经常会遇到，可以按照前面讲过的方法在结构设计中定量考虑； 但由于准确确定温差场的困难性，以及混凝土实际存在的收缩徐变、微裂缝发展等复杂情况，很多时候通过在构造上采取措施，来避免温度应力的不利影响。 但即便是构造上的定性的考虑，也需要设计者对结构在温度作用下产生的变形和内力有一个整体的、趋势上的把握，以明确结构上温度应力集中的部位，从而有的放矢的采取措施。 PMSA