顶部设缝下混凝土结构温度应力分析

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发布时间：2021-09-10

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顶部设缝下混凝土结构温度应力分析
邵莹
(中铁第一勘察设计院集团有限公司城建院，陕西西安710043)
摘要：主要研究顶部设缝对混凝土结构温度应力的影响。提出多种顶部设缝形式，分析其对太阳辐射引起的内外温差作用下混凝土
结构的温度应力削减，得出较为合理的顶部设缝形式。
关键词：温度应力；顶部设缝；内外温差。
中图分类号： TU528．O1 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2012)09—0032—03
Thermal stress r~ ear~h oR top parting for concrete structure
SHAO Ying
(ChinaRailwayFirstSurveyandDesignInstituteGroupLtd．，Xi’an710043，China)
Abstract： Study focused on the reduced efect for thermal stress of concrete structure using top parting．Diferent top parting formations were
presentedto reducethe efectoftherm al stressinintrinsic and externaltemperaturefield，andgotthebestpartingform ationsfor concrete structure．
Key words： thermal stress；top parting；intrinsic and external temperature field ·
0 引言
近年来，国内新建建筑体量和规模日趋扩大，结构形式El
益复杂，建筑裂缝作为一个普遍的混凝土工程质量问题也变得
越来越突出。据有关资料统计，国内外的混凝土工程中，裂缝发
生率高达15％-70％，其中因温度、湿度变化及不均匀沉降等变
形引起的裂缝占80％，由温差、混凝土收缩等因素引起的温度
应力是混凝土结构裂缝产生的主要原因【l】。尤其是在太阳辐射
影响下，建筑结构内部出现较大的温差，产生较大的拉应力，导
致结构开裂，影响结构的正常使用。由于内外温差作用变化周期
短，温差值相比均匀温差值要小得多，因而其对整个结构的影
响没有均匀温差作用大．但是在内外温差的变化周期内，对结
构局部影响非常大【2】。目前，考虑到结构内部温度的分布规律和
温度应力计算理论尚不成熟，国内规范没有考虑温度作用在结
构计算中产生的影响，仅给出结构设置温度缝距离要求，而现
实情况中，存在大量的工业厂房等特殊建筑，因为设备、工艺的
因素无法通高设缝。针对这些特殊要求的建筑物，本研究尝试通
过合理的结构设缝来削减温度内力，控制温度裂缝。
1 结构计算模型
1．1 温度作用
混凝土结构在太阳辐射、Et气温变化和气温骤降等因素的
影响下，其向阳表面的温度变化较大，背阳表面的温度变化较
小，结构内外温度变化是一个随机变化的复杂函数，在结构中
形成较大的温度梯度，从而导致温度变形。当温度变形的释放受
到混凝土内部纤维的约束以及外界约束时，将会产生温度应力，
引起温度裂缝。计算时往往假定结构外围构件温度场是线性分
布的，内部构件温度场是均匀分布的[3】。
收稿日期：2012-03-29
·32 ·
1．2 计算模型
结构温差采用太阳辐射引起的向阳面、背阳面、屋顶表面
与使用空调引起的室内外温差。太阳辐射强度是随着Et气温变
化而变化，本试验研究西安地区夏季时日气温昼夜变化下，太阳
辐射引起的室外温度与室内空调温度之间形成的温差变化。由
于太阳辐射作用的特点是作用时间短，且急剧变化，对于使用
阶段的建筑物是短期作用，计算结构的温度应力时可不考虑混
凝土收缩、徐变效应[41。
五层混凝土结构，柱网为7．5 mx7．5 11，纵向为9跨，横
向为4跨，纵向长度达67．5 m，板厚度为240 mm，柱截面尺
寸为600 mmx600 mm，混凝土采用C40，层高为4．8 m，混凝土
线膨胀系数为1．0xl0 。
太阳辐射强度是随着日气温变化而变化，查阅GB 50045--95
《民用建筑热工设计规程》，计算西安地区夏季时日气温昼夜变
化作用下结构的室内外温度，见表l。
表1 西安地区夏季屋面和柱体