超長混凝土框架結(jié)構(gòu)裂縫控制研究.pdf

1、近年來，各種平面尺寸超長、超大的大型公共建筑、廠房結(jié)構(gòu)、商業(yè)中心等迅速涌現(xiàn)，超長混凝土結(jié)構(gòu)的數(shù)量越來越多。在超長混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土收縮及溫度變形由于受到約束產(chǎn)生的間接應(yīng)力常常引起結(jié)構(gòu)大面積的開裂，業(yè)主及建筑師一般要求結(jié)構(gòu)不設(shè)置伸縮縫，超長混凝土結(jié)構(gòu)必須通過采取合理的設(shè)計及施工措施以達到裂縫控制的目的。 盡管我國在超長混凝土結(jié)構(gòu)方面已有大量的工程實踐，但是設(shè)計方法的研究落后于工程實踐。國內(nèi)外規(guī)范、規(guī)程乃至各種設(shè)計參考書中也沒有這

2、類結(jié)構(gòu)公認的、完善的設(shè)計方法。本文圍繞超長混凝土框架結(jié)構(gòu)的裂縫控制這一主題，從混凝土的材料性能、間接作用應(yīng)力計算、各種裂縫控制措施入手，通過工程技術(shù)人員設(shè)計中遇到的的一些基本問題的研究和探討，深化超長混凝土結(jié)構(gòu)理論研究，提出超長混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工建議。主要研究內(nèi)容如下： 1．混凝土收縮徐變等材料性能的試驗研究對南京奧體中心中央大平臺C40補償收縮混凝土進行了混凝土強度、彈性模量、收縮、徐變試驗。通過試驗數(shù)據(jù)的整理，分析了混凝土

3、強度及彈性模量隨齡期變化的特點；評估了補償收縮混凝土在工程中的實際應(yīng)用效果；總結(jié)了混凝土收縮、徐變隨齡期變化規(guī)律；并運用CEB-FIP MC90和 ACl209中的收縮、徐變模型對試件進行分析并與實測值對比，找到了適合該工程混凝土收縮、徐變的計算模型，為類似混凝土材料參數(shù)選取提供參考。 2．不同形式的混凝土框架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力研究分析混凝土收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力的異同，對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中將混凝土收縮等效為溫差來計算混凝土應(yīng)力的方法進行了

4、誤差對比。對平面形狀為矩形、圓環(huán)形及弧形的三種框架結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力進行了研究?？偨Y(jié)了單層和多層普通混凝土框架結(jié)構(gòu)在均勻溫差作用下的溫度應(yīng)力特點，并介紹了三種溫度應(yīng)力的彈性計算方法。重點對研究較少的圓環(huán)形框架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力進行了探討，推導(dǎo)分析了圓環(huán)形框架結(jié)構(gòu)在均勻溫差作用下的內(nèi)力和變形特點，分析了裂縫產(chǎn)生的原因以及裂縫特點；對弧形框架在均勻溫差作用下的溫度應(yīng)力進行了計算分析，并與圓環(huán)框架結(jié)構(gòu)進行對比，總結(jié)其溫度應(yīng)力特點。另外對南京奧體中心圓環(huán)

5、形高架大平臺梁柱固接時溫度應(yīng)力進行了分析，并根據(jù)其特點確定了大平臺溫度應(yīng)力解決方案。 3．不允許出現(xiàn)裂縫的混凝土框架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力計算將溫度應(yīng)力與荷載產(chǎn)生應(yīng)力進行對比，分析溫度應(yīng)力的特點?？偨Y(jié)了混凝土徐變計算理論和方法，重點介紹了按齡期調(diào)整的有效模量法和繼效流動理論。對于混凝土框架結(jié)構(gòu)在混凝土收縮和單調(diào)溫度變化作用下的溫度收縮應(yīng)力，運用按齡期調(diào)整的有效模量法，通過分析計算給出了溫度應(yīng)力實用計算公式；在周期性溫度作用下，運用繼效流動

6、理論分析了晚齡期時結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力特點。給出了混凝土澆筑時間不同時結(jié)構(gòu)中對應(yīng)的最大溫度應(yīng)力的計算方法。 4．允許出現(xiàn)裂縫的混凝土框架結(jié)構(gòu)溫度內(nèi)力計算針對較簡單的軸拉構(gòu)件，運用CEB法和拋物線法推導(dǎo)了構(gòu)件出現(xiàn)裂縫后內(nèi)力及剛度折減系數(shù)公式；分析了允許出現(xiàn)裂縫的軸拉構(gòu)件溫度應(yīng)力特點。針對混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用有限元程序ANSYS中內(nèi)置的APDL參數(shù)化設(shè)計語言為工具編制了桿系鋼筋混凝土平面框架結(jié)構(gòu)非線性有限元分析程序(FJK)，用來計算超長混

7、凝土框架結(jié)構(gòu)在恒載、預(yù)應(yīng)力及單調(diào)溫度變化作用下梁中溫度內(nèi)力；分析配筋率、混凝土徐變、外部荷載、結(jié)構(gòu)約束、預(yù)應(yīng)力度等因素對框架梁中溫度內(nèi)力的影響，量化混凝土開裂對溫度應(yīng)力計算的影響。 5．不設(shè)溫度縫的超長混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計建議探討了混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫間距和超長混凝土結(jié)構(gòu)的不設(shè)縫長度，對正常使用極限狀態(tài)和承載力極限狀態(tài)溫度內(nèi)力是否參與組合進行討論，從結(jié)構(gòu)布置上提出有利于裂縫控制的建議，重點闡述了超長混凝土框架結(jié)構(gòu)梁板構(gòu)件應(yīng)如何配置預(yù)應(yīng)