超長鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力的有限元分析.pdf

1、目前特種工業(yè)廠房由于工藝要求必須采用超長鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)有規(guī)范對超長結(jié)構(gòu)究竟如何設(shè)計(jì)沒有明確說明，導(dǎo)致了工程師在設(shè)計(jì)和施工時(shí)隨意性較大，為了解決結(jié)構(gòu)超長帶來的溫度裂縫影響這一普遍難題，特此進(jìn)行本課題的研究。 本文首先從施工早期及結(jié)構(gòu)運(yùn)行期間兩個(gè)方面闡釋了引起超長混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫的影響因素，對早期的材料及施工養(yǎng)護(hù)等方面進(jìn)行了重點(diǎn)論述，對后期的溫度荷載進(jìn)行了分析；接著，利用傳熱學(xué)知識(shí)推導(dǎo)出混凝土的溫度場及粘彈性應(yīng)力場的三維

2、有限元計(jì)算方程，并用FORTRAN語言編制出針對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的數(shù)值計(jì)算程序MASSIVE，以課題實(shí)際工程為模型基礎(chǔ)，對超長框架結(jié)構(gòu)的溫度場、應(yīng)力場進(jìn)行模擬計(jì)算；其次，利用ANSYS對框架模型進(jìn)行溫度敏感性分析，并比較了空間模型與平面模型計(jì)算的差異；提出了溫度二階效應(yīng)的概念并進(jìn)行了原理公式推導(dǎo)，分析了影響框架柱溫度二階內(nèi)力的主要因素。最后針對實(shí)際工程施工及設(shè)計(jì)進(jìn)行考慮，提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化辦法。 通過對本課題超長框架的水化熱分析得

3、出，水化熱應(yīng)力嚴(yán)重滯后于水化熱溫度，且一般對構(gòu)件交匯處影響遠(yuǎn)大于其他地方，梁頂部大于底部，水化熱在框架梁內(nèi)早期產(chǎn)生較大的壓力，漸變?yōu)槔?，并伴有彎矩產(chǎn)生。在升溫階段和降溫階段，無論是水化熱溫度還是水化熱應(yīng)力，混凝土構(gòu)件表面的數(shù)值變化梯度都比內(nèi)部陡，因此要特別注意結(jié)構(gòu)表面裂縫的控制；隨著水灰比的減小，混凝土的抗裂性能漸漸下降；入模溫度、養(yǎng)護(hù)溫度及構(gòu)造鋼筋要控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。通過對本課題超長框架的后期環(huán)境溫度分析得出，考慮季節(jié)溫差來分析超

4、長結(jié)構(gòu)的受力是適合的。結(jié)構(gòu)的三維尺度效應(yīng)明顯，柱剛度的改變大于梁剛度變化所產(chǎn)生的溫度效應(yīng)，板的影響最弱。對于超長多高層建筑，框架柱的溫度二階效應(yīng)作用明顯，且二階彎矩隨著柱長細(xì)比、梁跨高比的增加而減小，隨著樓層豎向荷載、溫差、混凝土強(qiáng)度的增加而增大。 本論文對超長結(jié)構(gòu)前期的水化熱溫度及水化熱應(yīng)力分別進(jìn)行了有限元模擬計(jì)算，對環(huán)境溫度影響下的超長結(jié)構(gòu)構(gòu)件三維尺度效應(yīng)進(jìn)行了分析，并對超長多高層框架結(jié)構(gòu)的溫度二階效應(yīng)影響因素進(jìn)行計(jì)算總結(jié)，