特殊荷载的定义、设计和作用分析.ppt
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1、邵弘,特殊荷载的定义、设计和作用分析,1。温度荷载的定义及分析2。吊车荷载的定义及分析3。特殊风荷载定义及分析4。特殊支座的定义及分析5。总结,1。温度荷载的定义及分析,温度荷载即温度场对结构的影响,有以下几方面问题。温度的时效问题:冬天和夏天的温度产生的温差将非常大,(如冬天-20、夏天+30,温差50),如果以这个温差作为温度场(温度荷载),计算结构的温度效应将非常大。由于这个温差产生是在一年的时间内发生,结构的反应也是缓慢、变化的。一般情况下结构的温度效应可以考虑瞬间温差(指一天的时间内)。温度的环境问题:考虑温差对结构的影响,要考虑结构的工作环境,如涂料、内外装修、保温隔热等的影响,要
2、分别考虑施工阶段、使用阶段的结构反应。如果只考虑使用阶段,则施工阶段应考虑相应的保证、保护措施。,温度的梯度问题:温度对构件的影响也不是均匀的。对钢构件由于截面很薄,当温度变化时,可以认为截面中的温度也会产生均匀的变化。但是对混凝土构件则不同,由于截面厚大,表面温度很难达到里面,如下图所示。此时可以认为温度向截面里面是逐渐衰减的。即梯度(线性、非线性)。,线性梯度曲线梯度程序采用不变程序的做法将导致温度效应偏大较多,温度变化的设计控制,竖向温差的控制:其对结构顶部的梁将引起较大的弯矩、剪力;对结构底部的内外竖向构件会引起较大弯矩、轴力(拉、压)。因此,(1)结构设计宜对底部竖向构件的轴压比留有
3、余地,保证适合的配筋率;顶部若干层梁的配筋也要留有余地。(2)对结构外露应做好保温隔热措施。水平温差的控制:其对受到剪力墙约束的水平构件(楼板、梁)将会引起较大的轴力,反过来对剪力墙产生较大的剪力。因此,(1)对剪力墙的轴压比、剪压比留有余地,下部楼层梁、板考虑偏心受拉的配筋。(2)主动释放温差变形,如:混凝土低温入模养护、设后浇带、减少混凝土收缩应变、改善使用环境等。,温差定义,节点温差定义,温度作用内力的输出,温度作用的特点,高层建筑结构不仅平面尺寸大,而且竖向的高度也很大,其竖向构件截面尺寸较大,温度变化和混凝土收缩不仅会产生较大的水平方向的变形和内力,而且也会产生竖向的变形和内力。根据
4、有关资料统计,工程实践中结构物的裂缝原因属于由变形作用(温度、收缩、不均匀沉降)引起的约占80%以上,属于由荷载引起的约占20%左右,可见高层建筑结构设计中考虑变形作用的影响是很重要的,不容忽视。高层建筑结构的温度变形与应力应该引起设计人员的重视。,有关规定,高规宣讲培训材料(P4-17):高层钢筋混凝土结构一般不计算由于温度、收缩而产生的内力。因为一方面高层建筑的温度场分布和收缩参数等都难以准确确定;另一方面混凝土又不是弹性材料,它既有塑性变形,还有徐变和应力松弛,实际的内力要远小于按弹性结构的计算值。广州白云宾馆(33层、高112m、长70m)的温度应力计算结果表明,温度-收缩应力计算值过
5、大,难以作为设计依据。曾经计算过温度-收缩应力的其它建筑也遇到类似的情况。,有关规定,但由于种种原因,诸如高层建筑各处的温度场、混凝土收缩、徐变等随时间变化的变量因素还难以直接采用数值准确量化,混凝土收缩、徐变的弹塑性特征使分析处理复杂,所以一般很难准确地计算结构的温度收缩应力,并且作为设计的依据。因此,高规不要求直接计算非荷载作用,而强调由构造措施来解决。高规宣讲培训材料(P4-17):钢筋混凝土高层建筑结构的温度-收缩问题,主要由构造措施来解决。,程序实现,程序提供了计算温度应力、支座沉降以及设置弹簧支座的功能。设计人员可以通过给定温差或基础支座沉降值来计算结构的温度和基础支座沉降产生的效
6、应。从而能较正确地估计温度、基础支座沉降的影响,有助于设计人员采取相应对策与措施。,温度应力计算情况,高层建筑的温度分析可考虑下列三种情况:施工阶段当主体结构完成后,未作内外装修和围护结构,结构处于通透状态时的温差造成的内力。正常使用阶段1外墙围护结构已施工,室内处于自然通风状态时的温差造成的内力。正常使用阶段2外墙围护结构已施工,室内空调恒温状态时的温差造成的内力。,对温度作用的简化,温度变作用表现为:(1)构件内外表面温差造成的弯曲;(2)构件内外表面温差的平均值比构件初始温度高(低)时造成的伸长(缩短)。程序仅考虑了平均温差造成的伸缩作用,而忽略了内外表面温差造成的弯曲作用。,最不利温差
7、的确定,樊小卿在温度作用与结构设计一书中建议:室外空气温度夏季取30年一遇最高日平均温度,冬季取30年一遇最低日平均温度。使用阶段室内空气温度夏季取空调设计温度,冬季取采暖设计温度。初始温度取结构成型时的环境空气温度。,计算温差的确定,对于钢结构,最不利温差和计算温差是一致的。对于钢筋混凝土结构,最不利温差与计算温差不同,其差异在于钢筋混凝土结构的特点:收缩、徐变以及裂缝。王铁梦在工程结构裂缝控制一书中建议:(1)温度应力只按弹性计算太保守,造成材料浪费。(2)由于结构遭受的年温差及收缩都是在相当长的时段变化中进行的,必须考虑徐变引起应力松弛,从而大幅度降低弹性应力。,钢筋混凝土结构的收缩影响
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