某平面不规则教学楼楼板温度应力分析
某平面不规则教学楼楼板温度应力分析
发表时间：2020-04-09T03:09:02.249Z 来源：《防护工程》2020年1期作者：徐方舟
[导读] 本文通过有限元分析软件，主要分析了温度作用下楼板平面内应力分布情况，并提出了可行的技术应对措施，以供类似工程参考。中信建筑设计研究总院有限公司湖北武汉 430014
摘要：本工程为某学院教学楼，由于平面尺寸较大并且存在凹凸不规则，在进行楼板设计时需要考虑温度作用的影响。本文通过有限元分析软件，主要分析了温度作用下楼板平面内应力分布情况，并提出了可行的技术应对措施，以供类似工程参考。关键词：混凝土楼板；温度作用；应力分析
1 工程概况
本工程位于湖北省孝感地区，主要建筑功能为教学楼，层数为地上4层，采用框架结构，平面尺寸约为83.15m×86.80m，标准层布置如图1所示，楼板厚度为100~140mm，结构梁板混凝土强度等级采用C30，钢筋采用HRB400。结构平面尺寸较大，超出《混凝土结构设计规范》[1]中伸缩缝最大间距限值，而且结构中部存在细腰部位，属于平面凹凸不规则，因此有必要对楼板温度应力进行计算分析。计算软件采用YJK，楼板采用弹性膜单元，楼板最大单元尺寸为1m。
图1 标准层平面布置图
2 温度作用取值
本工程地面以上结构为冬季采暖夏季空调的教室，结构使用温度取10~26℃（室外温度取值：-5℃~37℃）；后浇带的合拢温度取20±5℃，即15~25℃。混凝土结构的温度作用取值如下：
（1）均匀温度作用标准值：
结构最大温升工况：ΔTk=结构最高平均温度Ts，max－结构最低初始平均温度T0，min=26-15=11℃结构最大温降工况：ΔTk=结构最低平均温度Ts，min－结构最高初始平均温度T0，max=10-25=-15℃（2）混凝土收缩当量温差ΔTs
超长建筑结构温度应力分析
超长建筑结构温度应力分析 夏云峰 (上海中交水运设计研究有限公司, 上海 200092) 摘要:以郑州第二长途电信枢纽工程为例,对超长建筑结构进行整体有限元建模。针对7种不同类型温度荷载的特点,利用有限元分析程序ANSYS计算。给出了结构整体变形特点、结构中各种构件(梁、楼板、柱子及剪力墙)的温度内力变化范围以及分布规律。通过比较得出超长建筑在各种温度作用下的最不利工况。可为超长建筑结构考虑温度作用进行设计和施工提供参考。 关键词:建筑 超长建筑物 温度荷载 温度应力 St udy on t he Te mperature Stress of Super-Lengt h Buil di ng X ia Yunfeng (Shanghai Zhongji a oW ater Transportation Design Institute Co.,L t d., Shanghai 200092) Abst ract:T aking the Second Long D istance Te leco mm unication H ub Pro ject of Zhengzhou for an exa m ple,t h is paperm akesm odels of so lid fi n ite e le m ent to super-length building.A ccord- i n g to characteristics o f te mperature l o ad of7different types and usi n g t h e ANSYS fi n ite e le- m ents ana l y sis progra m,it concl u des the characteristics of the integral structura l defor m ation, the scope and distribution o f ther m a l i n ner force o f different co mponents,such as bea m,floor slab,pillar and shear w a l.l A fter contrasti n g,it su m s up the w orse w orking cond ition for super -length bu il d i n g under d ifferent te m peratures,wh ich cou ld prov ide references to the design and constr uction o f super-length bu il d i n g by consi d ering te m perature acti o ns. K ey w ords:constructi o n super-leng t h buil d i n g te m perature load te m perature stress 建筑工程中,混凝土结构的裂缝较为普遍,类型也很多,按成因可归结为由外荷和变形引起的两大类裂缝。其中由混凝土收缩和温度变形引起的收缩裂缝和温度裂缝,以及由这两种变形共同引起的温度收缩裂缝,则是实际工程中最常见的裂缝。随着建筑向大型化和多功能发展,超长(即超过温度伸缩缝间距)高层或大柱网建筑不断出现。对超长结构的温度变形与温度应力,若在结构设计中处理不当,将使结构产生裂损,严重影响建筑结构的正常使用。我国的建筑结构设计规范中不考虑温度作用[1],只做构造处理。因此,温度应力是超长建筑结构设计中的重要研究课题之一。1 超长高层建筑结构温度问题有限元建模研究 结合工程实例,分析建筑结构各个阶段温度作用的特点,完善温度作用和温差取值的计算原则,并选出在工程设计中起控制作用的温差取值,方便设计采用。根据实际情况建立超长建筑结构的有限元分析模型,采用有限元分析程序ANSYS 有限元计算程序,进行结构整体分析。 郑州第二长途电信枢纽工程主体为超长高层建筑结构。主楼地下1层,地上主体19层。19层之上局部突起2层。柱网9.6 12m,主体结构东西长134m。由于功能要求建筑中间不设缝,南 10 港口科技 港口建设
超长结构温度应力分析与控制措施
超长结构温度应力分析与控制措施 摘要：随着人们对建筑物使用功能的要求越来越高，一些公共建筑正逐渐向大 型化、舒适化发展，大量超长、超宽的大型公共建筑随之涌现。由于季节变化的 影响，超长结构的温度应力问题会导致混凝土楼板产生裂缝，严重影响建筑的使 用功能和结构安全，因此温度作用在设计中必须予以考虑。本文以某钢筋混凝土 框架-剪力墙结构为例，对超长结构的温度应力问题采用有限元分析程序MidasGen进行了计算分析并给出了控制措施。 关键词：超长结构；温度应力；后浇带；有限元分析 1、前言 超长结构，由于季节变化等因素的影响，会让超长结构的混凝土发生变形， 当混凝土的变形受到墙体等构件的约束，楼板内便会产生较大的温度应力，当温 度应力高出混凝土的抗拉强度时，就会导致混凝土楼板会产生裂缝，通常情况下，若在结构中采用低收缩混凝土材料、设置后浇带以及采用预应力钢筋等措施时， 温度应力及收缩应力对结构的影响一般可以忽略。但超长混凝土结构中，如若不 进行合理的温度效应控制，柱、墙等竖向构件将产生显著的温度内力，影响结构 的承载能力；楼板则很有可能开裂并形成有害的贯通裂缝，对建筑防水和结构的 耐久性很不利，影响建筑的正常使用，因此，如何降低温度应力的影响是超长结 构设计的关键问题。 2、工程概况 某五星级酒店主楼部分采用钢筋混凝土框架－剪力墙结构，楼盖采用现浇钢 筋混凝土梁板体系，底部裙楼为两层宴会大厅，并设有斜圆柱形主出入口。框架 柱截面尺寸600mmx600mm～900mmx1200mm，墙截面尺寸200～500mm。 现行GB50010－2010《混凝土结构设计规范》中对房屋建筑工程结构伸缩缝 的最大间距做如下规定：对于现浇式结构，普通砖混结构50m，框架结构55m， 剪力墙结构45m，框架-剪力墙结构根据框架和剪力墙的具体布置情况取45~55m 之间，通常可取50m。该酒店结构不设缝轴线尺寸为167.2m，超过了规范要求。 3、温度工况 (1)温度荷载。假设该建筑从当年7月开始地上部分施工，第1～3层施工分 别需要一个月，从4层开始每层半个月，至次年二月半完工。按照该假定施加的 温度荷载始终为降温作用，为最不利工况。 (2)有限元模型。针对温度应力建立四组模型(M0、M1、M2、M3)，均考虑施 工模拟和收缩徐变的作用；其中，部分模型考虑了地下室顶板的转动弹性嵌固， 弹簧刚度计算按照柱所连接的梁柱刚度进行计算，为近似值。模型的具体设计参 数见表1所示。 结构二层的后浇带设置如图1所示，其余各层M0、M1、M2后浇带设置均同；M3与 M2相比，仅在结构第二层增设后浇带c，其余部位后浇带设置均同M0～M2模型。温度有 限元模型为保证结构成立，将一跨内的所有次梁和板均设置为后浇带。 4、温度应力分析 本工程采用有限元分析程序MidasGen对本模型进行温度应力计算分析，分别探讨温度应力对框剪结构中的柱、剪力墙、梁板等主要构件的影响，并给出控制措施及建议。 (1)柱内力。通过对比框架柱主要集中区域的温度应力，其中：①主楼最外侧柱(区域1)；
楼板受力分析
楼板力学分析 广东省封开县江口中学 526500 张东旭 论文摘要：本文深入探讨了粤教版的一道课后习题，针对这道题进行了系统的理论分析。 关键字：力矩 物体平衡 截面法 问题出之于粤教版必修一第三章第一节课后习题第六题。 建筑中，用水泥混凝土制作各楼层的地板时，由于混凝土坚硬耐挤压但缺乏弹性，容易在拉伸时断裂，而钢筋弹性好，耐拉伸，所以常在水泥板内加钢筋以增强其抵抗弯曲的能力，试根据弯曲形变的特点说明图中三种布置钢筋的方法中哪种最合理。 教学参考书中只给出了答案是a 选项，至于为什么选a 教学参考书中没有任何提示。 出题人的想法可能是想把这道题出成一种扩展题型。与文科的材料题很类似。 特点就是题目中所涉及的物理知识是超过教学大纲要求的，书本上肯定没有，在题干中出题人给考生留下了解题的提示。在做题的同时扩展考生的知识面。由裁判学生成绩的“法官”,变成学生成长的促进者.这一点事切实符合新课标理念的。所以说这道题是一道好题。但是多年的应试教育体制下的教师、学生已经产生了思维固化。我个人觉得，在教师用书上还是应该给任课教师做出提示的。 学生主要存在的问题有那些呢？ 学生在做这道题的时候产生了很大的疑问。题目中已经明确了楼板受两个力，一个是压力。学生理解的比较好，另外一个是钢筋的产生的纵向拉力。楼板整体是平衡的，那么这个拉力是用来与那个力平衡的。这个力明显不属于重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力的范畴。 第一个超纲的点在物理和理论力学中，假设受力体是不变形的刚体。讨论的是物体在外力作用下的速度、加速度、运动轨迹和运动中的能量转换问题。在这里就没有内力、变形、强度等概念。但在工程结构中，受力体是由“可变形固体”材料组成的结构。这时，结构在外力作用下，就会产生变形。也正是由于这种变形，才产生了抵抗外力的内力。也正是由于这种内力，结构才表现出承力和传力的功能。比如桥梁，在车辆压上去时，它是通过一系列的组成构件将车辆对桥面的压力传递到基座上去的。这道题显然研究的是系统内力，属于结构力学范畴。 第二个超纲的点，粤教版教材认为物体静止的条件是受力平衡，根本不考虑转动，不涉及到转动平衡，而这道题恰恰属于转动平衡。 物体的平衡是指两个不同的平衡的合称，及位动平衡和转动平衡。前者对应的是平动（滑动），平衡条件为所收合外力为零，平动过程中物体自身的各质点间不会产生相对位移。后者对应的是转动，平衡条件为以某点为支点，总力矩为零，则称相对这点转动平衡。纯转动（合外力为零，相对某点合力矩不为零）的过程中物体的质心是不会产生位移的。 力矩，大家都比较熟悉。它是和物体的转动相联系的一个力学概念。一个具有固定轴的
温度应力对超长混凝土结构的影响
温度应力对超长混凝土结构的影响 温度应力对超长混凝土结构的影响 摘要：近十几年来，随着我国经济的快速发展，人民对建筑的外观及使用功能更高的要求，在建筑过程中，出现了越来越多的平面超长的结构，而根据国家结构的相关规范，平面尺寸超过55m即需要设置伸缩缝，如果严格按照规范要求对所有超长建筑设置伸缩缝，将会在很长程度上影响建筑美观及功能使用。而不设置伸缩缝，在温度效应的作用下，产生较大的温度收缩裂缝，从而影响建筑的使用年限。因此从实际角度出发，需要我们结构工程师在结构设计上，解决不设伸缩缝而带来的减少建筑使用年限问题，进而满足超长建筑的功能使用需求。 关键字：钢筋混凝土，超长建筑，温度应力，相应措施 中图分类号：TU37 文献标识码： A 为了满足建筑功能的需要，越来越多的超长结构应运而生，不能设置伸缩缝就成为结构工程师的需要面对的重要问题：既要满足建筑的使用功能要求，又要保证结构使用及耐久性。根据温度应力理论及相关资料，对温度应力作用进行初步的分析，并结合工程实践经验做出几点相应的措施。 温度裂缝的特点： 混凝土在搅拌时产生水化反应，在水化反应的过程中，混凝土发生干缩，混凝土自身具有热胀冷缩的性质，当把混凝土浇筑入模版中时，因受到模版及钢筋的约束，会在混凝土内部产生收缩裂缝或者温度裂缝。在通常的超长建筑中，多见的是收缩应力与温度应力共同作用而产生的温度裂缝。其特点是早期收缩快，6个月即可完成全部收缩量的90%，在一年以后趋于稳定，变形极小。收缩的主要部位是底层和顶层。结构的梁板以及外露的挑檐，女儿墙等构件。 产生温度作用分析： 建筑工程的温差应包括竖向温差和水平温差效应，而对于高度不
楼板裂缝分析报告
楼板裂缝分析报告 外荷载引起的裂缝： 外荷载作用下产生的结构裂缝一般具有很强的规律性，通过计算分析就可以读出正确的结论。如：矩形楼板板面裂缝成环状，沿框架梁分布，板底裂缝成字或米字集中于跨中；转角阳台或挑檐板裂缝位于板面起始于墙板交界以角点为中心成米字形向外延伸。受力裂缝，其裂缝与荷载有关，预示结构承载力可能不足或存在严重问题。 温度收缩裂缝：温度收缩裂缝是一种建筑最常见的裂缝，主要是由于结构的温度变形及材料的收缩变形受阻及应力超标所致。现浇板收缩裂缝主要集中在房屋的中部和房屋四周阳角处，裂缝成枣核状止于梁边。房屋四周阳角处的房间在离开阳角１米左右，即在楼板的分离式配筋的负弯矩筋以及角部放射筋未端或外侧发生４５度左右的楼地面斜角裂缝。其原因主要是砼的收缩特性和温差双重作用所引起的，并且愈靠近屋面处的楼层裂缝往往愈大。从设计角度看，现行设计规范侧重于按强度考虑，未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑，配筋量因而达不到要求。而房屋的四周阳角由于受到纵、横二个方向剪力墙或刚度相对较大的楼面梁约束，限制了楼面板砼的自由变形，因此在温差和砼收缩变化时，板面在配筋薄弱处（即在分离式配筋的负弯矩筋和放射筋的未端结束处）首先开裂，产生４５度左右
的斜角裂缝。虽然楼地面斜角裂缝对结构安全使用没有影响，但在有水的情况下会发生渗漏，影响正常使用。 地基不均匀沉降产生的裂缝：由于地基沉降不均匀使上部结构产生附加应力，导致楼板裂缝。不均匀沉降产生的裂缝多属贯穿性裂缝，其走向与沉降情况有关。 使用商品混凝土引起的收缩裂缝：商品混凝土由于采用泵送，混凝土的流动性要好，因此一般商品混凝土的坍落度都较大，水灰比较大，如保证水灰比则要增加水泥用量，这样就使混凝土在硬化阶段出现收缩裂缝。裂缝的产生大多在砼浇筑初期，即浇捣后4～6小时左右，裂缝形状不规则且长短不一，互不连贯，产生裂缝部分大多为水泥浮浆层和砂浆层。有于砼坍落度偏大，表面经过振捣形成一层水泥含量较多，收缩性较大的水泥浮浆层及砂浆层一方面由于砼初凝时表面游离水分蒸发过快产生急剧的体积收缩，而此时砼早期强度较低(面层为砂浆层强度更低)，不能抵抗这种变形应力而导致砼表面开裂，另一方面由于面层浮浆或砂浆的收缩值比基层砼大许多，而造成变形值不同导致面层开裂
某超限高层建筑结构楼板的应力分析
某超限高层建筑结构楼板的应力分析 摘要：楼板是传递水平力，协调剪力墙共同工作的重要构件。之前的计算均采 用刚性楼板假定，对部分楼板缺失或细腰进处楼板应力可能较大的楼层可能不安全，因此本文通过考虑采用弹性楼板假定，对某超限高层建筑工程其中一栋楼典 型楼层楼板应力结果进行分析。从而保证楼板结构设计的安全。 关键词：超限；高层建筑；结构设计；楼板应力 一、工程概况 深圳市某工程由6幢50层的住宅楼及1层商业裙楼和一个集中地下室组成。塔楼地面以上总高度154.35~154.95米（包括出屋面构架），结构屋面高度145.95~149.45米。本工程在 地下二层设有人防地下室，人防抗力等级为常六级及核六级、核五及及常五级。 二、设计基本条件及分析软件 结构设计基准期：（可靠度）50 年 结构设计使用年限：50 年 建筑结构安全等级：二级 建筑抗震设防分类：丙类 建筑结构高度分类：B级高度 地基基础设计等级：甲级 结构重要性系数γo=1.0 1、地震作用 对比安评报告和规范要求，在小震、中震及大震按照两者的大值，应采用规范要求控制 地震荷载，因而对本工程抗震计算的主要地震参数如下： 2、时程分析用地震加速度时程的最大值 3、分析软件 1）中国建筑科学研究院编制的《高层建筑结构空间有限元分析与设计软件 SATWE（2010.01）； 2）北京迈达斯技术有限公司MIDAS/Gen（V7.8.0）；MIDAS/Buiding 三、抗震设计要求及性能目标的确定 1、抗震性能目标 本项目的抗震设计在满足国家、地方规范外，根据性能化抗震设计的概念进行设计。 根据【建筑工程抗震性态设计通则】，并根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）3.11.2.2.1条，结构抗震性能目标可分为四个等级：结构抗震性能目标分为A、B、C、 D四个等级，结构抗震性能分为1、2、3、4、5五个水准，每个性能目标均与一组在指定地 震地面运动下的结构抗震性能水准相对应。 表8.1 结构抗震性能目标 表8.2 各性能水准结构预期的震后性能状况 本工程进行抗震性能评估时，其性能目标定为性能C。 性能目标C 是指小震下满足结构抗震性能水准1 的要求，中震下满足性能水准3 的要求，大震下满足性能水准4 的要求。 2、计算要求 四、结构构件基本尺寸及结构材料 1、结构基本构件尺寸： 2、结构基本构件混凝土强度等级：
某超长框架结构温度应力分析及设计
某超长框架结构温度应力分析及设计 摘要：超长结构是当代商业社会下的常见结构类型，而其温度应力的处理和减弱，也是广大建筑项目建设者都需要着重考虑的问题。基于此，本文结合某大型 商业综合体项目实际，分析了在温度应力影响下，如何对结构进行设计。从而实 现建筑项目的稳定性和安全性，促进区域居民生活水平的提升。 关键词：超长框架结构；温度应力；工程；温差 0 引言 超长混凝土框架结构的特点是其结构单元的长度较大，比混凝土结构规范中 限定的一般伸缩缝间距要更大，所以在设计时需要考虑更多因素，从而加强建造 建筑的结构能够满足使用的稳定性和安全性要求。在一般的建筑结构中，设计的 混凝土框架选择低收缩的混凝土材料、钢筋加固、后浇带加强养护等措施，都能 够一定程度的降低材料所受到的温度应力、收缩应力等因素对结构的影响[1]。但 在超长框架结构中，对这些应力作用的处理则是结构设计的重要部分，也是设计 和建造过程中需要重点处理的部分。以下结合笔者参与的具体工程实例，对如何 设计超长框架结构温度应力的内容展开探讨。 1 超长结构温度应力作用对工程建设的影响 1.1温差分析 在自然环境的作用下引起钢混凝土结构中的温差荷载的主要因素包括三点： 季节温差、骤降温差以及日照温差。一般情况下，长期稳定荷載作用下的温度效 应对整个结构的内力起到挖制作用，而骤降温差和日照温差引起的的短期温度作 用-一般只考虑温度场趋于稳定后的温度效应。温度作用是由结构材料“热胀冷缩” 效应被结构内、外约束阻碍而在结构内产生的内力作用。出现温差时梁板等水平 构件变形受到竖向构件的约束而产生应力，同时竖向构件会受到相应的水平剪力[2]。施工阶段后浇带未封闭以前，温差对结构的影响忽略。施工阶段后浇带封闭，建筑隔墙及装修完成以前，受外界温度影响最大，极容易出现开裂。使用阶段由 于外围有幕墙，屋顶有保温，可考虑温差效应作用打折。 1.2 温度应力计算 参考王梦铁的《工程结构裂缝控制》中的相关计算方法，混凝土收缩应变的 形式和发展与混凝土龄期密切相关，任意时间t（天数）时混凝土已完成的收缩 应变为： （1） 其中为各种修正系数[3]。混凝土收缩是一个长期的过程，影响最终收缩量的 因素有水泥成分、温度、骨料材质、级配、含泥量、水灰比、水泥浆量、养护时间、环境温度和气流场、构件的尺寸效应、混凝土振捣质量、配筋率、外加剂等。由于竖向构件的约束，水平构件的混凝土收缩会产生拉应变，这种收缩应变可以 和混凝土因温度变化产生的应变等效，可用产生等量应变的温度差（当量温差） 计入混凝土收缩效应的影响。 2 对温度应力的一般解决措施 2.1施工材料的标准化设计 本工程利用的混凝土材料是由低收缩低水泥、碎石骨料和外加剂等材料均匀 混合而成。要求综合各原材料剂量，在软件中进行统计计算。基本需求是外加剂、水泥和骨料都能够满足项目建设的质量要求，且使用时严控各原材料的剂量，从 而确保配比混合后的材料性质能够贴合降低温度应力的需求。例如降低水灰比，
不规则多层建筑在地震作用下的楼板应力分析
不规则多层建筑在地震作用下的楼板应力分析 摘要：随着人们对于建筑的使用功能及造型的要求越来越高，越来越多的“不规则建筑”应运而生，结构设计中应注意提高其结构抗震性能。本文结合工程实例，对一多层建筑进行规则性判别以及对楼板进行应力分析，找出其薄弱部位并予以加强。 关键词：不规则建筑；规则性判别；楼板应力分析 Stress Analysis of Slab on Irregular Multi-story Building under Seismic Action Gao Jie Abstract：With increasingly demands of using function and shape of modern buildings，more and more irregular buildings have been built.There structural seismic performance should be improved in structure https://www.360docs.net/doc/6d16814021.html,bined with practical work，the discrimination of regularity and stress analysis of slab on the building will be found in this paper.The weak part will be found and enhanced. Key words：irregular buildings；discrimination of regularity；stress analysis of slab 针对各项不规则情况，考虑采取以下措施： （1）对于扭转位移比大于1.2，计算时考虑双向地震扭转效应； （2）对于因局部露台收进形成的梁托柱，因该处传递的竖向荷载不大，计算时对转换构件特殊定义，计算内力按规范要求放大，构件地震力放大1.25倍且对应处楼板按双层双向配筋，并按计算结果放大1.15倍配筋。最后对转换构件提高一级抗震构造措施并对框支柱箍筋全长加密。 （3）对于二层楼板开洞造成的楼板不连续，因开洞较大，故对该层洞口周边薄弱处楼板进行有限元应力分析。小震下使薄弱处楼板混凝土拉应力不大于混凝土抗拉强度标准值，在中震下使楼板钢筋应力不大于其抗拉强度标准值。 2 计算结果及分析 2.1 板单元类型 《抗规》3.4.4条规定：凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型；高烈度或不规则程度较大时，宜计入楼板局部变形的影响。 （1）刚性板单元 “刚性楼板”模型假定楼板平面内刚度无限大，平面外刚度为零。 在采用刚性楼板假定进行整体分析时，每块刚性楼板在水平面内做刚体运动。刚性楼板内节点自由度只剩下3个，即X、Y方向的平动以及绕Z轴方向的转动。 （2）弹性模单元 “弹性膜”模型假定楼板平面内具有膜元的刚度，但忽略了楼板平面外刚度，即假定楼板平面外刚度为零。计算时采用平面应力膜单元计算楼板的平面内刚度。 对于大多数弹性楼板结构如楼板平面较长或有较大凹入以及平面弱连接结构等的情况，应采用弹性膜假定模型计算，因为这种模型忽略了板的面外刚度，不会使梁的内力配筋计算偏小，不会影响梁的设计安全储备，又能够考虑楼板的面内实际刚度。 （3）弹性板6单元 “弹性楼板6”模型假定楼板平面内刚度和平面外刚度均为有限值。计算时采用壳单元计算楼板的面内刚度和面外刚度。 从力学模型的角度看，弹性楼板6相对最符合楼板的真实受力情况，可以应用于任何工程。但从工程设计的角度看，在采用弹性楼板6假定时，部分竖向楼面荷载将通过楼板的面外刚度直接传递给竖向构件，导致梁的弯矩减少，相应的配筋也会减少。这与采用刚性楼板假定不同，因为采用刚性楼板假定时，所有的竖向楼面荷载都通过梁传递给竖向构件。这点差异会造成采用弹性板6假定和采用刚性楼板假定的梁配筋安全储备不同，而过去所有关于
某平面不规则教学楼楼板温度应力分析
某平面不规则教学楼楼板温度应力分析 发表时间：2020-04-09T03:09:02.249Z 来源：《防护工程》2020年1期作者：徐方舟 [导读] 本文通过有限元分析软件，主要分析了温度作用下楼板平面内应力分布情况，并提出了可行的技术应对措施，以供类似工程参考。中信建筑设计研究总院有限公司湖北武汉 430014 摘要：本工程为某学院教学楼，由于平面尺寸较大并且存在凹凸不规则，在进行楼板设计时需要考虑温度作用的影响。本文通过有限元分析软件，主要分析了温度作用下楼板平面内应力分布情况，并提出了可行的技术应对措施，以供类似工程参考。关键词：混凝土楼板；温度作用；应力分析 1 工程概况 本工程位于湖北省孝感地区，主要建筑功能为教学楼，层数为地上4层，采用框架结构，平面尺寸约为83.15m×86.80m，标准层布置如图1所示，楼板厚度为100~140mm，结构梁板混凝土强度等级采用C30，钢筋采用HRB400。结构平面尺寸较大，超出《混凝土结构设计规范》[1]中伸缩缝最大间距限值，而且结构中部存在细腰部位，属于平面凹凸不规则，因此有必要对楼板温度应力进行计算分析。计算软件采用YJK，楼板采用弹性膜单元，楼板最大单元尺寸为1m。 图1 标准层平面布置图 2 温度作用取值 本工程地面以上结构为冬季采暖夏季空调的教室，结构使用温度取10~26℃（室外温度取值：-5℃~37℃）；后浇带的合拢温度取20±5℃，即15~25℃。混凝土结构的温度作用取值如下： （1）均匀温度作用标准值： 结构最大温升工况：ΔTk=结构最高平均温度Ts，max－结构最低初始平均温度T0，min=26-15=11℃结构最大温降工况：ΔTk=结构最低平均温度Ts，min－结构最高初始平均温度T0，max=10-25=-15℃（2）混凝土收缩当量温差ΔTs
薄层混凝土结构的温度应力分析
薄层混凝土结构的温度应力分析 黎清岳[1] ，戴跃华[1] （1.广东省水利电力勘测设计研究院；广东,广州,510635） 摘 要：本文以某地下厂房安装间的薄层混凝土结构为算例，通过计算混凝土浇筑后28天龄期内的温度场，在此 基础上分别计算未分缝、设置分缝两种不同工况下的温度应力。计算结果表明：对于浇筑高宽比较小的薄层混凝土结构，其基础约束系数大，由水化热引起的温度应力将导致基础进入全断面受拉状态，因此，有必要设置分缝，以降低基础约束系数、减少裂缝的产生。 关 键 词：薄层 基础约束 温度场 温度应力 分缝 1 前言 混凝土浇筑以后，由于水泥水化热，混凝土温度逐步升高，表面与空气接触，向空气散热，底面与基岩接触，由于基岩无水化热，混凝土中的一部分热量向基岩传导。对于基础浇筑块，若平面尺寸较大，而高度方向较小，则在这样的薄浇筑块内（本文简称为薄层混凝土结构），基础约束作用大，温度荷载引起的应力往往是全断面受拉，容易发展为贯穿性裂缝，危害较大。因此，有必要对这样的薄层混凝土结构进行温度应力分析，确定分缝的合理位置，从而最大程度的降低温度应力引起的裂缝[1]。 2 计算原理 2.1非稳定温度场有限元计算原理 1) 非稳定温度场的热传导方程[2]为： 2 2 2 22 2 ( )T T T T a x y z θτ τ ?????=+ + + ????? (1) a 为导温系数(m 2/h)；T 为温度(℃)；τ为时间 (h)；θ为混凝土绝热温升(℃)。 2) 初始条件为: T(x ，y ，z,0)=T 0(x ，y ，z),τ=0 3) 边界条件为: (1)第一类边界条件: W T T = (2) (2)第二类边界条件: 0=??n T (3) (3)第三类边界条件: )(a T T x T --=??βλ (4) 其中β为表面散热系数,kJ/(m 2·h ·℃) λ为导热系数kJ/ ( m ·h ·℃)，a T 为环境温度，℃， W T 为水温，℃。 4) 将求解区域R 划为有限个单元Ωe ，引入单元形函i N ，则单元内任意点的温度可由构成单元m 个节点温度插值： ∑== m i i i T N T 1 （5） 5) 根据变分原理,可导出满足热传导基本方程和边界条件的有限元支配方程： []{}[]{ }{ }0T H T R F τ ?++=? （6） ∑= e ij ij h H = i F ∑ e i f Ω ????+????+????= ? Ωd z N z N a y N y N a x N x N a h j i z e j i y j i x e ij ][（7） ij i j R N N d = Ω ∑? （8） ??Ω?+ Ω-=e ds qN d N f s i i e i ω （9） 式中][H 、[R]为系数矩阵；}{F 为边界温度荷载列阵。 2.2温度应力的有限元计算基本原理 在求解温度应力场时，采用有限元法进行仿真计算，混凝土结构内由于不均匀温度产生线性应变，但不产生剪切应变，故这种应变可视做结构内存在的初应变，将其转化为等效节点温度荷载。故温度应力的有限元方程可以表示如下： {}[]({}{})D σεε=- 00 []{}[]{}[][]{}[]{}e D D D B D εεδε=-=- （10）
楼板在中震作用下的应力分析参考Word
针对江苏省建设工程施工图设计文件审查意见二、四条意见： 4.T1塔楼:从建筑平面上看，10层以下核心筒外墙周围均为管道井、通风井、烟道、楼梯等洞口。楼面大部分被洞口切断，不能直接与核心筒连接，核心筒与框架不能协同工作，水平力无传递途径。方案很不合理，应进行调整。T2、T3塔楼筒体一侧也存在类似问题。请一并考虑、处理。修改。 (1) T1除风管，烟道外，水电管井等洞口采用后楼板封堵（在图纸中用G标识），楼梯板钢筋与剪力墙相连处，钢筋全部锚入剪力墙中，经过计算与外筒剪力墙相连板宽度均满足大于50％的墙长，能满足水平力的传递。 (2)由于该处受建筑限制，增加以下措施： 【1】在T2，T3核心筒与楼板连接的一侧增加楼面设置弹性楼板，计算出梁轴力。复核，修改梁配筋。 【2】补充该处楼板应力分析，按楼板应力配置楼板配筋。 【3】核心筒内侧楼梯板钢筋锚入两侧剪力墙内，增加剪力墙的稳定性。 1.楼板应力分析 1.1.1.1概述 建筑要求：由于建筑的需要，T2、T3核心筒一侧楼面形成较大的洞口，导致楼板不能与核心筒直 接相连。 规范要求：按《高规》JGJ3-2010中3.4.6条规定，楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%；T2、 T3楼面形成的洞口面积未超过规范值。 应力分析：为了确保在中震作用下，楼板保持弹性工作状态，并不出现贯通性裂缝；采用软件Etabs 进行弹性楼板分析；除核心筒一侧开洞处采用弹性板，其余楼板采用刚性楼板模拟计算。 Etabs分析模型3D图
1.1.1.2楼板应力分析和框架梁轴力分析 (1)分析时混凝土的弹性模量采用短期模量，取典型楼层28层，楼板应力分析结果如下图所示： 中震反应谱X向作用下，28层开洞处楼板应力S22；S22平均应力最大值约为13Kpa。中震反应谱X向作用下，28层开洞处楼板应力S11, S11平均应力最大值约为63.2Kpa。
砌体结构现浇混凝土楼板温度应力分布研究
砌体结构现浇混凝土楼板温度应力分布研究 张珂峰1 曹青来2 (1.南通市广播电视大学;2.南通市建筑质量检测中心,江苏 南通226001) 摘 要:砌体结构是目前我国住宅建筑的主要结构形式之一,现浇混凝土楼板温度裂缝问题是其常见而又亟待解决的问题.国内外专家、学者对砌体结构的温度裂缝问题进行了大量的科学研究,有不同观点,但基本上局限于砌体结构温度裂缝的定性分析,对温度应力的分布还缺乏深入的研究.文章对砌体结构温度场进行了仿真分析得出了温度应力分布规律.关键词:砌体结构;现浇楼板;裂缝;温度效应中图分类号:TU398 文献标识码:A 文章编号:1008-293X(2009)07-0065-05 0 引言 目前,砖(砌体)墙和现浇钢筋混凝土楼板相结合的混合结构在我国是比较常见的一种结构形式,尤其在多层住宅中更为普遍.但使用中也存在着一些问题.其中最普遍的问题是混合结构房屋易出现裂缝,这些裂缝产生的部位除了顶层墙体和屋面板之外,楼面板也经常出现裂缝,特别是板角45度斜裂缝出现概率极高.现在,住宅现浇楼板的裂缝是一种常见的建筑质量垢病,也是住户投诉较多的热点问题.虽然许多裂缝并不影响结构的承载力,但是它直接影响用户对住房的美观和使用功能的要求,更由于开裂造成渗漏、钢筋锈蚀,降低了建筑的使用寿命.因此,防治现浇楼板开裂己成为住宅建设中一个十分重要和迫切的问题. 但是目前砌体结构还主要集中在墙体和屋面板,对楼板虽有提及,却研究甚少.裂缝产生原因研究也主要集中在施工和混凝土收缩.国内对现浇楼板温度裂缝的研究还不多,处于探讨阶段.所以本文研究砌体结构现浇混凝土楼板的温度应力的分布,为现浇楼板温度的防治提供设计依据. 1 砌体结构现浇混凝土板裂缝实验调查 目前砌体结构混凝土裂缝主要有以下几种形式:1.1 结构现浇楼板45 角裂缝 角裂缝发现大多数发生在房屋二端山墙的转角处,房屋四角及内外墙交接角部,且大多数裂缝穿透楼板,裂缝形态一般呈中段宽,两端窄裂缝呈45 走向,裂缝宽度肉眼可以明显观察到(一般肉眼可见裂缝宽度约0.03~0 05mm),且上下贯通.发生原因分析:(1)收缩特性和温差双重作用所引起的;(2)板角负弯距筋配置不当.1.2 横向裂缝和纵向裂缝 横向裂缝是指平行于楼板的短边,垂直于楼板长边的裂缝.纵向裂缝是平行于长边,垂直于短边的裂缝.由于现在房屋大部分是双向板在我们调查过程中发现在楼板中部会出现及墙边会出现横向和竖向裂缝.在调查中发现横向裂缝和纵向裂缝发生贯穿裂缝较多.发生原因分析:(1)水泥随意添加,用量过大,水灰比控制失当.混凝土养护不当,失水过多.(2)室内外温差过大.1.3 放射型裂缝 放射型缝是指多条裂缝汇交于一点的情况.从工程资料可以发现这些裂缝通常出现在天花板上的吊灯周围,是由于吊灯的安装不当造成的.发生原因分析:(1)PVC 管设置不合理,穿管过密,使用过多;(2)楼板厚度为够,保护层不符合要求.1.4 其他裂缝 除了上述三种裂缝之外,现浇板裂缝还有其他形态的裂缝.这些裂缝可看作斜裂缝、横向裂缝和纵向 第29卷第7期2009年3月 绍 兴 文 理 学 院 学 报JOURNAL OF S HAOXING UNIVERSITY Vol.29No.7Mar.2009 收稿日期:2008-10-15 作者简介:张珂峰(1979-),男,江苏南通人,讲师,研究方向:建筑物资鉴定与加固.
楼板裂缝分析报告
现浇钢筋混凝土结构由于多方面原因往往会出现一些裂缝，因此，鉴别裂缝、分析裂缝、控制裂缝的产生和发展，并对裂缝的产生进行有效的防治，对保证混凝土结构的整体性及正常使用具有重要的意义。 外荷载引起的裂缝： 外荷载作用下产生的结构裂缝一般具有很强的规律性，通过计算分析就可以读出正确的结论。如： 矩形楼板板面裂缝成环状，沿框架梁分布，板底裂缝成十字或米字集中于跨中；转角阳台或挑檐板裂缝位于板面起始于墙板交界以角点为中心成米字形向外延伸。受力裂缝，其裂缝与荷载有关，预示结构承载力可能不足或存在严重问题。 温度收缩裂缝： 温度收缩裂缝是一种建筑最常见的裂缝，主要是由于结构的温度变形及材料的收缩变形受阻及应力超标所致。现浇板收缩裂缝主要集中在房屋的中部和房屋四周阳角处，裂缝成枣核状止于梁边。房屋四周阳角处的房间在离开阳角１米左右，即在楼板的分离式配筋的负弯矩筋以及角部放射筋未端或外侧发生４５度左右的楼并且愈靠近屋面处的楼层裂缝往往愈大。从设计角度看，现行设计规范侧重于按强度考虑，未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑，配筋量因而达不到要求。而房屋的四周阳角由于受到纵、横二个方向剪力墙或刚度相对较大的楼面梁约束，限制了楼面板砼的自由变形，因此在温差和砼收缩变化时，板面在配筋薄弱处（即在分地面斜角裂缝。其原因主要是砼的收缩特性和温差双重作用所引起的，离式配筋的负弯矩筋和放射筋的未端结束处）首先开裂，产生４５度左右的斜角裂缝。虽然楼地面斜角裂缝对结构安全使用没有影响，但在有水的情况下会发生渗漏，影响正常使用。 地基不均匀沉降产生的裂缝： 由于地基沉降不均匀使上部结构产其走向与沉降情况有关。 使用商品混凝土引起的收缩裂缝：
某机场预应力楼板温度应力分析
文章编号:1009 6825(2009)27 0060 02 某机场预应力楼板温度应力分析 收稿日期:2009 05 23 作者简介:熊新光(1970 ),男,高级工程师,中建八局第三建设有限公司,江苏南京 210046 张勋胜(1963 ),男,高级工程师,中国建筑第八工程局有限公司,广西南宁 530000于相平(1975 ),男,工程师,中建八局第三建设有限公司,江苏南京 210046 熊新光 张勋胜 于相平 摘 要:以某机场楼板温度应力问题为背景,分析了温度应力对超长混凝土结构的影响及机理,提出了施加预应力和释 放约束两种解决温度应力的方法,并在预应力方法的基础上采用了橡胶支座对温度应力结果进行了优化,计算结果表明这两种方法的结合是有效可行的。 关键词:温度应力,预应力,释放约束,橡胶支座中图分类号:T U 378.5 文献标识码:A 近年来,随着国内建筑设计和施工技术发展,工程中出现了很多超长超大混凝土结构。考虑到建筑物的整体性以及美观性,往往不设或少设伸缩缝,因而不设置伸缩缝的长度大大超出了我国规范规定的伸缩缝间距限制。而且结构越长,温度应力越大,如果设计和施工中不采取有效措施,其楼层和屋盖会大面积开裂,严重影响正常使用。因此,对于本文中机场这种超长混凝土结构来说,温度应力应该加以考虑。 1 工程概况 某机场为大型枢纽机场,国家重点工程,航站楼南北长约850m,东西宽1120m 。主楼地下3层,地上3层,主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构。楼层的平面布置图见图1 。 2 温度应力 2.1 产生温度应力的条件及原因 假定混凝土结构是完全弹性的各向同性体,根据物理方程和相容方程可知:当无外约束时,结构能自由收缩变形,最大的变形为 T ,其中 为结构的热膨胀系数。若温度场T 的变化仅是坐标的一次函数,那么这是一个稳定的温度场,不会产生应力;如果有外约束,则任何温差都将产生应力。在全约束条件下,结构存在最大应力:ET /(1-2 )。 由以上分析我们可以看到满足以下条件者,结构将不产生温度应力:1)结构是自由体,结构无外部约束,能自由变形;2)截面上的温度场是稳定的,不随时间变化。由此看来,在混凝土结构施工和使用时很难全部满足以上条件。在各种复杂的温度环境中,实际的温度分布是不稳定且非线性的,而且混凝土温度应力实际上是一种约束应力,这种约束应力包括内约束应力和外约束 应力,外约束应力指结构物边界条件的约束,内约束指结构内部非均匀的温度及收缩引起各质点变形不均匀而产生的相互约束,这些由温度变化引起的应力超过某一数值,便引起了裂缝。温度应力分为两类,第一类是平均温度应力,其产生的原因主要是楼板受到降温或升温作用后,产生热胀冷缩,导致楼板伸长或缩短,而结构的约束对楼板自由伸长或缩短的限制,必然会在板中引起应力,这种应力在板内基本上是均匀分布的;第二类是弯曲温度应力,其产生的原因主要是由于混凝土楼板的变形引起柱剪力,继而引起柱弯矩,由于柱和梁刚接,因而柱弯矩传到梁板上,产生弯曲应力。而这两种应力在不利荷载组合下都有可能在结构中产生裂缝。 2.2 温度应力解决方法 针对温度应力的原理和分类情况,通常可以采用两种方法来解决因未设置伸缩缝而产生的温度应力:1) 抗 的措施。在结构中加入一定的压力以抵抗温度变化带来的拉应力。而混凝土结构的抗压强度远高于抗拉强度,就为这种方法提供了前提条件,预应力方法就是这种方法的典型代表。在对温度应力进行计算以后,有针对性地设置预应力钢筋,通过张拉在楼板中预先引入一定程度的压应力来抵消因混凝土收缩而引起的拉应力,这种方法对解决平均温度应力很有效,能达到限制裂缝宽度的目的。2) 放 的措施。通过减少或减弱结构的约束条件来达到释放温度应力的方法。首先,可以采用设置后浇带的方法来防止或减少温度收缩裂缝;其次,可以在保证结构安全的基础上通过减小竖向构件如墙、柱的侧向刚度,使得原来侧向变形较大的柱子对上部楼层侧向变形的约束程度降低,从而大幅度减小梁柱、楼板结构中的温度应力。 2.3 施加预应力 施加预应力是一种主动解决方式,其原理是结构成型时事先在结构的长度方向建立一定数量的轴向预压应力及相应的预压应 变,用以克服结构因降温和混凝土收缩引起的收缩变形,全部或部分抵消由此产生的拉应力,避免混凝土开裂或限制裂缝的宽度。 预应力解决温度应力的一般步骤: 1)依气象资料等估算温差,一般可满足精度要求。若需要准确值,需现场测试;2)有限元计算温差作用下每层结构的温度应力;3)初步估计普通钢筋和预应力筋的数量,确定预应力张拉方式,并计算预应力损失;4)计算结构在温度应力,预应力及其他外荷载作用下结构的组合内力;5)运用规范公式进行裂缝计算并与 60 第35卷第27期2009年9月 山西建筑SHANXI ARCH IT ECTURE Vol.35No.27Sep. 2009
结构设计中楼板设计总结
板总结 1 板设计 1）从受力计算角度，一般板厚取值为：双向板按L/40（边跨时可适当加厚）、单向板按L/35（连续板）、L/30(简支板)。 2）跨度较大的板（板跨大于4m 时）及异形板的板厚，根据周边支座情况，酌情加大（一般可加大10～20mm）。 3）当板内埋的管线比较密集时，板厚应可取120～150mm。设计考虑加强部位，如转角窗、平面收进或大开洞的相临区域，其板厚根据情况取120～150mm。屋 面板不小于120mm。 4）高层建筑地下室顶板取180mm（按嵌固在地下室顶板考虑）；不嵌固时取 160mm；覆土处顶板厚度不小于250 mm。 5）悬挑板的净挑尺寸不宜大于1.5m，否则应采取梁式悬挑。注意与厚挑板的 相邻板跨，其板厚应适当加厚，厚度差距不要过大（可控制在20～40mm以内）。6）异形板的配筋应专门复核，不应直接简单采用PM的计算结果。 7）温度筋：较大板块的板面无筋区域，其温度、收缩应力较大，应在板面设 配筋率不小于0.1%的防裂构造钢筋。 8）挑板配筋：注意转角挑板配筋时的角部构造（阳角、阴角）。挑板底部构 造钢筋：当悬挑长度较小、板厚较薄时可不配筋。 2 板筋绘制 首先，对板计算参数进行调整，钢筋级别要确定，其次，根据裂缝挠度进 行配筋，若不满足，需反过来调整板厚；每一层都要进行计算。 如果计算的模型中存在异形板，则计算的结果就不能参照了，必须把异形 板单独拿出来计算，可采用理正计算单块异形板。 边界条件的设定：边跨为简支，中间跨为固支，楼梯旁边的板也为简支。 绘制时需要注意的问题： 1.图层的设置，支座负筋与正筋需分层表示，便于查改； 2.支座钢筋锚入板内的长度，取板短跨的1/4，如果相邻板跨度不一样， 支座钢筋锚入板内的长度，按跨度大的一跨取； 3.为了使图面整洁，一般对于按照构造配置的板筋，可以在图纸的文字说 明里表示，图上只反映出需要计算的配筋；
混凝土板应力分析及厚度计算
附录B 混凝土板应力分析及厚度计算 B.1 力学模型 B.1.1 按基层与面层类型和组合的不同，路面结构分析分别采用下述力学模型： 1 弹性地基单层板模型——在旧沥青路面、粒料基层或基岩上铺筑水泥混凝土面层，面层视为单层板，面层以下部分按弹性地基处理。 2 弹性地基双层板模型——在无机结合料类基层、沥青类基层、旧混凝土路面（作为基层）上铺筑水泥混凝土面层，面层和基层视为双层板，当底基层为刚性或半刚性材料时则并入基层板，为粒料时则归入弹性地基。 3 复合板模型——由两种不同性能材料通过层间粘结组成的面层或基层，如果仅有面层则视为单层板，如果有面层和基层则视为双层板，面层或基层以下部分按弹性地基处理。 B.1.2 混凝土面层板的临界荷位位于纵缝边缘中部。基层板的临界荷位与面层板的相同。 B.2 路面结构的荷载应力 B.2.1 设计轴载在临界荷位处产生的路面结构荷载疲劳应力应按式（B.2.1）确定。 ..i pr r f c i ps k k k σσ= (B.2.1) 式中：σi.pr ——设计轴载在面层板临界荷位处产生的面层板(i=c )、基层板(i=b )荷载疲劳应力（MPa ）； σi.ps ——设计轴载在四边自由板临界荷位处产生的面层板(i=c )、基层板(i=b )荷载 应力(MPa)，按B.2.2条确定； k r ——考虑接缝传荷、基层超宽和荷载内移等效应的应力折减系数，混凝土路肩时， k r =0.85~0.90（路肩面层与路面面层等厚时取低值，减薄时取高值），柔性路肩 或土路肩时，k r = 0.95；若路肩侧有永久性的防撞隔离带可保证轮迹距纵缝 0.20m 以上时，k r =0.80。 k f ——考虑设计使用期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数，按B.2.4条确定； k c ——考虑计算理论与实际差异以及动载等因素影响的综合系数，按公路等级查表 B.2.1确定。 表B.2.1 综合系数k c