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        高層建筑結構溫度問題與設計對策分析

        2018-12-21 21:23:46易圣濱湖南省岳陽市華容縣第一中學
        數碼世界 2018年2期
        關鍵詞:溫差建筑物因素

        易圣濱 湖南省岳陽市華容縣第一中學

        伴隨著建筑事業(yè)的發(fā)展,各類高層、超長建筑物誕生,此類建筑容易受到溫度應力、結構溫度形變因素的影響,可能在建造過程中出現(xiàn)形變與裂傷,引發(fā)建筑物裂縫,影響建筑物的安全性,為了解決這一問題,必須要關注高層建筑的結構溫度,采用科學的處理措施。

        1 溫度因素對建筑結構的不利影響

        溫度與收縮應力是導致建筑混凝體結構開裂的主要誘因,從結構本身因素來看,高層建筑往往采用超常結構,由于構件自身的水化和收縮因素,容易導致構件出現(xiàn)不均勻變化,導致混凝土內部應力增大,出現(xiàn)開裂問題。同時,外部溫度的變化也會致使構件熱脹冷縮,導致構件出現(xiàn)不均勻變形,對結構產生約束應力,這種約束應力會對建筑物的長度、高度產生影響。我們時??梢园l(fā)現(xiàn),在很多大跨度、高聳、薄壁建筑物中,常常存在結構開裂的問題,影響了建筑物的安全性,因此,溫度問題必須作為一個重點考慮對象。

        2 高層建筑的結構溫度問題分析

        2.1 溫差的類型

        由于高層建筑結構溫度造成的溫差有季節(jié)性溫差、晝夜溫差兩類。季節(jié)性溫差的形成是一個長期的過程,對建筑的影響也是循序漸進的,從夏季到冬季是一個緩慢的過程,在熱脹冷縮因素的影響下,高層建筑處于受拉伸狀態(tài)。而從冬季到夏季,建筑結構會逐步膨脹,無論是收縮過程,還是膨脹過程,對于建筑物的危害都非常大。

        晝夜溫差也是影響建筑結構穩(wěn)定性的重要因素,為了滿足需求,現(xiàn)代建筑內部往往要求恒溫,利用空調機來維持恒溫,而建筑中的剪力墻與墻體是暴露在外部的,會隨著光能輻射、大氣溫度的變化產生變化。

        2.2 結構溫度分析

        在高層建筑溫度工況的設計上,需要遵循嚴格的施工標準,目前我們常用的標準就是采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范,在參數的設定上,需要考慮到季節(jié)因素的要求。且如果地理位置存在差異,室外氣溫極差值與平均氣溫也會存在差異,在分析結構溫度的相關因素時,需要關注正常工作和非正常工作條件下室溫的總體情況。

        在溫度荷載的確定方面,常用的方法有幾個類型:

        第一,混凝土收縮與等效溫差的轉化:高層建筑澆筑混凝土,在硬化干縮、水化降溫過程中,會出現(xiàn)體積收縮的問題,具體的收縮過程,與混凝土齡期有一定的關聯(lián),以及時澆筑混凝土用為例,收縮應變累積極限值為 ,這會受到多種因素的影響,如水灰比、骨料才智、水泥含量、骨料細度、水泥物質組成,每一種物質的含量發(fā)生變化,都會對相關的參數產生影響。為了解決這一問題,業(yè)界認為,對于90天以上的結構澆帶,需要將溫差溫度控制在5℃左右。

        第二,季節(jié)溫差的因素:季節(jié)溫差是一個漫長的過程,對于建筑物會產生均勻、緩慢的影響,為此,在高層建筑的設計中,需要對溫度T以及T凝之差進行詳細的計算,任何一個高層建筑,都無法計算出確切的施工時間,只能盡可能提供完善的方案設計。為此,在設計時,需要考慮到兩種情況下的施工情況,如果在冬季,混凝土終凝溫度偏低,在夏季,溫度較高,會導致建筑結構出現(xiàn)膨脹,如果在夏季施工,那么就是完全相反的情況。在設計時,需要盡可能的考慮到該種因素的影響。

        3 高層建筑結構溫度問題的設計應對措施

        3.1 科學選擇建筑構造

        在建筑結構設計過程中,需要遵循“強剪弱彎”、“強柱弱梁”的原則,并采用相應的構造措施,強化薄弱為主,提高建筑構件的延性,充分考慮到溫度應力因素的影響,避免產生薄弱層問題,控制好鋼筋錨固度,提高抗震效果。

        3.2 合理設置計算簡圖

        關于建筑結構的計算,需要基于計算簡圖為基礎,計算簡圖是否精準影響著高層建筑結構安全性,在設計時,需要合理選擇計算簡圖,根據簡圖來選擇構造方式,將簡圖誤差控制在許可范圍內。

        3.3 合理選擇結構方案

        一個科學、合理的建筑結構設計方案,不僅要迎合其在經濟方面的要求,而且還需迎合其在結構形式與結構體系方面的要求,要求結構體系受力明確且傳力簡單。比如,在同一結構單元中,必須選擇同樣的結構體系,而倘若這個高層建筑位于地震區(qū),還需確保其滿足建筑在平面與豎向上的原則。同時,在制定結構方案時,需在綜合分析建筑工程地理條件、施工條件與設計需求、材料等多方面因素的基礎上,實現(xiàn)其同水電等設備專業(yè)方面的有機協(xié)調,進而得到符合各方面條件的結構方案。

        4 結束語

        在城市化進程的發(fā)展下,各類高層建筑相繼出現(xiàn),在高層建筑的使用過程中,會由于各類因素的影響出現(xiàn)結構溫度問題,影響建筑的正常使用。本文針對高層建筑的結構溫度問題進行分析,并針對具體的設計應對策略進行了分析。

        [1]超長鋼筋混凝土框架結構溫度作用分析[J].孫洪敏,李炳益,徐少鵬,陳俊旗,王偉.武漢大學學報(工學版). 2008(S1)

        [2]超長結構溫度效應研究[J]. 鄭茂初.科技資訊. 2008(20)

        [3]高層建筑結構溫度效應的簡化計算[J].許樹峰,滕海文,霍達.低溫建筑技術.2007(06)

        [4]超長高層建筑結構溫度問題研究[J].趙娟,巴恒靜,陳淮.哈爾濱工業(yè)大學學報.2005(09)

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