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        超長(zhǎng)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)溫度作用分析

        2021-06-21 07:05:04蔡佩宏徐建春
        卷宗 2021年14期
        關(guān)鍵詞:樓板溫差部位

        蔡佩宏 徐建春

        (1.中國(guó)輕工業(yè)長(zhǎng)沙工程有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410000;2.湖南省輕紡設(shè)計(jì)院有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410000)

        1 工程概況

        本工程為公寓式辦公建筑,地上22層,建筑面積2.4萬(wàn)m2,結(jié)構(gòu)總高度97.8m,結(jié)構(gòu)形式為框剪結(jié)構(gòu),平面尺寸長(zhǎng)度約為68m,超出規(guī)范框剪結(jié)構(gòu)不大于50m的規(guī)定,屬于超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。

        2 溫度作用分析

        本工程溫度應(yīng)力計(jì)算采用Midas Gen軟件。分析時(shí)全層樓板采用彈性膜假定。溫度作組合值系數(shù)取0.6。有溫度參與的荷載組合工況如下:

        1.2DL±1.4TL;1.2DL+1.4LL±1.4x0.6TL;1.2DL+1.4LL±1.4x0.6WL±1.4x0.6TL

        1.2DL+1.4x0.7LL±1.4x0.6TL±1.4WL;1.2DL+1.4x0.7LL±1.4TL±1.4x0.7WL

        2.1 溫差效應(yīng)確定

        由于混凝土的熱惰性,短時(shí)間的溫度變化不會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大影響。溫差溫度計(jì)算主要考慮季節(jié)溫差和混凝土收縮當(dāng)量溫差。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》及長(zhǎng)沙市氣象資料考慮實(shí)際施工合攏時(shí)間,選取結(jié)構(gòu)后澆合攏時(shí)機(jī)是春秋季節(jié),五日平均氣溫不高于15℃。長(zhǎng)沙全年日均最高氣溫、日均最低氣溫及溫差見下表:

        部位合攏溫度(℃)最高氣溫(℃)最低氣溫(℃)升溫差(℃)降溫差(℃)上部結(jié)構(gòu)15 34 2 19-13

        混凝土收縮應(yīng)變和徐變系數(shù)的定量計(jì)算可參考《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》,采用的是歐洲混凝土協(xié)會(huì)(CEB)和國(guó)際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)(FIP)建議的“CEB-FIP方法”。一般考慮收縮的影響,對(duì)于整體澆筑的混凝土結(jié)構(gòu),相當(dāng)于降溫15℃。

        2.2 混凝土綜合溫差計(jì)算

        由于混凝土收縮應(yīng)力是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程,混凝土的徐變特性對(duì)收縮溫度應(yīng)力均有一定的有利作用。本工程混凝土收縮徐變應(yīng)力松弛系數(shù)取φ0=0.4。彈性計(jì)算中沒有考慮混凝土開裂后剛度下降的影響,在進(jìn)行溫度分析時(shí),可適當(dāng)降低構(gòu)件剛度來(lái)考慮開裂后剛度下降的影響。結(jié)構(gòu)構(gòu)件彈性剛度折減系數(shù)α取0.85。混凝土綜合降溫差△T=αφ0(△T1+△T2),則有綜合降溫差△T=0.85×0.4×(-13-15)=-9.5℃;混凝土綜合升溫差△T=αφ0△T1,則有綜合升溫差△T=0.85×0.4×19=6.5℃。

        2.3 樓板溫度作用分析

        由于升溫過(guò)程混凝土受壓應(yīng)力,樓板分析時(shí),僅考慮降溫不利影響。本工程的層數(shù)較多,且溫度拉應(yīng)力最大發(fā)生在最底層,挑選了三層樓板、七層樓板。溫度作用分析采用MIDAS,樓板采用彈性板假定,網(wǎng)格劃分最大為0.5×0.5m,添加系統(tǒng)溫度工況。

        可以看出大部分樓板的應(yīng)力在2.01MPa之內(nèi),均沒有超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;樓板在靠近四個(gè)建筑角點(diǎn)部位出現(xiàn)了應(yīng)力集中,這些部位中有極小的區(qū)域出現(xiàn)了應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值致使樓板有開裂的情況,樓板開裂后則由鋼筋承擔(dān)溫度應(yīng)力,根據(jù)溫度荷載組合工況,溫度應(yīng)力參與的組合值系數(shù)1.4×0.6TL。在溫度作用分析的基礎(chǔ)上,考慮溫度應(yīng)力雙層附加的鋼筋用量。當(dāng)2.7MPa時(shí),100厚板每米附加鋼筋用量為315mm2;120厚板378mm2;150厚板472.5mm2。施工圖設(shè)計(jì)時(shí)將綜合考慮構(gòu)造鋼筋利用率進(jìn)行附加鋼筋設(shè)置。

        圖1 三層板溫降工況應(yīng)力云圖(sig-eff)

        圖2 七層板溫降工況應(yīng)力云圖(sig-eff)

        可以看出溫度對(duì)七層樓板的作用相對(duì)于對(duì)三層樓板的作用進(jìn)一步下降,出現(xiàn)極少部位出現(xiàn)了應(yīng)力較大的情況,絕大部分區(qū)域樓板應(yīng)力均非常小。可以忽略溫度對(duì)其樓板的作用。

        3 結(jié)論

        通過(guò)對(duì)三層及七層樓板應(yīng)力對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),在結(jié)構(gòu)四個(gè)角點(diǎn)處,均出現(xiàn)了應(yīng)力過(guò)大的情況,所以考慮對(duì)全樓此部位的樓板均加強(qiáng)配筋。為減少溫度應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,構(gòu)造上也采用了以下措施:1)設(shè)置后澆帶;2)要求嚴(yán)格按規(guī)范控制泵送商品混凝土的水膠比及粉煤灰摻量(不大于15%水泥用量),減小混凝土輸送泵以及施工材料運(yùn)輸對(duì)樓板的直接震動(dòng)影響;3)要求混凝土須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),覆蓋養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7天;4)在剪力墻筒角處附近的樓板以及細(xì)腰部位處的樓板均雙層雙向布筋。

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