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中国预应力技术五十年暨第九届后张预应力学术交流会论文 2006年 复杂超长结构温度应力分析及技术措施 周建康1 王 凯1 梁淑萍2 石潇岩1 成戎1 （1 中国建筑科学研究院上海建科结构新技术工程有限公司，上海 200023 2 上海建筑设计研究院有限公司，上海 200041） 提 要 本文以某工程为实例，对其中部分复杂超长楼盖由于混凝土后期收缩及温度变化引起的反应进行了结构分析，根据分析结果，有针对性地在楼盖中采用预应力技术及其它措施，以保证结构设计的合理性。 关键词 超长 温度 预应力 1 概述 某工程二层结构布置如图1所示，纵向为150.4m，横向最宽处为63.7m，结构中部两侧有很大的开洞。在温度作用下结构的温度应力分布将非常复杂，因此，有必要对此结构进行温度应力分析，由此指导设计，防止出现温度应力和混凝土收缩产生裂缝，确保设计的合理性。 图1 二层结构平面布置图 2 温度荷载的确定 本结构主要计算楼盖的最大拉应力，因此需要确定可能出现的最不利的负温差。考虑四方面的问题季节温差、昼夜温差、混凝土收缩当量温差以及混凝土徐变的影响。对于本结构，通过直接折减温差考虑混凝土徐变的影响，混凝土弹性模量不进行折减，则温度荷载为 周建康，男，1981.8出生，工学硕士，工程师 中国预应力技术五十年暨第九届后张预应力学术交流会论文 2006年 1 其中， 分别为最大负温差、季节最不利负温差、昼夜温差及收缩当量温差； 为徐变折减系数，取 考虑工程所在地年平均温度，计算取冬季室外10℃，夏季室外35℃，因此 2 昼夜温差根据当地24小时内平均温度的变化来确定。根据当地特点，取 3 对于混凝土收缩的当量温差，混凝土最终收缩应变可取。在整体结构闭合以前，可认为混凝土已经完成了50％的自由变形，残余应变仅为20010-6。混凝土线膨胀系数为，则收缩当量温差为20℃。 因此，由式（1）可得，温度荷载为 4 3 计算模型及结果 本结构温度应力计算采用通用结构分析软件sap2000，其中梁柱采用beam单元，剪力墙和楼面均采用shell单元。 计算得到的楼面上纵向温度应力如图2所示。由图可知，楼面在温度作用下产生了拉应力，只在两端角部处出现了一些压应力。楼面上主拉应力在中部呈条带分布，每个条带处拉应力基本沿45o分布，并出现明显的应力集中现象。楼面上最大拉应力为7.212MPa，其周边的拉应力在35MPa左右。 图2 温度产生的主拉应力分布图 4 预应力技术方案 本设计方案的确定考虑以下几个方面因素（1）有效解决本工程结构的开裂问题，克服混凝土后期收缩及温度作用下产生的拉应力；（2）考虑施工简单方便，楼面上采用后张无粘结预应力技术，在加快施工进度的同时，能保证工程质量。 由计算结果，我们确定了以下的技术方案（1）在整个范围内沿纵向布置预应力筋，纵向超长结构实现无缝设计，只设置后浇带；（2）横向预应力筋按照应力分布进行条带布置；（3）普通钢筋需在面层拉通，做为温度筋。 布置预应力筋后，其温度应力图如图3所示。可见，虽然仍然在局部产生应力集中现象，但已平缓很多，应力集中处最大应力已减少到4MPa左右，而周边应力在2MPa左右。在其他大部分地方则建立了1MPa左右的压应力。因此，此技术方案是可行的。 图3 施加预应力后温度产生的主拉应力分布图 5 结论 （1）对于超长结构的温度应力分析，需要合理确定温度荷载。 （2）对于纵向狭长而横向宽短，且开有较大洞口的结构，可能会出现应力集中现象。在设计确定方案前，需进行合理分析。 （3）通过在设置后浇带将纵向结构分段，预应力分段张拉，以减少侧向约束及次内力，充分发挥预应力的作用 参考文献 [1] 南建林，王增春，王凯，超长预应力混凝土结构设计中应注意的问题，第十三届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文，2005
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