文档介绍：世贸购物中心西段及百货温度应力计算分析
一、工程概况
,,双向超长且体型不规则,在57轴设置一道抗震缝,将整个结构分为两个部分:购物中心西段与办公塔楼A、B、C座整体相连,为大底盘高层结构;购物中心东段为多层空旷结构。分缝后购物中心东、西段均为超长、超限结构,两段中部均另设抗震缝兼伸缩缝。
百货地上共5层,功能为百货商业。,2~,。屋面以上设有机房层及装饰构架,。。。,。百货与之购物中心西段间在三、四层设置钢结构连廊。
二、研究方法
世贸购物中心西段及百货平面图入下图所示
购物中心西段地上一层平面图
百货地上一层平面图
结构无论平面长度和宽度都很大,属超长结构,在温度变化、混凝土收缩过程中可能产生较显著地温度收缩应力,如果处理不当,会引起结构的裂缝甚至引起贯通裂缝,影响结构的适用性和耐久性,必须采取行之有效的技术措施,有针对性的解决温度应力和温度变形的问题。计算结构的温度应力拟采用MIDAS-GEN软件进行模拟和分析。
三、计算步骤(购物中心西段)
为了准确模拟结构中升降温对结构产生的不利影响,分析中拟采用施工段分析方法进行计算。以购物中心为例简述温度应力的分析步骤。
(1)采用施工段进行分析,选择正确的后浇带位置和正确的施工步骤。购物中心的后浇带位置见下图。
购物中心三维全结构模型
购物中心后浇带示意图
购物中心后浇带平面示意图
(2)综合考虑多方面的因素对结构产生的不利影响。
在进行分析计算时考虑到混凝土材料的特性,注意到与时间有关的混凝土的特性指标即为收缩和徐变。在计算时首先定义了混凝土材料的属性。另外就是升降温对结构的影响。根据经验和基本的力学概念可以得出,结构在产生均匀降温时结构构件截面会出现拉应力,而混凝土的抗拉强度很低,当截面的拉应力超过混凝土的抗拉强度的标准值时混凝土就会开裂。而在升温过程中反倒对结构有利,所以计算主要分析结构降温的影响。由上面的分析大概设计如下几个施工步骤。
1、主体结构施工完成(时间60d),此施工阶段为后浇带完成之前,结构是分块的小结构,主要考虑混凝土收缩徐变和温度的综合影响。
2、后浇带闭合(时间4d),此施工阶段时间较短,不考虑温度荷载的影响。
3、总体结构温度变化(时间60d),第二施工步完成后结构已经形成完整的大结构,此施工阶段中主要考虑结构的整体降温产生的影响。
4、结构静置60d,此阶段不施加任何荷载,主要是考虑后续时间里面结构构件的内力重分布和徐变的进一步完成。
在施工步骤1和施工步骤3中均需要添加温度荷载,假定结构的总温差控制在25℃。分两组荷载添加。
分步温度荷载施加顺序
施工步
第一种降温情况(℃)
第二种降温情况(℃)
1
15
10
3
10
15
假定小结构初始温度为25℃,第一种降温方式为后浇带合拢时结构总体温度为15℃,然后结构总体降温10℃。静置时间开始时结构温度为0℃。第二种降温方式为后浇带合拢时结构总体温度为10℃,然后结构总体降温15℃。这两种降温方式完成时结构整体的温度都为0℃。
四、计算结果及结论
本项目中采用MIDAS-GEN软件对结构中产生的温度应力进行分析计算。采用第一种降温方式情况下施工阶段完成时板的应力和内力图如下所示
购物底层x方板应力图(Mpa)
购物底层Y方板应力图(Mpa)
购物底层板主拉应力图(Mpa)
购物底层板最大拉力图(KN/m)
购物顶层板主拉应力图(Mpa)
若采用第二种降温方式,计算结果如下。
购物底层x方板应力图(Mpa)
购物底层Y方板应力图(Mpa)
购物底层板主拉应力图(Mpa)
购物底层板最大拉力图(KN/m)
购物顶层板最大应力图(Mpa)
根据以上计算结构,大致能够得到以下结论:
1、温度荷载作用下,底层板产生的温度拉应力最大,顶层最小,中间层介于上述拉应力范围之间。在每层中则表现出中间大,两端小的趋势。
2、建筑物沿长方向温度拉应力较短方向大,例如在第二种降温方式下,。
3、在总降温的温差恒定的条件下不同的降温顺序对结构影响较大,例如总降温都为25