文档介绍：荷载与结构设计方法
第六章其他荷载与作用
第六章其他荷载与作用
本章内容
第一节温度作用
第二节变形作用
第三节冻胀力
第四节爆炸作用
第五节行车动态作用
第六节预加力
第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
一、温度作用基本概念及原理
温度作用——因温度变化引起的结构变形和附加力。
具体表现:
当结构或构件的温度发生变化时,体内任一点(单元体)热变形(膨胀或收缩)由于受到周围相邻单元体的约束(内约束)或边界受到其他结构或构件的约束(外约束),使体内该点产生温度应力。
温度作用大小影响因素:
环境温度变化
约束条件
第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
工程约束条件:
(1)结构物的变形受到其他物体的阻碍或支承条件的制约,不能自由变形。
①框架结构基础梁的伸缩变形受到柱基约束,没有任何变形余地。
第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
②排架结构上部横梁因温度变化伸长时,横梁的变形使柱产生侧移,在柱中引起内力;柱子对横梁施加约束,在横梁中产生压力。
第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
简支屋面梁温差引起的应力分布
大体积混凝土梁水化热引起的应力分布
(2)构件内部各单元体之间相互制约,不能自由变形。
①简支屋面梁,在日照作用下屋面温度高于室内温度,简支梁沿梁高受到不均匀温差作用,产生翘曲变形,在梁中引起应力。
②大体积混凝土梁结硬时,水化热使得中心温度较高,两侧温度偏低,内外温差不均衡在截面引起应力。
第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
二、温度应力计算
根据不同的结构形式和约束条件考虑温度变化对结构内力和变形的影响。
由于温度变化引起的材料膨胀和收缩变形是自由的,故在结构上不引起内力,其变形可由虚功原理计算。
存在多余约束,其温度作用效应的计算,一般根据变形协调条件,按结构力学或弹性力学方法确定。
静定结构:
超静定结构:
第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
厂房纵向排架温度变形分布
例如:厂房纵向排架结构柱嵌固于地面,排架横梁受到均匀温差作用向两边伸长或缩短,中间有一变形不动点(位于各柱抗侧刚度分布的中点)。变形不动点两侧横梁伸缩变形将在柱中和横梁引起应力。
第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
不动点右侧第i根柱的柱顶变位DLi=aTLi(忽略横梁变形) ,第i根柱的抗侧刚度Ki=3EiIi/H3,则该柱受到的柱顶剪力为:
式中 Li——第i根柱到不动点的距离。
排架结构温度应力计算简图
第六章其他荷载与作用 第一节温度作用
三、温度变化的考虑
温度变化:由气温变化和结构温差引起
气温变化:一年中大气气温年温差,通常取最高月和最低月平均气温的差值。我国长江中下游一带大气气温年温差约为30℃。
结构温差:由于日照、骤冷等天气原因或高温车间、低温冷库等使用情况造成的结构内外温度差异,应考虑房屋散热和保暖条件,按实际调查情况确定温差取值。