超长厂房结构的温差效应计算分析

吴颖

【摘要】以长沙某经开区超长结构厂房为实际工程背景，采用有限元计算方法对整体结构温差效应进行了计算分析;通过结合对温差应力的计算与超长结构常规温度裂缝的控制方法，以期对往后量大面广的超长结构设计提供参考。

【关键词】超长结构;温度应力;后浇带;膨胀带

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

18.

1、工程概况

随着社会经济的发展，工业类建筑功能的实际需求和结构设计的日益复杂，200～300m的超长结构层出不穷，而目前国内的设计规范并未对温度作用的计算方法并未予以明确，通常都是采用构造措施、施工措施、材料措施等加以控制。

本文以长沙某经开区多层标准厂房为工程背景，对其温差效应进行了计算分析。该厂房结构形式为框架结构，长度为198.0m，宽度为81.6m，由于工艺需求不设结构缝，楼盖采用X向单向板布置，计算软件为YJK 2.0.3。

2、结构温差效应的计算分析

2.1参数设置

结合长沙地区的气候条件及以往类似工程的相关经验将整楼温差设置为±25°;根据相关文献，降温工况下的变形与混凝土收缩时的变形是一致的，二者叠加之后对混凝土的开裂更为不利，故本文中主要分析降温工况下应力的分布情况;同时，在YJK 2.0.3前处理中将全楼楼盖均定义为弹性板6，且整个计算过程只考虑温度作用下的单工况，而不考虑其余恒活荷载及整体结构的自重。

2.2结果分析

降温单工况下，二三层楼板X、Y向温度应力分布云图见图1～4，由图可知，二层楼盖X向温度应力呈中间大，两侧小的趋势，中间区域最大温度应力达到了1.0～1.5N/mm2。同时，在楼梯间与设备井道开洞区域由于应力集中的影响，温度应力进一步增加。二层楼盖Y向长度较短，其温度應力较X向更小，数值大概在0.2～0.5N/mm2的范围之间分布且呈现出更均匀的趋势。三层楼盖的温度应力分布情况，与二层基本相同，但数值大幅降低。其中，X向中间区域温度应力大概在0.1～0.2N/mm2范围之间，Y向较之更小。分析其原因，大概是由于随着楼层高度的增加，框架柱对整体楼盖的约束会越小，则楼盖的温度应力也就会越小。限于文章篇幅的限制，未对四层及屋面层的温度应力分布云图列于文中，通过计算得到的结论是到屋面层降温工况下温度应力几乎为0，而这与上述原因分析中温度应力的变化趋势是一致的。通过对以上温度应力的分析，后续结构设计中可根据温度应力的分布情况配置相应的温度钢筋，考虑到该结构X、Y双向均超长，楼盖中的板钢筋采用双层双向的布置。

3、构造措施及施工手段

本工程设计时，除了在温差效应计算分析的基础上附加了温度钢筋外，结合国内现有的设计规范及相关文献的研究结果，还应该采取以下的构造措施及施工手段：

（1）设置施工后浇带，后浇带的间距宜为50m左右，各后浇带之间也可适当增设一定数量膨胀加强带。后浇带应在结构封顶后2月左右封闭，封闭时应将混凝土表面凿毛，再采用高一等级的混凝土浇筑。

（2）建筑物的端部、楼梯间及开洞区域在做建筑地面时可增设部分钢筋网片抗裂，同时适当加密梁中的抗扭钢筋与腰筋。

（3）采用水化热较低且凝固时间长的水泥，同时还可以掺加缓凝剂、减水剂以用来降低水化热，减少水泥用量和水灰比。

（4）施工期间应采用合理的施工组织设计，如采用跳仓法工艺施工，同时也应加强混凝土的养护工作。根据以往经验可知，施工措施是重中之重，养护和温度控制是关键环节。

结语：

在超长结构设计中温度裂缝是常见的施工质量通病，应引起设计及施工单位的重视。通常对温度应力的控制，会从多方面考虑。设计阶段应选用适当的结构方案，进行温差应力计算，合理配置温度钢筋。同时，还应合理布置后浇带及膨胀加强带，这是避免收缩裂缝的有效措施。施工阶段应选用低水化热的混凝土材料，制定严格的温度控制专项施工方案。