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超长高层混凝土结构的等效综合温差效应研究

作　者: 熊平
导　师: 唐红元
学　校: 南昌大学
专　业: 结构工程
关键词: 超长高层混凝土结构温差收缩效应干燥收缩年温差综合温差后浇带折减系数有限单元法
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着我国经济建设的迅速发展和建筑技术水平的提高,超长高层混凝土结构不断在大型公共建筑和工业与民用建筑中出现。由于考虑到建筑上的美观和结构的整体性,这些建筑往往不设或少设温度伸缩缝,致使通长不设缝的结构长度远远超出了《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)规定的限值。然而对于超长高层混凝土结构,混凝土综合温差——混凝土干燥收缩产生的等效温差和季节温差两者之和所产生的应力是此类结构必须考虑的,也是影响混凝土开裂的主要原因。所以对超长高层混凝土结构等效综合温差效应的研究就具有重要的意义。本文首先总结了国内外关于超长高层混凝土结构等效综合温差效应的研究现状,详细论述了混凝土收缩徐变的基本理论和计算公式,简要地介绍了温度应力的弹性力学理论,然后概述了有限元软件ANSYS分析超长高层混凝土结构温度应力的有限元理论。本文着重探讨了超长高层混凝土结构在年温差作用下、考虑施工模拟综合温差作用下和考虑后浇带与施工模拟综合温差作用下的收缩效应。本文研究内容主要包括：(1)超长高层混凝土结构年温差作用效用分析；对整个结构在承受统一相等的年温差作用下的变形特性和内力变化情况进行分析,得出整个结构中的梁板柱各自之间的内力和位移变化规律；(2)考虑施工周期对混凝土收缩不同步的影响；主要存在两个问题：其一是不同楼层干燥收缩不同步问题,其二是不同楼层季节温差引起的收缩不同步问题。以前常常采用的方法认为不同楼层混凝土收缩是同步的,这显然不符合实际,此时再对干燥收缩和季节温差两者综合作用下按施工进度与按年温差统一大小整体降温两者所分别产生的结构内力进行比较,得出内力的简化计算折减系数；(3)后浇带问题；设置后浇带“以放为主”,能有效释放早期混凝土收缩应力,利用ANSYS模拟后浇带和施工进度,求出后浇带最后封闭状态下结构收缩内力大小,这个内力是考虑了干燥收缩、不同施工进度时的季节温差、后浇带的设置与合龙这三者的影响,求出该状况下结构某些构件的内力变化曲线图,并与传统设计方法进行比较,得出内力的折减系数。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-13
  1.1 超长高层混凝土发展概要  8-9
  1.2 本课题研究的背景和意义  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-11
  1.4 本文的主要工作  11-13
第2章混凝土收缩和徐变的基本理论及有限元分析基础  13-20
  2.1 引言  13
  2.2 混凝土收缩和徐变的基本理论  13-16
    2.2.1 混凝土的收缩机理  13-14
    2.2.2 混凝土徐变的机理  14
    2.2.3 配筋混凝土不考虑徐变影响的干缩应变分析  14-15
    2.2.4 配筋混凝土考虑徐变影响的干缩应变计算  15-16
    2.2.5 配筋混凝土收缩等效温差计算  16
  2.3 弹性温度应力的有限元分析  16-17
  2.4 ANSYS分析超长高层结构温度应力的理论基础  17-19
    2.4.1 有限单元法概述  17-19
    2.4.2 ANSYS分析超长结构  19
  2.5 小结  19-20
第3章超长高层混凝土结构年温差作用效用分析  20-47
  3.1 引言  20
  3.2 年温差变化分析  20
  3.3 算例模型  20-23
  3.4 计算结果分析  23-45
    3.4.1 结构年温差引起的变形分析  23-31
    3.4.2 结构年温差引起的内力分析  31-45
  3.5 小结  45-47
第4章考虑施工周期影响下不同楼层混凝土收缩不同步的影响研究  47-73
  4.1 引言  47
  4.2 不同楼层混凝土收缩不同步影响分析  47-53
    4.2.1 工况一作用下的等效温差计算  48-51
    4.2.2 工况二作用下的等效温差计算  51-52
    4.2.3 工况三作用下的等效温差计算  52-53
  4.3 按施工进度施加于各层的季节温差分析  53-60
    4.3.1 引言  53
    4.3.2 季节温差的施工模拟  53-60
  4.4 模拟施工状态下三种工况的综合温差  60-62
  4.5 计算结果分析  62-71
    4.5.1 柱内力分析  63-64
    4.5.2 梁内力分析  64-68
    4.5.3 楼板应力分析  68-71
  4.6 小结  71-73
第5章考虑后浇带时综合温差对超长高层混凝土结构的影响研究  73-93
  5.1 引言  73
  5.2 后浇带对超长混凝土结构的影响分析  73-77
    5.2.1 后浇带的设置原理和分类  73-74
    5.2.2 后浇带的设置距离和宽度等问题  74-76
    5.2.3 模拟后浇带和施工进度在ANSYS中的实现  76-77
  5.3 模拟后浇带和施工进度状态下结构的等效综合温差  77-79
    5.3.1 工况四的等效综合温差  77-79
    5.3.2 工况五的等效综合温差  79
  5.4 计算结果分析  79-91
    5.4.1 结构在等效综合温差作用下的内力位移分析  79-85
    5.4.2 柱内力分析  85-87
    5.4.3 梁内力分析  87-89
    5.4.4 楼板内力分析  89-91
  5.5 小结  91-93
第6章结论与展望  93-95
  6.1 结论  93-94
  6.2 展望  94-95
参考文献  95-97
致谢  97-98
攻读学位期间的研究成果  98

超长高层混凝土结构的等效综合温差效应研究

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