超长不设缝结构楼板温度应力分析研究

超长不设缝结构楼板温度应力分析研究

江桢

湖州时代建筑设计有限公司，浙江湖州市， 313100

【摘要】以某超长不设缝混凝土结构为例对楼板温度应力展开了分析。计算结果发现超长结构不设缝是可行的，但也需要适当增加构造措施来抵御温度应力。

【关键词】超长；不设缝；楼板；温度应力分析

随着我国综合国力与经济水平的逐步提升，大型商业综合体建设越来越频繁，超长结构也由此迅速发展。超长结构在温度应力作用下会出应力集中，从而引发结构功能退化。对于超长结构往往采用设置伸缩缝的方式来抵御温度应力。但随着建筑功能复杂程度的提升，在一些超长结构中并不具备设缝条件。因此，对超长楼板不设缝混凝土结构楼板温度应力进行分析就显得尤为必要了。

1.工程概况

某工程项目位于安徽省合肥市，建筑面积为87436.5㎡，地下一层，地上6层，高度24.380m，结构形式为框架结构，抗震等级3级，基础采用“柱下独基+防水板”，结构长约200m，宽约120m，超过规范中规定的框架结构设缝距离要求。但由于以下几点因素，该工程项目最终选择不设缝：（1）建筑功能需求不宜设缝；（2）内部开洞较多，且结构呈长方形布置，若是分缝则容易将结构划分为几个不同的板块，结构的整体性将无法得到有效保障；（3）业主对建筑防水功能要求较高，且希望立面效果得到保障。

基于此种情况，该工程项目的主要思路是将原有的建筑平面分块浇筑，再设置一个合适的收拢温度通过后浇带将各个板块连接起来以抵御楼板温度应力的负面影响。

2.应力分析技术

2.1 计算分析所需要的相关参数

梁、板、3~6层柱均采用C30混凝土，弹性模量为3×10⁴N/mm²，1~3层柱则采用C40混凝土，弹性模量为3.25×10⁴N/mm²。混凝土泊松比为0.2，热膨胀系数为1×10^-5/℃。

2.2 施工阶段与正常使用阶段的温差取值分析

施工阶段温差取值：（1）合拢温度：20℃；（2）最低温度：一层选则为5℃，一层以上选则为0℃；（2）二层以上各层的最大负温差为-20℃，一层最大负温差为-15℃。

正常使用阶段：地上各层均为5℃，各层的最大负温差为-15℃。

在结构收拢之前，结构被人为的划分为几个不同的单体，基本不存在温度应力。在合拢之后，由于各层的综合温差相交于使用阶段更大，因此，这就增大了楼板的温度应力，真实的温度应力应为收拢前的温度应力与合拢后温度作用的应力之和。

2.3 计算方法分析

混凝土收缩徐变特性，本模型按中国规范JTJD62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范附录F考虑混凝土的收缩应变和徐变系数，并借鉴欧洲规范考虑混凝土的抗压强度变化特性。混凝土的收缩应变可按下列公式计算：

3.计算结果分析

实际计算过程采用Midas Gen软件进行电算分析，相关参数按照软件说明书以及相关规范如实设置。下图1中所示为本次计算所建的模型，在软件当中可以通过该模型对地面以上所有结构的梁板温度应力展开模拟分析，其中楼板单元的模拟分别采用了三节点与四节点两种不同的方法。

图1 计算分析模型

施工阶段合拢前的温度应力计算结果如下图2中所示，从图中可以发现，楼板存在局部应力集中现象，但总体而言楼板应力得到了有效控制，大多数都在1Mpa范围之内，梁的轴向拉力则相对较小，均不超过0.2Mpa。

图2 合拢前的楼板温度应力分析结果

在结构收拢之后，楼板的刚度较收拢之前明显增加，各层楼板的主拉应力分布如下图3中所示，从图中可以发现6层楼板以及顶层位置由于存在楼板刚度突变，楼板拉应力明显偏大，往下层则逐层递减。以6层为例，大部分地区楼板温度应力均控制在1.4Mpa范围之内，此外只有局部地区的梁板出现了应力集中。

图3 合拢后的楼板温度应力分析结果

4.结论与建议

从上文的分析中可以发现超长结构楼板不设缝是可行的，但为了进一步降低楼板温度应力，在设计中还需要重点加强相关构造措施，具体而言主要包含以下几个方面的内容：

（1）适当增设后浇带。根据建模计算结果适当增设后浇带，同时按照规范进行养护，充分释放楼板应力；

（2）严格按照计算分析模型控制施工顺序，控制现场收拢温度；

（3）在外墙、地下室等部位增设聚丙烯纤维以提升其抗裂性能，避免出现渗水等问题。

（4）提升顶层楼板配筋以及梁腰筋配筋。

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