超长混凝土框架结构考虑温度和收缩的裂缝控制初步研究

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超长混凝土框架结构是为了适应大型公共建筑、商业中心、工业建筑而出现的一种特殊结构类型。温度和混凝土收缩作用在超长混凝土框架结构产生的较大拉应力容易引起结构的开裂,成为了设计中必须考虑的内容,工程中需要采取多种裂缝控制措施。目前,考虑温度收缩作用的超长混凝土框架结构还没有形成统一完善的计算设计方法,相关参数的选取、计算模型的选择、温度作用与普通荷载作用下模型的差异和设计的衔接等仍然是存在于超长混凝土框架结构设计中亟待解决的问题。本文首先通过阐述相关理论、总结实际工程经验和进行试验等方法,分析了温度收缩作用的特点和各个参数的取值。其次,比较了SAP2000框架-壳单元模型和ANSYS实体单元模型的温度效应分析结果,确定了适用的分析计算模型,总结了单层和多层超长混凝土框架结构在温度收缩作用下的受力和变形规律。最后,分析了后浇带和预应力这两个措施,对200米以内规则的单向和双向超长混凝土框架结构算例讨论并采用了后浇带一次浇筑、预应力筋分两批张拉的裂缝控制方案,分析了结构在各阶段受力状况,并对调整后的算例的部分构件进行了配筋计算和裂缝宽度验算。根据分析计算结果初步得到以下结论:①在SAP2000中采用框架-壳单元(Frame-Shell)模型并对其分析结果乘以1.25的修正系数能够较为合理、安全地模拟超长混凝土框架结构在温度收缩作用下的变形和受力。②均匀降温作用下,楼板的温度应力用柱顶处的局部温度应力和各跨的平均温度应力来代表和描述较为全面和合理。多层超长混凝土框架结构中的温度和收缩的影响主要体现在底部楼层。在其它条件相同的情况下,单层超长结构能够体现多层超长结构底部楼层在温度作用下的主要效应。③设置后浇带和施加预应力是对超长混凝土框架结构进行裂缝控制的有效措施。超长混凝土框架结构在施工和使用的各个阶段计算模型、荷载作用、受力情况是不同的,对此应严格进行分阶段模拟。④在规则的单向和双向超长混凝土框架结构中采用合理的后浇带和预应力筋布置方案能够实现后浇带一次浇筑、预应力筋两批张拉。研究结果初步证明这种方案对于200米以内规则超长混凝土框架结构是可行的,能够达到裂缝控制目的、有效地提高了施工进度
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