高层建筑竖向温差内力简化计算
第
卷第
期
建
筑
结
构
学
报
年
月
高
层 建 筑 向温 差 内 竖力 化简计 算
深 傅
刁
学
目
,大
学 怡
【奥 】本 文 己 有在 结构温 度场 资 料 基 上础提
及 位 其 约 内力 束 的简 计化算 法
方对策关
。
采
用 连 化续方 法
,
给
出 了高层 建筑 竖 向 温差 变
,
并 此 提 据 了 出 层 高 筑 竖建向必 须 虑考温 差 影 的响临 界 条 件和 有
一众
所 知 时
周,
、
前
,
曰」
「〕
多
建 层筑 过 或长 体 过 量大 时 通 常 用 设 置 伸采缩缝 短 减减 或小建筑 物 尺
度,
,
以减 小
温 差收 影缩 响,
,
避
免繁 复的温 差 应力 计算。
。
但
是
,
高层建 高筑 度 达
,到。
至 更高
甚 般一 不 可能将 筑 物 切建短 减矮
此时
,框架 梁或 梁连 约束 存的在 ,
不 可避 免 地 要对 内外
竖 向构件
不同的 温 引起 差的 差异 形变产 生 较的大约 束 应 力的课 题。
如
何 在 结 构 设 计 中 对 这 些 应 力予是 工程 设计 必 须 以予 答回
。
较 以 准 确 为的 考虑 和采 措取 施减 影小 响 确保以高 层结 构 安 全可靠
。
作
者 结合 苏州 邪都 人万店工 程 设 计需 要 对 这 一 题课 作 出 了分 析和 回 答
该 程工 已
现
工竣使 用 多年
二
温 季 节变
化差
温
、、
差
分
析,
阳幅太 射 造 成等 的结 温构 差可 以分 二 为类
,
一 类是 表 外构件 自身 内 外 表面 的
—一
局 温差部
另
一 类 外是表 构件 和 室 内 件构中 面 的 间 温差 文 〔
〕献出
指
整 ,沮体
差。
对
于钢 硷筋结 构来 说
,,
热 由— 于 七惰 性
整
温 差体
。
,
结
构 中 的面
温 变度化 比 表存面 在 明着 的显 温差 滞后 效 应 化 影响 大 和不 最 月的冷平 均气
刀温。
昼夜 及 朝 间向 的 温 度差 异对 结构中 面 的 温度 变
。
结 构中 温 度 主 要面 由 在所 地 平 月 温均 控 制度 体温差整 为刀
一一
文献
〔
〕出 了我国各 地 最热 给
月李几
几 里
外
室
,几
二
二凡 几
外
一
无空调
有 空
一
室调
中
式
,
内
、
二
外无 空— 平 调 内气平 均 温气 月—空 调 室 气 室 温 内 沮— 差外 表 构 件 外内表 面 局 部 的温差 主 受要 流气局部
。 ,。
室
均
月
温
、
幅射
、
筑装建修
有无
、空 调因等 影素 响式中
刀
计及
温 差 滞 效 应后
,,
部局 差温 取可刀
。
整— 体 温
差式见
1
99-2010 Chi4a ncaAdmic Joeural Enletcoricn Pblishuni goHus.e Allr ihts geresverd
h.tp:t//www.ckinnet
.
为 简
计 算化假 定 此 局 部 温 在 差构件 截 上 的 面温 度 度 呈梯线 性分布
。
三 体 整温
差 变形协 及 其 解调一
变如 形图
、
计
算 假
定
高层 建 筑 结 构 整在 体温差
用 下作
,
由
于 温差 滞 后效 应
,
可近
似 认 为结 无构 侧
移
,
其
所示
。自由
变形实际 变形
,
自’变形由
比一「 一 们
一’ 「
比
一
下到
叫
,
,
,
匡
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一
一门
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一
二
,
,
一
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一
,
一
尸
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一
一
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出,
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二
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二
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一
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一
三
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下
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‘
布布
②
云
,
二
跨 稠对构 酷
三 跨
对翻构
结二
变
协形 调 本鉴 徽 方分 程 及其解 轴 同向为正
, 竖向位 设移与
外
内 竖向构件
在
作用下 实 际 竖 向 移位
为
’了,
“
‘’
“
口气。
’
。・
“
又 一
气
万
。
二刀
。
’
二。
占
一
二
一
刀
全
,
了作用
下
’由 位自移
式
中
。为 钢 筋
硷线 膨胀 系
二
数。
乙
一
爵
气普 借
升“
‘
卜,
作用下约位移束
“
‘
式
中,
、
高 —结 ‘ 硷 筋材度 弹性 模 量钢料 外 内—竖 向 件 构有 效断 面 即 跨 二 构结 内构 件 取 半 面截—作 用 于 外 竖内向 构 件上 跳 分 布 约束力
。
构急
—,
其余
均 取 全 截
面 919-42001C ina Achadmice ournJa llEectronic uPlibhsig nouse.H lA riglht sesrrevde.
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,‘
‘
式中
‘
‘—刀
—— 刀
—层商,
作层下
用‘层横梁 剪力
。
‘‘
‘ 占
式中
刀
‘
层
横 梁 推抗特 征 度
刚‘
占,
按
文 表本占
一
计实际 竖 向 移 位
差。
‘
占 用作 下外 内 向竖 构件 在
占‘
节点处
层占
二
由式
‘
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“
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‘ 乙
〔
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占
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‘
」
一
般 高层 结 构 沿竖 变向 化均匀
一‘
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‘
习 习
分一
。、
‘
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“
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客,
,
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中
式式
则”
结 构可 — 性线 数层化 为占
,
。
总
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刀
,
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、
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对
连
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,
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一
占
〕
十
刀
万 面万
“
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“
令
二
,,
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口
式 其由通解 为
式两相
,
并将式
动减“
代
君人一
,
则 有
整 温 差体变 形协 调 基本
微 分方 程
占
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占
雪丈
了
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.
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边
条界件 是
巾蜜
巾
‘
一,
。
基
底 竖无 向位 移顶 点 无 约
、
束重
,
。
,
由 应自变 ‘
口
由
此可 解 得积 分 常
数
为
一
则
为
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一
’
万
,
口
舀
、
、 ,‘
了
占
义
二
必
舀
舀
一刀占 。
式中
刀
,
舀
。心
盛
。图见
乙。
向竖构 件 点顶自 由竖 向 位 差移
,
令则
有
一 一
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占冲,
占。
占
。蚕一
‘
刀
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“
“
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,
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、
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、
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’
二
图
气
三
“
横 梁抗推特 征刚 度截中取若干 层如 图 士
占
占
,乙
值
算 计示所
,
二 对跨结构 图称
,
取
层竖 向 移 位差 为占
二,
,
各节 点 位 移则 为
台占
,
出
,
出刀
,
,
女
二
,
,
士
里这
,
取顺 针时 角转为 正
。
杆
端弯矩
二
顺 针时为正
为
则“
一
“
一劲劲
二
二
,
二,
、
,
,
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,
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二
,
一
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,
、
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,
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一
云
‘、
“ 夕
。
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‘
一
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下 号
一月
中
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、
点
分 别 为 柱梁 线 度刚的 力矩 衡 有
平,
和杆。
火
“一
一 、乙,
,
,
。
一
,五
。
乙
口”
。
。
乙
一
、
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一。、,乙
令乙则可
。
得
尤
’ 八
粤 儿
一十
兀
一
’
一
式・ 则 中跨二称结构对梁抗 横特推刚 度征二
一 ,。
・为
三 对跨称构结
图
中截 若取 层如干 图
所示
,
取
层。 向竖位移 差 占二 节点位移则
及,,
,
各
点节 位 移 则 如 有 下两 种极
。
情况端
。
实际
结 构 介 于 这二 情种 况 之
第 间一种 情
况第二 种 情
中况跨横 梁 刚 度 极大
值,二跨同 构
结跨中横 梁 刚 度 极 小 当 相于 根一链 杆
则各
节 点位移
么为此
时 杆 端 矩 弯为
二
二
么占
,
,
二
人一
,
二
火,
产
二
入
,
,
二
,
二
二口
,二
一
,
由 力 平 矩衡 同 理可
一
得冬毛
、
・
、
』
‘ 尹
介
二
一
・
口尸
914-9201 0ChnaiAcademi c ournJl Elacternoi cuPlibhinsg oHsu.e Allrig ts hesrrvede
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e
三则 对跨 称 结 构中 梁 刚度
极 小的 第 二种 情况 的横 梁 抗 推 征 刚特度 ・
为
口表
为横粱 扎推 特 征 度
结刚 构
的总
汇。
才
表
型
…类十
・口
…兀
・
・
’
跨对称二“
“
…燮 一里二一二兰 一
三对 称 二
一跨
一四
已知刀
差
作刁用 下 杆 件内力如 表
结构
类型
—
…“
一
一
—
。
一
节
转 角和 杆 件点 内
力—
‘
…
“
’
‘
’
‘ ‘・ “ ’ “ ・‘ ‘
“
,
作用 下 竖的向构 件竖 向位差移所 示
刀
和楼
层横 梁
值
,
可则得 高层 结 构 在 整 温体
表柱
作用 下 杆件内 力
横
八
节
点 转
角
横梁剪力
梁
端
弯矩
轴
力柱
端 弯
矩二跨
对
称
,一
尤
三对 称跨
一
一
占
冲刀
。。
尤
跨对三 称二
占
一
叮一
。
,
。
。
几
了
、
表中
,
取 柱受压 为负 。
受
拉为正。 二
,
二
刁
柱
图见
“” 的 限极 ’
轴叭
一
占
一花 五
五四
局部 温 差 变 形 协 调及其 解由
差 分温析 可 知
,
、
于由 钢 硷 温 筋差滞后 效应 。
,
可认 为 局 温部 差基本 上 是 与整 温体 差协
。
调
一致一起 用 于结 作构 竖 上向构件 处于纯弯 状 态式 中
砰
故可假 楼定 层节点 在 部局 温差刀 作 用下 无 移 侧无 转
角此
时 表外
其 ,弯矩
为
。
刀
牙
外—表竖 构向 件面 截 量模
、
。
五 设
徐一 变 应力 弛 当松温 差 变受形 约到 束时产 温差 应 生力
计
准
则
,
故
在 设 计中应 考硷虑 徐的变 应力 松弛 特
性
。
考
参 994-10102Ch ina cadAeicmJo rnau llecEtornic ublPsiihg nouseH.A llr gitshr eesrvde
.
htt:p//wwwc.nik.nte
文献
〔 〕。
〕〔
〕 为化 计算简,
。
,
建议 将 上 述 弹 性 计 算 温 的 应差 力 乘 以 变徐应 力 松 弛 系 数
为实作际温差应 力 行设计进
二刚 度折
减
实、 际高 结层构 在 垂 直
面弹 性 截 刚度 以乘
水三 平载 荷及度沮 作用
下。
必, 须 及计 硷塑 性 及 裂缝影 响
。
建
梁 柱
予以议减
折级荷组合
,
由
于现 规行范 未 对 温度荷 载 与 其 他 荷载 的 组作合 出规定
考虑温 度荷 载 效 应随 季
节、
环 等 因 素境 变 而化变
分 化项系 数,
・
,建 议 温
度荷 载 效 应 的 项 系各数 取值 如下
准
久永 值系 数 二
功
合 组 系值数 吵上 述三 个符 号 的含 义见 文献 仁、
〕
〔
、
〕
。
六 差温内 力 影 响因 分素析及 对 策
一
形 因案响,
由
上述算分计析可 以看
又到为最 要主 控制 素
。因
差
温
。
、
建 筑物
高度
、
层
高
、
线梁刚度
。
、
柱轴 向 刚 度 为影响 高
层 建筑 竖 向温 差内 的 力 主
要 因素
二
着它随 的增大们
,
温
差 内力大
增
中 其温差 和建筑 物度高
临
界条件
。
多
层建 筑 伸缩缝 间 的 规 定距 其实 质 是利 用结 的构潜 力 受 承附加 的 水 平 温 差 内
力高层建
,筑也 应 该有一 个 相 应的 判 其 别不 竖计向温 差 影 响的临 条界件
规 取范定规的极 承 限载 能的
表达力式为 《 其中 实 际 差温 内力 设计 值
。
。
从结 构全 安 度观点 出 发
。
议建
作结 为构 抗抵附 加竖 温 差 内 力向 的潜 力
〔〕
则 界条 临件一
般—结 构构 件 极 限 承 载 力〔 — 由于高〕层 建筑竖 向构件一般均 满需轴压 比足延性要 求、
,
计经算
,
,
竖
向温 差 产 生附 加的
在。
竖
向 构 件上 的 轴力
力剪
、弯矩
相对 其断 面承载 能 影力响较 小
可略
去不计
。
故 高
层 筑建竖 温 差 下 最 向 利 内 不力 即为 顶 层 横 梁弯 矩
、二
。
、。
、
、
、
。令
‘
火
。。、
。。、
,
、
二。
刀
七
该 横
梁 截 面极 限 承 载能 力为
〔〕
。
。盖
一
式中
、
。
。
会
一
黔
、
、
一
、
。
。
、
二 了
—
横 梁纵 筋抗 拉 —
梁横 端截 宽 面
度 有 效高
度
、 单 边纵筋 面积
。
硷 曲弯 压抗设 计 强度
1
94-2091 Ch0ina AacedmicJo urnal lEcetrnico PublshiignHou s.e Al lirghts esrrved.e
h
tp://www.cnti.nekt
考
到虑层 建筑一般高 式
,由
》
,
、
,
取常 用 的梁
硷,
柱
硷
配筋率,拼
,
得可 界临条 件 表 达 为
式
才〔 均 《
了玄
右 万 、不
侧
。
三
临
界系件判及对策别计 得 到算 的 〔
首 ,先 判 由别
式竖温向差影
响
。〕
大 否 于际 实了
是如
满足果
,
则设 计 不可 考
虑如
果 满不足
,
其可采用 的对是策
,
设 法改善 建筑 外 墙 温保隔热 措 施 调整构布结置
断大面 承 载能 力,
量尽 小减,
设 法减 小 竖向构 断 件面变 梁横 接 为 铰 接
刚,
增 大 横
梁 断面及 筋配
,
以
减 小温 位移
、差
增
改 结变构 系
体
释, 放约束 温 变形 差的 力应
,
・果如采取 述上施措 仍不满足 能临界 条
件
则需 考赓竖 向温 内差力 计的 算 和 设计
。
七
工
州 苏难都大 酒 店‘
、
程
,
如实图
例
所
示夏
冬空有调
二’
,”
层,
。
差 计 算
温产,
、 外
一日
」
图、
一
刁
二夏
’
一一
冬
冬,
万
一
”
。
夏
’临
条界件判别 八
二
〕
丫・
了
‘一
不 足满
、值计算
、
二
、
・
二
一
青
・
。
・哎
,
・
・育
・
。
・
。
按 三
跨
一
均平计
、
二
。
又一
‘
欠温差 位 移 力 计算
内
侧
占 。
・二
“
了
,
、
一
一
一声了
水
了
火八
边 柱顶点 竖 向 位
移
991-40201C ina Academhc Joiunra lleEctorincPu lisbhig nouHse. Allrights reesvred
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对二一
、,
一
‘
、
一‘
・
顶
横层梁 弯矩
一
、
顶
层 梁横剪 力
献,
参
〕
建筑 工 程 部北 工京业 建 筑 设 计 院 〔〕王 梦
铁考
文
建筑设 计 资料 集
中国
建 筑 工 业出版 社 ,
。
建
物 的 裂筑 缝 控 制
,海科 学 技 术出版 社
,
。
〕
日。
〕
七
,
,
一
。
〔
〔
〕中 华 人民 共 国和 国家 标准
〕中华 人民共 和 国国 家 准标
,建筑
结 构 设计 统 一 标
准筑建 构结 荷载 规
范,一
一
,。
。
〔
〕傅 怡学
〕砖
混 构结温 差 收缩 应 计 力
砌算体结
构
,
。
。
一
,
‘
〕〔 建筑 结构构造 资料
集
,中 国
筑建 工业 出 版 社
。
,
七
、
・
匕
七叫认, 之 月 七 认 , 当 人 代沪七 嘴 弓晓 尺 当拟减 及 匕 嘴 ,之 沁心 匕 咬匕匀洲弓 弓
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拟 二认
,尧咬 闪 匕心 洲卜认 只二,
弓
屯二, 拟名 咬,咬
尺 代
代‘七 ,七 二 , 认 七 七认,少七认 ,七 认 , 七认 少 坏七, 七认 , 七 ,二 七认 弓代沁
,
二七 ,代七认
,
盏 , 嘴韶嘴 尺 嘴 ,当 代侧 洲出 嘴 护吕 , 弓
七辛
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幸
十飞
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书 讯
亏亏
《
层 高建 筑设 与 施计 》
于
。工、
、
该
书 年于 月已 出 该 书 版何由 广 乾 陈祥福 徐 至 钧 编 本主书 是 高 层 建筑 设计 与 工 施 方 面的专 著 章 共根据 国 内 很 多 外 宝 实 侧 数贵据 和实框 剪 例 全 面介 绍 了 高 层 建筑的 建筑 设 计 与 装 设饰 荷 计载和 地 震作用 框架 力 剪墙 构结 分 析筒体 力受分 截析 面 设 与计 节 构 点造结 计 构算 实用 程 序 基 与地 础基设 计钢结 构 设 计 新抗 设 计 震 方 施法 工 技 术 技 术 济 分 经 广析州 珠 江 影帆 工 程结 构 计算 广东 国际 大 厦 构 设结计 以及 国 内 层高 建筑百 余 例 设 计简 介 和世 界 幢最 高 的 高层 筑建 概况 等 本书 可 供 事从 建筑 工 科 程 技人员及 校高 有关 专 师 业生参 考 欲购 者 请来 信 本与 刊 辑 编部 系 联编邮
,。
。
、
、
、
、
一、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
。
。
。
。
1 94-90120 hCnai caAemid cJuonar Ellcteronc iuPlbsihig nouHs.eA l riglhts eserrvde.
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