隨著國內經濟的快速發展，工業和公共建筑的規模越來越大。由于建筑功能、使用工藝和建筑外觀等方面的需求，建筑不設縫長度可能會超過規范中的限值，在這些超長結構中，溫度效應對結構產生的影響不容忽視。
      本研究用通用有限元分析軟件ABAQUS，計算分析一典型超長混凝土框架結構在最不利溫度作用下的溫度效應，研究板中應力和柱底彎矩的分布規律。對于超長混凝土結構，《混凝土結構設計規范》(GB 50010-2010) (以下簡稱《規范》)建議“采用專門的預加應力或增配構造鋼筋的措施”，本研究通過參數分析，研究板中普通鋼筋和預應力鋼筋對溫度效應的控制作用。
      框架結構在溫度作用下，會產生水平側移，框架柱會對結構的水平位移產生約束作用。框架柱的約束作用可以用側移剛度來表示。
      分析可以得出，框架柱的約束作用隨高度增加衰減很快，而結構在溫度作用下，約束越強，產生的溫度應力越大，故框架結構在整體溫差作用下一層的溫度應力最大，在以下分析中，計算模型的框架結構層數選定為一層。
      計算模型的平面布置如圖所示。結構平面尺寸90 m x 30 m，單向超長。柱網尺寸6 m x6m，柱的截面尺寸為500 mm x 500 mm，梁截面尺寸300 mm x 500 mm，板厚150 mm，層高6 m。混凝土強度等級C40，鋼筋強度等級HRB400。
      通過大型通用有限元軟件ABAQUS建立該結構的模型，如圖所示。梁、柱采用梁單元B32，板采用殼單元S4R，以達到既提高計算效率，又保證計算精度的目的。梁和柱中的配筋等效為箱型型鋼，忽略了箍筋的影響。板中鋼筋根據板的配筋率，通過Rebar Layer定義鋼筋層。整個模型共劃分單元23127個，節點20878個。
      混凝土材料的本構關系采用損傷塑性模型，鋼筋材料的本構關系采用線性強化彈塑性模型，其計算公式參考《規范》中推薦的計算方法。
      以蘇州為例，根據蘇州氣象站資料統計，蘇州最高月平均氣溫為30.3℃，極端高溫為39.2℃，最低月平均氣溫為0.3℃，極端最低氣溫為-9.8℃，多年的平均相對濕度為80%�？紤]熱傳導作用，在大氣環境溫度的變化下，結構表面溫度隨之變化，但結構構件內部溫度傳導較慢，變化滯后于環境溫度的變化，故分析溫度效應時，選擇月氣溫平均值來計算溫度荷載，即△T=0.3-30.3=-30℃。
      根據得出的等效溫差，對結構整體降溫45℃，得到結構板上、下表面縱向的應力分布，分別如圖所示。
      分析板中應力分布云圖可以得出以下規律：
      1)由板中心到四周，板中應力呈現逐漸減小的趨勢。結構中心位置附近板中拉應力最大，這主要是由于板中部受到的約束較大，從而會產生較大的熱應力。
      2)梁柱節點處應力較大，邊跨附近節點應力達到極值。邊柱板底處拉應力出現最大值，這是由于梁柱節點附近發生了應力集中現象。
      3)板上、下表面應力是由結構中心向四周震蕩變化的。在梁柱節點處，上、下表面應力接近相反。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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