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超高层结构温度设计国内外研究状况 　　随着科学技术的进步和城市建设中考虑节约用地的需要，高层建筑得到了很大的发展。为减少混凝土材料的收缩及温度变化所带来的长度变化对结构的危害，可在结构中设置温度伸缩缝，伸缩缝宽度一般为50mm，混凝土结构设计规范八规定的钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距。但是，由于地震引起的结构在伸缩缝处的破坏现象较多，而伸缩缝按抗震缝宽度设计又会给防风、防水和保温等建筑构造带来许多困难。另外高层建筑体形复杂，各处温度参数很难准确确定，计算高层钢筋混凝土结构温度应力存在着很大困难，这就使得研究和工程设计人员采取简化的计算方法，得出的结论粗糙。本文将高层建筑结构设计中温度问题做一综述。 　　1混凝土结构温度应力分析研究 　　混凝土作为一种建筑材料自问世以来，迄今己有一百多年历史，它是现代最重要的工程结构材料之一。由于混凝土结构具有许多优越性能，例如易于加工成型、能耗低、耐久性好、与钢材结合可以组成各类不同特性的承重结构，并适宜于大规模生产和施工工业化，所以被广泛应用。但混凝土的抗拉强度远小于它的抗压强度，抗裂性较差，这是混凝土的主要缺点。在施工阶段，混凝土在空气中结硬，释放大量的水化热，体积收缩产生拉应力，会引起裂缝的出现和发展。同时，置于自然环境的混凝土结构，长期经受自然界气温的变化和日照辐射等剧烈作用，由于混凝土结构的热传导性能差，其周围环境气温以及日照辐射等作用，将使混凝土结构表面温度迅速上升（或降低），但结构的内部温度仍处于原来的状态，在混凝土结构中形成较大的温度梯度，结构的各部分处于不同温度状态，从而产生温度变形，在结构的内、外约束作用下，该变形将引起相当大的温差应力了。在日益增多的大跨、高耸、薄壁等混凝土工程结构中，由于这种温度变化产生的温度应力常常会引起结构开裂，有的甚至发生平重裂损，影响结构的正常使用。因而，温度应力问题一直是研究和工程设计人员关注的重要课题之一。 　　近几十年来，国内外对混凝土结构的温度应力问题，开展了一系列现场试验观测和理论研究。文献总结国内外研究成果，结合国内有关规范，以理论分析与试验研究为依据，应用工程力学方法进行分析，论述了日照与骤降温差和水化热等短时温度变化引起的温度荷载与温度应力。书中指出混凝土结构的温度应力，实际上是一种约束应力，当结构由于温度变化而产生的变形能自由地伸缩时，不会产生温度应力，只有当结构物的温度变形受到约束时才会产生温差应力。这种约束应力包括内约束应力和外约束应力，内约束应力是由于结构物内部某一构件单元中，因纤维间的温度不同，所引起的应变差受到约束而产生的应力；外约束应力是结构或体系内部各构件，因温度不同所产生的变形差受到约束而引起的应力。内约束应力和外约束应力也可称为篇部温度应力和整体温度应力。 　　正因为混凝土结构的温度应力具有如此多非线性、不规律的特征，虽然对它的研究工作己经开展多年，但仍有许多问题有待继续研究。 　　2高层建筑温度应力分析方法 　　随着建筑业的迅猛发展，“超长”的高层建筑物不断出现，国内外对随之而来的超长结构温度应力问题也开展了研究，目前，己取得了很多成果，但由于超长高层建筑一般体型复杂，且计算温度参数有许多不确定性，使得这个领域的研究工作多停留在采用简化手算方法进行计算或温度应力的定性分析阶段。文献[9]在有关温度场及其温度内力计算理论的基础上，对温度场的分布、理论依据、简化假定、计算过程及高层建筑结构的竖向整体温度内力、局部温度内力的计算方法进行了综述和评论。 　　对高层建筑竖向温度内力的考虑，主要是在两方面：其一是整体温度内力，由不同构件间的温差所引起，这部分温度内力，是连接构件如梁、板对构件的变形差进行约束产生的内力：其二是局部温度内力，由外表构件自身的内外表面温差所引起。温度作用的计算主要通过等效稳态传热法、指数曲线法、线性分布法三种方法来确定，这三种方法各有特点，应根据具体情况进行选用。若只进行局部构件或小型简单结构的温度应力计算，可以应用前两种方法求解出结构内部确切的温度场分布，但使用这两种方法确定相关温度参数难度较大，计算工作繁杂，不适用于整体结构温度应力分析。若进行结构整体温度计算，则采用线性分布法来近似确定结构的温度场分布，虽然这样简化分析会带来一定的误差，但这种误差是在工程计算的误差允许范围之内，对计算结果分析影响不大，因此线性分布法在高层建筑的温度作用计算中被广泛采用。 　　3超长高层建筑温度应力分析 　　3.1局部构件的温度应力求解 　　文献采用弹性有限元分析方法，对大面积混凝土梁、板结构温度应力进行分析，计算模型分别选角梁、板单元来模拟实际结构中的梁、板等构件，这也是目前分析框架结构常用的一种模型，季节温差与收缩当量温差叠加得到结构计算温差，采用SAP、ANSYS等通用有