大跨度鋼結(jié)構(gòu)基本溫度作用取值與溫度效應(yīng)研究.pdf

1、大跨度鋼結(jié)構(gòu)基本溫度作用取值與溫度效應(yīng)研究TheStudyonReferenceAirTemperatureandtheTemperatureEffectoftheLargeSpanSteelStructure【申請(qǐng)碩士學(xué)位】中國博士后科學(xué)基金特別資助項(xiàng)目(2013T60253)教育部全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文作者專項(xiàng)基金(201453)專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程作者姓名：郭妍指導(dǎo)教師：王小盾副教授劉紅波副教授天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一五年十二月摘要大跨

2、度鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了較為成熟的發(fā)展，而溫度對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)而言是比較敏感的荷載?；練鉁厥谴_定溫度作用的參考值，是確定結(jié)構(gòu)荷載的所必須的氣象參數(shù)。我國現(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009對(duì)基本氣溫有明確的規(guī)定，將基本氣溫定義為月平均最高溫度和月平均最低溫度。然而對(duì)于熱傳導(dǎo)速率較快的鋼結(jié)構(gòu)，它們對(duì)溫度的變化比較敏感，結(jié)構(gòu)的溫度與年最高氣溫和年最低氣溫更加接近。因此在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，有必要對(duì)基本溫度進(jìn)行修正。對(duì)于大跨度結(jié)構(gòu)而言，不僅受到溫度

3、的作用，風(fēng)荷載有時(shí)會(huì)比地震作用更加明顯。因此，溫度作用與風(fēng)荷載組合是設(shè)計(jì)中必不可少的組合。而荷載組合系數(shù)在荷載組合中有著舉足輕重的作用。但是我國荷載規(guī)范中的溫度和風(fēng)荷載的荷載組合系數(shù)是長期經(jīng)驗(yàn)累積修正的結(jié)果，且沒有考慮荷載由于受同一種隨機(jī)源的影響而產(chǎn)生的相關(guān)性。組合系數(shù)更多的是建立在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，需要把組合系數(shù)的確定更加科學(xué)合理化。我國《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009在規(guī)定荷載組合時(shí)，考慮到當(dāng)兩種以上的荷載作用在結(jié)構(gòu)上時(shí)，荷載不太可能

4、同時(shí)以其最大值出現(xiàn)，因此荷載的代表值采用其組合值。但是在暴風(fēng)雪天氣發(fā)生時(shí)，不僅伴隨著巨大的雪荷載，極低的溫度，還往往伴隨著較大的風(fēng)。因此，我們不能僅僅按照規(guī)范規(guī)定荷載值設(shè)計(jì)大跨度建筑結(jié)構(gòu)，還應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)在極端天氣下的響應(yīng)進(jìn)行分析。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，我們往往不考慮結(jié)構(gòu)施工過程對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。但是對(duì)于大跨度鋼結(jié)構(gòu)而言，施工過程己拼裝桿件的變形會(huì)影響后續(xù)桿件的拼裝，造成結(jié)構(gòu)竣工狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在殘余應(yīng)力。大跨度鋼結(jié)構(gòu)是超靜定結(jié)構(gòu)，對(duì)于超靜定結(jié)

5、構(gòu)而言，溫度變化不僅僅能夠引起結(jié)構(gòu)的變形，更重要的是能夠引起結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力。結(jié)構(gòu)在竣工時(shí)的溫度殘余應(yīng)力作為結(jié)構(gòu)服役的初始應(yīng)力狀態(tài)不容忽視，且在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該加以考慮。本文以全國631個(gè)氣象臺(tái)1951年以來的年最高溫度和最低溫度為樣本，統(tǒng)計(jì)得到了各個(gè)地區(qū)50年重現(xiàn)期的基本溫度，并與現(xiàn)行荷載規(guī)范中的基本溫度進(jìn)行了對(duì)比。考慮到風(fēng)荷載和溫度作用之間的相關(guān)性，本文根據(jù)全國各主要地區(qū)的風(fēng)速和溫度的歷史數(shù)據(jù)，通過實(shí)際天氣下與規(guī)范規(guī)定荷載組合下的響應(yīng)進(jìn)