裸露混凝土构件在大温差环境下的抗裂研究

摘要

混凝土以其较强抗压强度、可塑性强、廉价易得等优点得到越来越广泛地应用，混凝土的开裂问题受到越来越多的重视。在目前的混凝土裂缝问题研究中，更多的是研究其受直接、间接、疲劳荷载作用的开裂情况，对于温度方面的讨论也更多侧重于大体积混凝土的水化热裂缝或特殊情况下（如火灾）的温度裂缝，没有考虑民居混凝土受环境温度突变（例如寒潮、日晒等）的应力变化，本文是以环境角度出发，由温差巨大地区的一日24h温度入手，进行有限元热——应力模拟分析，这是与以往论文所不同的地方，也是选题创新点所在。
　　本文首先从多环境因素层面介绍了混凝土温度裂缝的种类、开裂机理及开裂形态，论证了在进行混凝土承载力设计时，必须要考虑环境温度变化对其的影响。随后详细推导了混凝土的热力学理论、温度场方程及计算所使用的有限元方法。
　　文章主体部分是针对北方城市的某一栋混凝土住宅结构取计算模型，将较大的室外温度变化加载到外墙板单元，室内温度保持为一恒定值，并考虑太阳辐射热量对构件的影响，用ANSYS软件热——应力耦合场模拟分析素混凝土，得出其温度场及温度应力、应变场的变化规律。随后由理论公式计算得出合理配筋方案，将中午温差最大时刻的应变当做位移荷载加到结构上，并取符合荷载要求不同配筋率的钢筋混凝土载入 ANSYS软件进行整体弥散式建模，最后将理论结果与实际工程作对比分析。
　　在文章最后，针对环境温度变化因素，总结了对于不同部位的混凝土构件，要采取不同的工程措施来控制温度裂缝，为日后结构人员的配筋设计提供参考建议。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外相关研究现状

1.3不同因素作用下混凝土构件的开裂机理

1.4研究思路与内容

第二章 温度理论与有限元理论

2.1热力学原理

2.2温度相关混凝土参数

2.3温度场的基本理论

2.4混凝土的温度应力理论

2.5热传导方程的定解条件

2.6温度场求解方法

2.7混凝土屋面板受太阳辐射的温度效应

2.8出现温度裂缝的判据

第三章 基于ANSYS的温度裂缝模拟与分析

3.1 ANSYS热分析简介

3.2 ANSYS热分析过程

3.3环境温度下混凝土结构的ANSYS分析实例

3.4模型求解与分析

3.5本章小结

第四章 考虑钢筋作用的温度裂缝模拟分析

4.1 配筋对混凝土温差裂缝的影响

4.2 考虑钢筋的ANSYS有限元模型建立

4.3 ANSYS模型计算结果分析

4.4 温度裂缝、温度应力控制措施

4.5 本章小结

结论与展望

主要结论

展望

参考文献

致谢