超高层建筑大体积混凝土基础温度与温度裂缝控制分析

摘要

近些年来，大体积混凝土底板已经在建筑领域中被广泛的应用着。混凝土底板拉应力产生的原因是:由于内外温差而产生的应力;然而混凝土的收缩变形受到土的约束时，拉应力也会产生。而裂缝的产生与应力的关系是需要混凝土底板产生的拉应力超过了其同龄期的极限抗拉强度继而产生裂缝。然而裂缝的产生，会影响到建筑结构的整体性、防水性和耐久性，所以混凝土的裂缝问题作为困扰已经很长时间了。建筑结构的破坏以及倒塌是由混凝土裂缝逐渐演变来的，裂缝的扩展是建筑结构破坏的初始阶段，并且部分的承载力也可能会被削弱。此外，结构的裂缝也会造成如面层脱落，钢筋锈蚀，加剧冻融循环，混凝土碳化等情况，从而降低了结构的耐久性。
　　 在大体积混凝土结构的广泛应用的同时，大体积混凝土的温度应力场的计算或控制已经成为土木工程的重点的研究方向之一。然而，在实际工程中很难准确得到大体积混凝土温度应力的解析解，是因为其分布比较复杂，影响因素也很多。然而在飞速发展的计算机技术和数值方法的现代，很多计算方法已经应用于大体积混凝土温度应力的仿真技术，其中有限单元法是应用最为广泛的。
　　 本文主要是以一个实际的超高层建筑工程的大体积混凝土温度监测（在工程现场埋设了温度传感器，然后通过混凝土温度测试仪读取温度数据）为背景，结合非线性有限元分析，一方面通过数据来分析在施工期内混凝土的实际温度场变化的规律，之后通过工程上的温度应力简化计算分析了该工程的混凝土温度裂缝控制措施是可行的;接着又在实测数据的基础上，用ANSYS有限元计算软件，对工程现场核心筒区域的混凝土温度场进行了数值模拟，对混凝土龄期内的温度场变化情况进行了分析，并对比分析模拟数据和实测的温度结果，而模拟的数据和实际情况是基本相符的，那么由此可得通过有限元模拟混凝土温度场而进行温度预测和分析是可行的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 关于大体积混凝土

1．1．2 民用建筑大体积混凝土的特点

1．2 研究现状

1．3 论文的主要研究内容以及结构

1．4 本文的研究意义

2 大体积混凝土温度裂缝产生的机理以及影响因素

2．1 大体积混凝土温度裂缝的概念

2．2 大体积混凝土温度裂缝产生的机理

2．3 大体积混凝土温度裂缝的成因

2．4 大体积混凝土温度裂缝产生的一些影响因素

2．4．1 水泥水化热

2．4．2 变形约束

2．4．3 混凝土的收缩

2．4．4 外界气温变化影晌

2．5 本章小结

3 大体积混凝土温度裂缝控制措施探讨

3．1 大体积混凝土温度裂缝的主要控制措施

3．1．1 设计措施

3．1．2 施工措施

3．1．3 监测措施

3．2 基于实际大体积混凝土筏板基础温控措施分析

3．2．1 工程基本情况

3．2．2 筏板基础大体积混凝土的温度控制措施

3．3 本章小结

4 大体积混凝土温度经验计算与温控数据分析

4．1 大体积混凝土温度的组成和变化规律

4．2 温度及温度应力工程算法

4．2．1 大体积混凝土拌合温度计算

4．2．2 大体积混凝土浇筑温度计算

4．2．3 混凝土的最终绝热温升

4．2．4 底板混凝土温度计算

4．2．5 底板混凝土温度应力计算

4．3 筏板基础实测数据记录和分析

4．3．1 温度的现场监测

4．3．2 实际测点温度-时间曲线与数据分析

4．4 本章小结

5 大体积混凝土有限元模拟分析

5．1 温度场概述

5．1．1 温度场的基本概念

5．2 热传导理论

5．2．1 热传导微分方程

5．2．2 初始条件和边界条件

5．3 温度应力概述

5．3．1 大体积混凝土温度应力的类型及特点

5．3．2 影响大体积混凝土温度应力的因素

5．4 大体积混凝土温度应力有限元理论分析

5．4．1 大体积混凝土温度应力热弹性理论分析

5．4．2 大体积混凝土温度应力热弹塑性理论分析

5．5 大体积混凝土底板有限元程序数值模拟分析

5．5．1 概述

5．5．2 计算对象选取及网格划分

5．5．3 边界及初始条件

5．5．4 计算结果分析

5．6 本章小结

6 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果