砌体结构温度响应的有限元分析

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砌体结构因其具有投资节省、施工方便、就地取材等优势,已在多层住宅、学校、医院等建筑中得到了广泛应用,是我国建筑工程中量大面广的最常用的结构形式。但砌体结构在具有上述优点的同时,也存在抗拉与抗剪强度低等缺点,因此许多砌体结构建筑物在建设和使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝,这是一个相当普遍的问题,是一个长期困扰着建筑工程技术人员的难题,尤其是住宅商品化的今天,这个问题日益引起人们的关注。首先,本文在对建筑结构裂缝进行了分类的基础上,进一步分析了砖混结构温度裂缝控制原则,总结了各种温度应力的计算方法。利用有限元非线性分析法,以一建筑物为基本模型砌体结构进行温度效应计算,计算结果表明:温度变形总是遵循建筑底部变形较小,随着向建筑上部发展变形逐步增大,并在顶部达到位移极值的普遍规律。温度应力在墙体中的分布表现为两端大,中间小。其次,本文根据建筑物所处的正常和非正常两种工作环境状态,考虑四种工况分析模型建筑物的温度效应。第三,砌体结构的温度应力不仅与温差有关,还与结构的约束程度、结构的型式、尺寸等因素有关,本文通过改变影响参数逐一分析。并结合预应力砌体的工作原理对砌体顶层的部分构造柱施加预压应力,得出结论:施加预应力是有效的。最后,总结砌体常见的温度裂缝类型和国内外砌体规范的不同,结合本文的有限元分析结论,提出了关于温度裂缝的综合控制措施。同时,也为进一步研究结构在温度作用下的特性打下了良好的基础。
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