某单位行政办公楼温度作用效应的分析 1.工程概况 该行政办公楼由主楼、左配楼及右配楼三幢建筑组成，无地下室。主楼用连廊与左配楼、右配楼加以连接，形成一建筑组群。总建筑面积，万平方米，占地面积7300平方米。建筑组合平面如下图示。 主楼地上十一层，房屋建筑高度米，建筑面积22873平方米，建筑物长米，宽米，一层、二层层高米，标准层层高米。平面主要柱网尺寸米×(++)米。 左配楼地上七层，房屋建筑高度米，裙房三层，裙房建筑高度米，建筑面积10406平方米，建筑物长米，宽米，一层、二层层高米，标准层层高米。平面主要柱网尺寸米×米。 右配楼地上四层，房屋建筑高度米，建筑面积9311平方米，右配楼建筑物长米，宽米，一层、二层层高米，三层层高米，夹层层高米。平面主要柱网尺寸米×米。 连廊为地上三层，层高依次为米、米、米，房屋建筑高度米，分左、右连廊，建筑总面积644平方米。 拟建场地位于陕西省榆神工业区清水煤化学工业园内，地处陕北黄土丘陵向毛乌素沙漠过渡地带，地势西北高、东南低。建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为，设计地震分组第一组，建筑场地类别为Ⅲ类，场地卓越周期为，最大冻结深度为米，标准冻结深度为米。 拟建建筑所在地为半干旱大陆性季风气候，主要气象条件如下： 1）气温 最热月平均气温： ℃（7月份）
最热月平均最高气温： ℃（7月份14时） 最冷月平均气温： ℃（1月份） 最冷月平均最低气温： ℃（1月份） 年平均气温： ℃ 极端最高气温： 39 ℃ (2005年6月) 极端最低气温： ℃ (1954年12月) 年平均严寒日数（气温低于－10℃日数） 天 各月平均最低气温（1986年～2005年） 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均最低气温 （℃） 2）风 冬季主导风向： 北西北 (1月) 夏季主导风向： 南东南 (7月) 基本风压： kN/m2（50年一遇） 3）降雪 最大积雪深度： 16 cm（1987年） 基本雪压： kN/m2（50年一遇） 2.温度作用效应的确定 本工程主楼和右配楼均为超长结构，结构设计中应考虑温度作用的影响，左配楼结构设计时将三层裙楼与七层主体结构用变形缝分开，变形缝净宽100，兼具抗震缝和伸缩缝的作用，因此对左配楼可不进行温度作用效应分析，仅从构造上采取加强措施。 温度对结构构件的作用效应以均匀温度场变化来考虑，温度作用标准值根据结构设计的工况按下列规定确定： 对结构最大温升的工况，温度作用标准值按下式计算： ΔTk = Ts,max −T0,min 式中 T s,max、 T 0,min——结构最高平均温度和结构最低初始温度； 对结构最大温降的工况，温度作用标准值按下式计算： ΔTk = Ts,min −T0,max 式中 T s,min、T0, max ——结构最低平均温度和结构最高初始温度。 结构的最高初始温度T0,max 和最低初始温度T0,min近似按下式计算： T0,min=+，T0,max=+ 基本气温Tmax 和Tmin 分别取当地最高月平均气温和最低月平均气温。对本工程，Tmax=℃，Tmin=℃，T0,min=℃，T0,max=℃。 结构的最高平均温度T s,max和结构最低平均温度T s,min对暴露于室外环境中的结构，T s,max=℃，T s,min=℃。
对结构最大温升的工况，温度作用标准值为： ΔTk = Ts,max −T0,min=℃ 对结构最大温降的工况，温度作用标准值为： ΔTk = Ts,min −T0,max=℃ 对室内环境中的结构，结构的最高平均温度T s,max和结构最低平均温度T s,min按室内外环境温度的平均值近似计算，。室内环境温度，，夏季可近似取20℃，冬季可近似取25℃，T s,max=℃， T s,min=℃。 对结构最大温升的工况，温度作用标准值为： ΔTk = Ts,max −T0,min=℃ 对结构最大温降的工况，温度作用标准值为： ΔTk = Ts,min −T0,max=℃ 因此，对处于室外环境中的结构，温度作用标准值对结构最大温升工况近似取20℃，对结构最大温降的工况，近似取-20℃；对室内环境中的结构，温度作用标准值对结构最大温升工况近似取20℃，对结构最大温降的工况，近似取-6℃。 结构计算中，温度作用的荷载的分项系数取，组合值系数可取，频遇值系数可取，准永久值系数可取0。 3.温度作用效应下结构的受力特点 温度作用效应的分析采用中国建筑科学研究院编制的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE和复杂多、高层建筑结构分析与设计软件PMSAP分别进行。因SATWE软件的计算结果异常，以PMSAP的计算结果为依据考虑温度作用对结构的影响。下面以右配楼的计算结果为例说明温度作用效应下结构的受力特点。 右配楼各层平面如图2～图4所示，二层、三层平面相近，板厚大部分为110，夹层平面上开有两个大洞，板厚150，屋面平面上有一大洞，板厚120和150。图中斜线区格为楼梯部位，分析时楼梯间板厚为零。 图5和图6为纵向边框架（22轴）和横向边框架（A轴）在室内环境时最大温升工况下的轴力、剪力和弯矩图。从内力图可以看出最大温升工况时温度作用效应有以下特点： （1）框架梁的剪力非常小，与其它荷载效应产生的剪力相比和以忽略不记，框架柱的剪力相较框架梁来讲要大得多，不能忽略不计。同一层，框架梁和框架柱的剪力从平面中部中分线位置向平面两端逐渐增大，到边柱达到最大，不同层间，从底层往顶层，梁、柱剪力是底层最大，顶层次之，从底层和顶层向中间层逐渐减小； （2）框架梁、柱的轴力均较大，设计中应予以考虑。同一层，梁轴力在平面中部中分线附近最大，由中部向平面两端逐渐减小，柱轴力在平面中部中分线处最小，由中部向平面两端逐渐增大，边柱轴大达到最大；不同层间，从底层往顶层，梁、柱轴力是底层最大，顶层次之，从底层和顶层向中间层逐渐减小； （3）框架梁、柱的弯矩也较大，设计中应予以考虑。同一层，框架梁、柱的弯矩从平面中部中分线位置向平面两端逐渐增大，到边梁和边柱达到最大，不同层间，从底层往顶层，梁、柱弯矩是底层最大，顶层次之，从底层和顶层向中间层逐渐减小；
图2：二层、三层平面示意图
图3：夹层平面示意图
图4：屋面平面示意图
图6;22轴框架内力图 （4）对室内环境最大温降工况，框架梁、柱的内力的特点基本一直，只是内力的方向不同罢了。从建筑结构整体来看，在温度作用效应下，不同层间，建筑底层梁、柱的内力最大，顶层次之，从底层和顶层向中间层逐渐减小；同一层间，梁、柱剪力和弯矩及柱轴力由边部向建筑结构平面中分线处逐渐减小，梁轴力与次反；建筑结构转角部位梁、柱的内力最大，特别是底层和顶层转角部位的梁、柱在设计中应采取加强措施。
图7：A轴框架内力图
（5）板在温度作用下的应力分不特点为，同一层内，建筑结构的边部和端部部位应力大，中间应力小，不同层间，顶层最大，底层次之，从底层和顶层往中间层逐渐减小。 4针对温度作用效应采取的主要设计措施 温度气候作用对建筑结构的影响比较复杂。实际上，不同楼层，同一楼层的不同位置，温度场的变化在设计阶段难以定量确定，采用均匀温度场的变化来考虑温度气候作用对建筑结构的影响，根据结构构件内力分布的特点，有针对性地采取设计措施，减轻由于温度变化对结构产生的不利影响。 对主楼和左配楼，采取的设计措施主要如下： （1）在建筑结构平面的适当位置设置温度后浇带，主楼根据平面特点在建筑结构平面中部设两道后浇带，在施工期间将结构从下到上分为相对独立的三段，每段长度控制在30米左右，左配楼在平面中部设一道后浇带，在施工期间将结构从下到上，分为相对独立的二段，每段长度控制在30米左右。后浇带要求在主体结构封顶后由下到上逐层浇捣混凝土，后浇带混凝土的最短浇注时间自缝两侧混凝土浇完之日算起不小于42天。浇注前必须将带内浮渣及杂物清理干净，用清水冲洗干净，应采用比原混凝土强度等级高一级的微膨胀混凝土捣实，并加强养护； （2）对主楼和左、右配楼，采用低收缩混凝土材料，添加抗裂剂，并应采取加强施工养护的措施，减轻结构因温度应力而产生的有害裂缝； （3）屋面板板面设置通长温度抗裂钢筋，其每一方向配筋不小于 8@200,对主楼和左配楼其它层楼板，板面无通常钢筋的部位设温度抗裂钢筋网，配筋为6@200,钢筋网与支座处的板面受力钢筋按受拉搭接，搭接长度为300； （4）对所有楼面梁和框架柱的纵向受力配筋适当加大，加强边框架梁、柱的纵向配筋，特别要加强角柱、顶层和底层框架梁、柱的纵向配筋； （5）对所有楼面梁的侧向构造钢筋适当加大，侧向构造钢筋采用HRB400级钢筋，端部按受拉锚固； （6）在后浇带处，梁、板钢筋适当加强。
