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2012注册建筑师考试内容指导之地下室墙板环境温度应力有限元(1)

www.zige365.com 2011-10-21 10:43:14 点击:发送给好友 和学友门交流一下 收藏到我的会员中心

建立地下室墙板有限元模型,并且地下室外墙四周和底板底部受到土壤的弹性约束,研究了在气候变化下地下室外墙和底板引起的温度应力。通过有限元分析,绘制出气候变化过程中温度应力的分布情况,以及定性的总结出温度应力随墙体长度和底板厚度变化的规律。

1概述

本文通过用有限元程序对墙板的环境温度效应进行线弹性分析,计算在最不利温差下的墙板温度效应。施加温度时暂不考虑混凝土的干缩对地下室墙板产生的收缩应力的影响,只考虑气温骤降情况下产生的室内外最不利温差时墙板产生的温度应力。并通过有限元分析得出了墙板环境温度应力的变化规律。

2基本假定

由于混凝土变形问题的复杂性,完全模拟真实的情况是不可能的,因此在误差允许的范围内对真实的情况进行适当的简化和设置合理的假设条件,并在其基础上求解,得到在简化状态下的近似解答。

2.1在研究中认为墙体混凝土已经“成熟”,弹性模量不再随时间而变化,同时混凝土强度也已达到设计强度,材料的特性不随温度而改变;同时认为结构地基已稳定,不出现不均匀的沉降;墙体上除有“温度荷载”(环境温度变化)作用外不存在混凝土收缩当量温差。

2.2本文所研究墙体所处的具体工况为:内、外墙面无粉刷、无保温层;墙外为自然通风状态,墙内无任何调温设备。

2.3叠加原理仍然有效,材料遵循虎克定律。认为温度变形很小,结构构件仍处于弹性阶段,可应用叠加原理。

3基本参数

混凝土配合比不同,其热力学性能也不同。本文中采用C40混凝土,混凝土抗拉强度标准值为ftk=2.39N/m㎡。混凝土热膨胀系数为1×10-5/℃,比热0.97kJ/kg℃,导热系数192kJ/(m.d.℃),导温系数0.0034㎡/d,密度2400kg/m3,泊松比0.2,弹性模量3.25×104N/m㎡;土壤的比热1.01kJ/kg℃,导热系数80.35kJ/(m.d.℃),密度1800kg/m3,泊松比0.35,弹性模量30N/m㎡。

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