專(zhuān)利名稱(chēng)：地上地下雙向超長(zhǎng)混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑工程領(lǐng)域，特別是涉及地上地下雙向超長(zhǎng)混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2010)規(guī)定普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大設(shè)置間距為55m(框架結(jié)構(gòu))、45m(剪力墻結(jié)構(gòu))。照此規(guī)定，對(duì)于一些大型超長(zhǎng)建筑，伸縮縫的設(shè)置道數(shù)就會(huì)大大增加，給建筑物的使用功能、立面造型、防水、防風(fēng)、抗震以及保溫帶來(lái)許多困難。超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)縫設(shè)計(jì)就是對(duì)長(zhǎng)度超過(guò)規(guī)范要求設(shè)置伸縮縫規(guī)定的建筑物， 進(jìn)行不設(shè)置任何形式永久縫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的主要原因有三種情況外荷載直接作用超過(guò)極限狀態(tài)應(yīng)力引起的裂縫；由外荷載作用和結(jié)構(gòu)剛度變化、結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫；由溫度變化、收縮或膨脹、不均勻沉降等因素引起的變形裂縫。而最后一種情況是進(jìn)行地上地下雙向超長(zhǎng)混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)的主要控制因素。長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)于溫度作用對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的使用所帶來(lái)的不利影響已有了不同程度的了解，在大量的工程實(shí)踐中，通過(guò)采取一定的技術(shù)措施從宏觀上來(lái)控制或減少了溫度對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。例如設(shè)置溫度伸縮縫在建筑物的長(zhǎng)度上進(jìn)行區(qū)分，使得一定長(zhǎng)度區(qū)段內(nèi)的溫度變形引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力控制在允許的范圍內(nèi)；采用可靠的保溫隔熱措施來(lái)提高傳導(dǎo)過(guò)程中的熱阻，盡可能地減少大氣環(huán)境溫度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響；通過(guò)添加膨脹劑，減少混凝土施工過(guò)程中的收縮裂縫等等。但由于以前國(guó)內(nèi)對(duì)大型超長(zhǎng)建筑物采用的方法多是定性的，而不是定量的，缺少計(jì)算依據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料，往往靠經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，所以在實(shí)際的工程中也出現(xiàn)了不少的施工質(zhì)量問(wèn)題，造成了地下室滲漏與填充墻體的開(kāi)裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種地上地下雙向超長(zhǎng)混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)方法，由單一的結(jié)構(gòu)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向從混凝土外加劑、建筑材料的導(dǎo)熱計(jì)算到結(jié)構(gòu)整體的溫度場(chǎng)的內(nèi)力計(jì)算以及構(gòu)造措施的全過(guò)程控制設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
地上地下雙向超長(zhǎng)混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)方法，該方法采用ANSYS、ABAQUS, SAP2000、PMSAP 國(guó)內(nèi)外大型有限元程序進(jìn)行計(jì)算分析，并根據(jù)實(shí)際工程實(shí)測(cè)的室內(nèi)外溫度資料應(yīng)用到計(jì)算中，其步驟如下
a.先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的地區(qū)周平均溫度或月平均溫度作為超長(zhǎng)混凝土計(jì)算的基礎(chǔ)溫度值如圖2，然后計(jì)算出考慮混凝土材料因素影響的當(dāng)量溫度，將二者疊加后作為超長(zhǎng)混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)的最低溫度；
b.根據(jù)預(yù)計(jì)的混凝土澆筑時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)溫度，計(jì)算出混凝土收縮的最大溫差，據(jù)此采用 ANSYS、ABAQUS、SAP2000、PMSAP國(guó)內(nèi)外大型有限元程序進(jìn)行計(jì)算分析，找出建筑物各個(gè)樓層溫度作用下的影響部位，分別考察柱、梁、板的應(yīng)力大小并計(jì)算出溫度作用下的鋼筋用量， 將該鋼筋用量在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行綜合考慮，使受力狀態(tài)下的柱、梁、板鋼筋滿(mǎn)足規(guī)范要求；
c.根據(jù)建筑物個(gè)體的條件，在設(shè)計(jì)中給出后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶的劃分以及采用的抗裂防水劑、膨脹劑的限值膨脹率構(gòu)造措施，并在施工之前做好向施工單位技術(shù)交底工作。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是
1.可以避免因?yàn)樵O(shè)置伸縮縫之后，多設(shè)的一排框架柱與梁，滿(mǎn)足建筑物的使用功能整體性要求并增加了使用面積，同時(shí)加快施工了速度；
2.可以克服設(shè)置變形縫可能帶來(lái)的耐久性、耐火性、水密性和維修等方面產(chǎn)生的問(wèn)題和引起的建筑物缺陷；
3.可以避免變形縫之間的結(jié)構(gòu)單元因剛心與質(zhì)心不重合而引起的超過(guò)規(guī)范限值要求的地震扭轉(zhuǎn)破壞效應(yīng)；
4.可以克服設(shè)縫之后給設(shè)備管線(xiàn)的布設(shè)帶來(lái)的困難。


圖1為某實(shí)際工程的室內(nèi)外各層溫度測(cè)點(diǎn)布置圖2 圖25為某實(shí)際工程的室內(nèi)外各層實(shí)測(cè)的日溫度變化資料； 其中
圖2為地下三層測(cè)點(diǎn)1與測(cè)點(diǎn)A溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖3為地下三層測(cè)點(diǎn)2與測(cè)點(diǎn)B溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖4為地下三層測(cè)點(diǎn)3與測(cè)點(diǎn)C溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖5為地下三層測(cè)點(diǎn)4與測(cè)點(diǎn)D溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖6為地下二層測(cè)點(diǎn)1與測(cè)點(diǎn)A溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖7為地下二層測(cè)點(diǎn)2與測(cè)點(diǎn)B溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖8為地下二層測(cè)點(diǎn)3與測(cè)點(diǎn)C溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖9為地下二層測(cè)點(diǎn)4與測(cè)點(diǎn)D溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖10為地下一層測(cè)點(diǎn)1與測(cè)點(diǎn)A溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖11為地下一層測(cè)點(diǎn)2與測(cè)點(diǎn)B溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖12為地下一層測(cè)點(diǎn)3與測(cè)點(diǎn)C溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖13為地下一層測(cè)點(diǎn)4與測(cè)點(diǎn)D溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖14為一層測(cè)點(diǎn)1與測(cè)點(diǎn)A溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖15為一層測(cè)點(diǎn)2與測(cè)點(diǎn)B溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖16為一層測(cè)點(diǎn)3與測(cè)點(diǎn)C溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖17為一層測(cè)點(diǎn)4與測(cè)點(diǎn)D溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖18為二層測(cè)點(diǎn)1與測(cè)點(diǎn)A溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖19為二層測(cè)點(diǎn)2與測(cè)點(diǎn)B溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖20為二層測(cè)點(diǎn)3與測(cè)點(diǎn)C溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖21為二層測(cè)點(diǎn)4與測(cè)點(diǎn)D溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖22為三層測(cè)點(diǎn)1與測(cè)點(diǎn)A溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖23為三層測(cè)點(diǎn)2與測(cè)點(diǎn)B溫度變化曲線(xiàn)圖；圖24為三層測(cè)點(diǎn)3與測(cè)點(diǎn)C溫度變化曲線(xiàn)圖； 圖25為三層測(cè)點(diǎn)4與測(cè)點(diǎn)D溫度變化曲線(xiàn)圖26為根據(jù)某實(shí)際工程的室內(nèi)外實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)的周平均溫度與月平均溫度曲線(xiàn)圖。注本發(fā)明的附圖為狀態(tài)的分析示意圖，圖中文字或圖像不清晰并不影響對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的理解。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1為某工程的室內(nèi)外溫度測(cè)點(diǎn)布置曲線(xiàn)圖； 說(shuō)明1 4號(hào)測(cè)點(diǎn)為室內(nèi)測(cè)點(diǎn)，A^D測(cè)點(diǎn)為室外測(cè)點(diǎn)。為了確保建筑物在各種荷載組合下的安全和正常使用，本發(fā)明對(duì)沈陽(yáng)地區(qū)地上地下雙向超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)采用由定性的構(gòu)造措施轉(zhuǎn)向定量的計(jì)算分析，由單一的結(jié)構(gòu)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向從混凝土外加劑、建筑材料的導(dǎo)熱計(jì)算到結(jié)構(gòu)整體的溫度場(chǎng)的內(nèi)力計(jì)算以及構(gòu)造措施的全過(guò)程控制，同時(shí)，考慮到沈陽(yáng)地區(qū)室內(nèi)外溫度的特點(diǎn)，對(duì)一個(gè)地上地下雙向超長(zhǎng)的實(shí)際工程進(jìn)行了近兩年的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，見(jiàn)圖1，首次取得了沈陽(yáng)地區(qū)的超長(zhǎng)混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)的地上地下的每天的溫度圖表，見(jiàn)圖2 圖25，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析得到了近兩年的日、周和月平均溫度，見(jiàn)圖26。
本發(fā)明采用ANSYS、ABAQUS、SAP2000、PMSAP等國(guó)內(nèi)外大型有限元程序進(jìn)行精確的計(jì)算分析，并將在沈陽(yáng)地區(qū)根據(jù)實(shí)際工程實(shí)測(cè)的室內(nèi)外溫度資料應(yīng)用到計(jì)算中。1.先將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的沈陽(yáng)地區(qū)的周平均溫度或月平均溫度作為超長(zhǎng)混凝土計(jì)算的基礎(chǔ)溫度值圖2，然后計(jì)算出考慮混凝土材料因素影響的當(dāng)量溫度，將二者疊加后作為超長(zhǎng)混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)的最低溫度。2.根據(jù)預(yù)計(jì)的混凝土澆筑時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)溫度，計(jì)算出混凝土收縮的最大溫差，據(jù)此采用ANSYS、ABAQUS, SAP2000、PMSAP等國(guó)內(nèi)外大型有限元程序進(jìn)行精確的計(jì)算分析，找出建筑物各個(gè)樓層溫度作用下較大的影響部位，分別考察柱、梁、板的應(yīng)力大小并計(jì)算出溫度作用下的鋼筋用量，將該鋼筋用量在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行綜合考慮，保證受力狀態(tài)下的柱、梁、板鋼筋滿(mǎn)足規(guī)范要求。3.此外，根據(jù)建筑物個(gè)體的條件，在設(shè)計(jì)中給出后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶的劃分以及采用的抗裂防水劑、膨脹劑的限值膨脹率等構(gòu)造措施，并在施工之前做好向施工單位技術(shù)交底工作。本發(fā)明中關(guān)于混凝土梁、板、柱及后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶的設(shè)計(jì)可按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010 - 2010)執(zhí)行；采用的抗裂防水劑、膨脹劑應(yīng)符合《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB50119 - 2003)的要求。
權(quán)利要求
1.地上地下雙向超長(zhǎng)混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該方法采用ANSYS、ABAQUS, SAP2000、PMSAP國(guó)內(nèi)外大型有限元程序進(jìn)行計(jì)算分析，并根據(jù)實(shí)際工程實(shí)測(cè)的室內(nèi)外溫度資料應(yīng)用到計(jì)算中，其步驟如下a.先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的地區(qū)周平均溫度或月平均溫度作為超長(zhǎng)混凝土計(jì)算的基礎(chǔ)溫度值，然后計(jì)算出考慮混凝土材料因素影響的當(dāng)量溫度，將二者疊加后作為超長(zhǎng)混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)的最低溫度；b.根據(jù)預(yù)計(jì)的混凝土澆筑時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)溫度，計(jì)算出混凝土收縮的最大溫差，據(jù)此采用 ANSYS、ABAQUS、SAP2000、PMSAP國(guó)內(nèi)外大型有限元程序進(jìn)行計(jì)算分析，找出建筑物各個(gè)樓層溫度作用下的影響部位，分別考察柱、梁、板的應(yīng)力大小并計(jì)算出溫度作用下的鋼筋用量， 將該鋼筋用量在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行綜合考慮，使受力狀態(tài)下的柱、梁、板鋼筋滿(mǎn)足規(guī)范要求；c.根據(jù)建筑物個(gè)體的條件，在設(shè)計(jì)中給出后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶的劃分以及采用的抗裂防水劑、膨脹劑的限值膨脹率構(gòu)造措施，并在施工之前做好向施工單位技術(shù)交底工作。
全文摘要
地上地下雙向超長(zhǎng)混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)方法，屬于建筑工程領(lǐng)域。其特征在于，該方法采用ANSYS、ABAQUS、SAP2000、PMSAP國(guó)內(nèi)外大型有限元程序進(jìn)行計(jì)算分析，并根據(jù)實(shí)際工程實(shí)測(cè)的室內(nèi)外溫度資料應(yīng)用到計(jì)算中，實(shí)測(cè)地區(qū)平均溫度；計(jì)算出混凝土收縮的最大溫差；根據(jù)建筑物個(gè)體的條件，設(shè)計(jì)中給出后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶的劃分以及采用的抗裂防水劑、膨脹劑的限值膨脹率，本發(fā)明成功解決了地上地下雙向超長(zhǎng)混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)的難題，滿(mǎn)足了建筑物的使用功能整體性要求并增加了使用面積，同時(shí)加快了施工速度；克服設(shè)置變形縫可能帶來(lái)的耐久性、耐火性、水密性和維修等方面產(chǎn)生的問(wèn)題和引起的建筑物缺陷；給設(shè)備管線(xiàn)的布設(shè)帶來(lái)了方便。
文檔編號(hào)E04B1/16GK102433930SQ20111024667
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者呂延超, 董志峰, 陳勇, 陳鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司