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温度作用对大型钢结构的影响很大。因太阳辐射引起结构升温的计算方法在我国规范中并无明确规定,温度作用的取值仍处于探索的阶段。本文结合广州枢纽新广州站子项目,对大型钢结构温度场特别是日照温度场以及温度效应等进行一些探索性的研究。
日照温度场是三种温度场中最复杂的一种。本文探讨结构日照温度场的计算模型,指出日照温度场的影响因素,总结日照温度场的计算方法并讨论其利弊。
本文以英国注册工程师协会(CIBSE)所核定的准入法为理论基础,探讨基于Ecotect日照温度场的分析方法,并运用Ecotect进行日照温度场的模拟研究,指出日照温度场各影响因素。这种基于Ecotect的日照温度场的分析方法在新广州站主站房大面积钢屋盖日照温度场分析中得到了应用。
本文对新广州站主站房钢结构屋盖日照温度效应进行研究,用结构分析软件SAP2000计算区域不均匀升温对结构的影响,且与常规的整体均匀升温进行比较。研究发现整体升温的温度作用计算方法是有缺陷的:日照辐射会引起结构的不均匀温度分布,只考虑年温差影响不能反映结构所经历的实际情况,且仅考虑整体均匀升温的方法不能反映结构最不利工况。而对于施工阶段,钢结构因太阳辐射所引起的温升比使用阶段更大,要引起足够的重视。
本文提出了温度作用最不利布置的概念,以解释整体升温的温度作用计算方法缺陷的原因。温度作用最不利布置如活荷载的最不利布置一般,有着本身的规律;与活荷载最不利布置相似,采用整体式涵盖的计算方法在某些杆件的内力与设计中并不起决定作用。由温度作用最不利布置的研究可得:只考虑年温差影响,采用整体升温的方法进行温度作用计算的结构,在遭遇日照温度场的时候,周边的杆件会偏于安全,而中间的杆件将偏于不安全。