試論高層建筑的結(jié)構(gòu)溫度問題

唐雨飛

摘要：隨著社會的不斷發(fā)展，高層建筑已經(jīng)成為城市化的標(biāo)志，但是在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工過程中，溫度影響是一個較大的問題。本文主要對高層建筑結(jié)構(gòu)溫度問題的影響因素進(jìn)行分析，并且重點討論了常見的高層建筑溫度結(jié)構(gòu)問題及其改善措施。

關(guān)鍵詞：高層建筑；溫度應(yīng)力；結(jié)構(gòu)溫度問題

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，世界人口數(shù)量在不斷增加，造成了十分嚴(yán)重的土地資源匱乏，所以在現(xiàn)代城市的建設(shè)和發(fā)展中，高層建筑越來越受歡迎。高層建筑的整體結(jié)構(gòu)是由墻體、抗力結(jié)構(gòu)、樓板等多個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所以溫度的變化會對整個建筑體系產(chǎn)生較大的影響，會一點點的影響建筑中的每一個結(jié)構(gòu)，所以必須重視高層建筑的結(jié)構(gòu)溫度問題。

1高層建筑結(jié)構(gòu)溫度問題的影響因素

通常情況下，高層建筑在施工的過程中會使用線性分布的方法來檢測結(jié)構(gòu)溫度的分布情況，但是對于不同類型、不同設(shè)計的建筑，溫度的作用也會存在一定的差異。比如，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑中，主要會受到季節(jié)溫差、日照溫差的影響而產(chǎn)生溫度問題。季節(jié)性溫差的影響是最長的，建筑會受到不同季節(jié)的影響而出現(xiàn)熱脹冷縮的問題，這樣對建筑的整體結(jié)構(gòu)會有很大的損傷。而晝夜溫差對施工過程的影響是最大的，所以，一般都需要將高層建筑的內(nèi)部設(shè)置成恒溫，必要的時候需要使用一些外部設(shè)備，避免溫差的影響。

1.1季節(jié)溫差

我國大多數(shù)的地區(qū)都會存在季節(jié)性溫差，而且這種溫差的變化時間是一個比較長的過程，變化十分的緩慢而且勻速。一般的高層建筑施工時間都比較長，可能會涉及到不同的季節(jié)，而且建筑施工的時間也不能確定，只有一個參考的設(shè)計方案，所以必須充分的考慮兩種不同的情況。比如在冬季進(jìn)行施工，那么最后的投入時間可能會在夏季，這樣的溫度變化一定會對建筑產(chǎn)生影響。

1.2日照溫差

日照溫差會受到大氣的溫度、太陽的輻射等多種因素的影響，所以很難進(jìn)行控制和預(yù)計。通常情況下，大氣的溫度會對建筑外墻的影響比較均勻，但是太陽的輻射的變化性比較強，而且建筑墻體的材料、部位等都會影響到其吸收太陽輻射的能力。所以，想要計算日照的溫度差，通常都需要假設(shè)陽面以及背陽面的結(jié)構(gòu)溫度是均勻的。

2高層建筑的結(jié)構(gòu)溫度問題及應(yīng)對措施

2.1混凝土結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力

在高層建筑的設(shè)計和施工過程中，混凝土是一種重要的材料，占有十分重要的作用，應(yīng)用也十分廣泛?；炷两ㄖ哂泻芎玫哪途眯?、能耗又比較低、而且十分容易加工，加上其可以很好的和鋼材結(jié)合，所以非常適合大規(guī)模的使用。但是混凝土結(jié)構(gòu)也有一些缺點，比如抗裂性能比較差、抗拉的程度十分低。因為水泥在水化的過程中會放出很多的水化熱，會提高溫度，當(dāng)其受到空氣的影響而結(jié)硬時，又會受到降溫的作用出現(xiàn)體積收縮的現(xiàn)象，這個過程會出現(xiàn)一定的拉應(yīng)力。另外，混凝土建筑結(jié)構(gòu)也十分容易受到外部溫度的影響，特別是長期在日照比較充足、溫度比較高的環(huán)境下，整體結(jié)構(gòu)比較容易被破壞，這也和混凝土結(jié)構(gòu)自身的性質(zhì)有十分大的關(guān)系。因為混凝土的導(dǎo)熱性能相對比較差，當(dāng)受到較高的外部溫度時會進(jìn)行熱能的交換，這個時候混凝土表面的溫度會快速的上升，但是其內(nèi)部的溫度卻不會有太大的變化，這時候就會出現(xiàn)內(nèi)外溫差的情況，形成一個較大的梯度。由于整個混凝土結(jié)構(gòu)的不同部位的溫度也不同，就會出現(xiàn)變形，再加上受到外部約束力，會使變形產(chǎn)生十分大的溫差應(yīng)力，會影響到混凝土的施工質(zhì)量。所以，在實際的施工過程中，必須控制外部的溫度，可以采用外部設(shè)備強行降低外部溫度，也可以選擇在夜晚氣溫比較低的時間進(jìn)行混凝土施工，最大程度的降低溫度問題。

2.2溫度內(nèi)力問題

高層建筑的溫度問題會涉及到很多的結(jié)構(gòu)，樓板就是其中一個。高層建筑中的樓板面積比較大、厚度小，所以對溫度會有很高的敏感性，尤其是屋面板，十分容易出現(xiàn)裂縫。一般情況下，樓板的溫度問題主要出現(xiàn)在底部的幾層和頂部的幾層。對于底部幾層的樓板，因為底部和基礎(chǔ)的位置比較近，所以樓板會受到框架梁的強約束力，會有很大的應(yīng)力。而頂部幾層則是因為建筑頂部的溫度變化比較大，會和內(nèi)部產(chǎn)生較大的約束作用。所以，在對樓板進(jìn)行計算時，可以使用更加符合實際情況的單元來作為模型，這樣可以減小誤差。而且在劃分單元時，應(yīng)該盡量的防止三角形單元和矩形單元之間的混用。

3小結(jié)

完善高層建筑的結(jié)構(gòu)溫度問題可以很好的提高建筑的安全性和可靠性，但是由于溫度變化具有不確定性，所以必須利用更加科學(xué)的方法，進(jìn)行更加準(zhǔn)確的測量。

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