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某超长地下室混凝土结构温度应力计算分析

发表时间：2021/9/3 来源：《建筑科技》2021年9月中作者：赵然王凯威

[导读] 采用Midas软件分析沈阳浑南新城上深南地块项目地下室混凝土结构温度应力，按照施工阶段进行结构温度场分析、结构收缩变形分析，并按照温度场分析的结果与考虑各种效应组合的较大值进行结构设计。

中冶沈勘工程技术有限公司赵然王凯威沈阳 110167

摘要：采用Midas软件分析沈阳浑南新城上深南地块项目地下室混凝土结构温度应力，按照施工阶段进行结构温度场分析、结构收缩变形分析，并按照温度场分析的结果与考虑各种效应组合的较大值进行结构设计。
关键词：超长地下室混凝土结构顶板；温度应力；预应力
中图分类号：    TU378.4         文献标识码：A
文章编号：
        1、工程概况
        浑南新城上深南地块项目，建设地点位于沈阳市浑南新区。本工程总用地110633平方米，呈矩形，本工程地下室长约255米，宽约252m，地上有18栋高层住宅，地下室顶板上的覆土厚度为1.5m。地下室为1层，层高3.7m,采用板柱结构，柱网尺寸8.4m×8.4m，柱截面尺寸为700×700；地下室顶板采用带柱帽的无梁楼盖，人防区板厚为500mm，非人防区板厚360mm；地下室外墙墙厚为350mm。高层住宅为剪力墙结构，本工程高层住宅采用筏板基础，地下室车库部分采用柱下独立基础加防水板。按规范要求设置多道膨胀加强带，沿住宅楼周边均设有沉降后浇带。
        2温度作用取值
        2.1季节温差
        《建筑结构荷载规范》GB5009-2012附录E规定沈阳最低气温-24℃，最高气温33℃。
        2.2补偿收缩混凝土膨胀当量温差的确定
        补偿混凝土的膨胀当量温差取值?T’’=50C，仅用于补偿混凝土的收缩当量。
        3温度作用效应的分析与验算
        根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）温度作用效应的组合值系数取0.6，可变荷载的分项系数取1.4。在本工程的验算中，松弛系数取值0.3。
        3.1地下室顶板温度应力分析
        施工阶段，非人防区域，X方向的温度应力较大区域的应力为1.7MPa，Y方向的温度应力较大区域应力为1.5MPa。
        3.1.1荷载取值
        1.恒载
        ⑴ 1500厚种植土重量：
               18×1.5=27kN/m2
        ⑵ 360厚钢筋混凝土楼板：
               25×0.36=9 kN/m2
        恒荷载标准值：36 kN/m2
        2.施工阶段活荷载标准值：4 kN/m2
        3.荷载基本组合设计值：
        无粘结预应力钢筋的有效应力：
        初步自定义普通钢筋面积As=540mm2/m(即板的配筋率ρ=0.15%)
        εo=（σpe*Ap+fy As）/fc*b*hp
        =(1860×0.7×0.75×140×2.5+360×540)/(16.7×1000×(360-40))=0.100
        σp=(240-335ε0)(0.45+5.5h/l0)
        =(240-335×0.152)×(0.45 + 5.5×360/8400)=141.6N/mm2
        σpu=σpe+△σp=1860×0.7×0.75+141.6=1118.1N/ mm2
        跨中板带跨中处板底实配钢筋为14@150，As=1027mm2/m>850mm2/m。实配配筋满足考虑温度效应组合后的配筋要求。
        3.2 地下室外墙温度应力分析与验算
        施工阶段，地下室外墙沿墙长方向的温度应力σT=1.5MPa。
        实配钢筋12@150满足要求。
        3.3地下室框架柱温度作用效应分析与验算
        3.3.1地下室框架柱温度作用效应分析
        由降温工况下，框架柱柱脚绕X轴的最大弯矩为144.7kN·m，对应的柱顶位移为0.622mm, 层间位移角为1/5948;框架柱柱脚绕Y轴的最大弯矩为264.1 kN·m，对应的柱顶位移为1.724mm, 层间位移角为1/2146。
        3.3.2地下室框架柱的配筋验算
        框架柱绕X轴弯矩所对应柱侧所需配筋为面积：

        实配钢筋425，As=1960 mm2
        柱实配钢筋满足要求。
        实配钢筋425，As=1960 mm2
        柱实配钢筋满足要求。
        4结论
        通过Midas软件对沈阳浑南新城上深南地块项目地下室混凝土结构温度应力分析，根据结果验算了地下室顶板，地下室外墙和地下室框架柱的配筋。该工程2013年已经建成，至今在使用中未出现问题。
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制的综合方法[J].施工技术,2000(05):5-9.
[2]赵然,浑南新城上深南地块项目地下室超长论证报告[R]. 中国建筑东北设计研究院有限公司,2013,1-16.
作者简介：赵然(1970-)，高级工程师，一级注册结构工程师，现主要从事建筑结构设计。
通讯作者简介：王凯威(1995-)，工学硕士，现主要从事岩土工程施工。