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【摘 要】本文通过结合大底盘结构设计实例，分析温度及其徐变下大底盘结构的受力影响；分析结果表明，对于平面尺寸很大的大底盘结构而言，构件受到的水平温差效应影响不可忽略；同时分析表明徐变下楼板应力及剪力墙应力产生的影响较小；提出了施工阶段可采用的措施，以满足应力要求和控制裂缝。
【关键词】结构设计；温度荷载；徐变；应力分析
1.项目概况
某超高层建筑项目总用地面积为10136平方米，总建筑面积约为122765平方米。项目地下二层，局部为甲类常6、核6级人防地下室。地下一层局部开敞，各栋均按地下一层嵌固考虑；地上5栋22层高层建筑，部分塔楼平面布置相似。对本结构的楼板采取Etabs9.7.0进行应力分析，分析时对于弹性楼板采用壳元来模拟。同时为了有效地确保分析结果的准确性，将大底盘同其上托塔楼建入同一个模型，见图1所示。
2.结构构件温差效应分析
据统计该项目地区气温范围在+0.2℃和+38.7℃之间。室外温度在+33℃（夏季）和+6℃（冬季）之间。这和假设结构工作温度约为+20°C，所以确定温度最大范围为±20°C。从宏观上看，高层建筑的温差效应包括竖向温差效应和水平温差效应。对于高度不是特别高，平面尺寸大的结构形式，须考虑水平温差效应。
就构件而言，季节变化、太阳辐射等造成的温差可以分为两类，一类是构件自身内外表面的温差，即局部温差；另一类是构件中面的温差，即某一时刻构件中面温度与混凝土终凝温度的差值，称为整体温差。局部温差不对结构整体产生影响；所谓的水平温差效应主要由整体温差产生。对于平面尺寸较大的结构形式，众多的竖向构件不可避免地对混凝土楼层沿水平方向变形产生较大约束。当楼层出现负温差时，梁板因收缩而受拉；同时，周围竖向构件受到相应的水平剪力作用，产生水平方向剪切变形。对于平面尺寸很大的大底盘结构而言，这种影响不可忽略。
另外对于混凝土构件，鉴于其长期暴露于空气中，所以水份蒸发必然会造成混凝土的收缩应变。而且这混凝土收缩应变属于长期过程，其最终收缩量与其材料构成、构件尺寸、环境影响以及施工养护等都存在联系。事实上，对于混凝土的长期收缩效应与结构温度应力是同时存在的，在对混凝土构件应力分析时应同时考虑这两者效应。在计算混凝土收缩量时，先确定某种标准状态下混凝土的最大收缩，任何其他状态下的最大收缩应用各种不同系数加以修正。结合本工程，因结构后浇带至少3个月之后才浇筑（实际情况可能大于3个月），结构整体收缩应变扣除前3个月的收缩量。经计算整体收缩应变=ε（∞）-ε（90天）=1.0×10-4，相当于-10℃的温差。
3.应力分析
3.1楼板应力计算结果
对本工程的大底盘结构的楼板应力分析采取两种工况进行，分别是气温上升10℃以及混凝土徐变；温度下降10℃以及混凝土的收缩徐变。同时在分析时选取混凝土的长期刚度，这主要是考虑到混凝土收缩徐变以及温度应力均是长期作用。
通过在该两种工况下，对楼板应力进行分析，从分析结果表明，在工况1气温上升10℃以及混凝土徐变下，大底盘楼板面内的应力状态表现为压应力，但压应力较小，远低于混凝土的抗压强度设计值。显然，这工况下并不是楼板应力的最不利情况。在工况2温度下降10℃以及混凝土的收缩徐变下，大底盘楼板面内的应力状态表现为拉应力。但从应力数值结果来看，在该工程下楼板面内拉应力绝大部分区域均小于混凝土抗拉强度标准值（C30 ftk=2.01N/mm2），而且大部分楼板拉应力都小于1.4MPa，一少部分楼板拉应力数值介于1.4MPa～1.7MPa之间。少数拉应力大于混凝土抗拉强度标准值的区域都位于塔楼楼梯间和电梯间开洞区域附近以及部分塔楼和裙房的交界处，但面积都很小。针对这些区域拉应力较大的楼板，在施工图设计通过采取楼板加强配筋、采用小直径钢筋加密布置以及浇筑自补偿混凝土等方式来克服温度应力以及混凝土徐变问题。
3.2剪力墙应力计算结果
对本结构的剪力墙应力分析采取两种工况进行，分别是气温上升10℃以及混凝土徐变；温度下降10℃以及混凝土的收缩徐变。两种工况下相当于构结构构件温度下降30℃。分析时对于剪力墙构件刚度选取长期刚度，这主要是由于混凝土徐变以及温度应力对构件都是长期作用。从对剪力墙应力的分析结果表明：（1）当气温10℃以及同时考虑混凝土徐变下，剪力墙面内水平应力表现为拉应力，但结果显示出拉应力较小，低于混凝土自身的抗拉强度设计值，对于本工程采用的C60混凝土，ft=2.04N/mm2；剪力墙面内竖向应力则表现出即使同一片墙内也出现有拉应力和压应力，则表明剪力墙受弯矩作用，但从数值来看，拉压应力均比较小，小于混凝土的抗拉以及抗压强度设计值，采用的C60混凝土，fc=27.5N/mm2。（2）对于工况2温度下降10℃以及混凝土的收缩徐变下，剪力墙面内水平应力表现为为压应力，而且压应力较小，低于混凝土的抗压强度设计值；而对于剪力墙面内竖向应力则表现出即使同一片墙也存在壓应力和拉应力，表明剪力墙在工况2下受弯矩，但数值都均小于混凝土的抗拉以及抗压设计值。
4.结语
该大底盘综合建筑功能使用要求、结构布置等综合考虑而采取不设缝设计，为了验证该设计措施对本大底盘结构的可行性。基于温度应力以及混凝土徐变下，对结构构件的应力等进行分析，从分析结果表明本大底盘结构采取不设缝的可行性。
【关键词】结构设计；温度荷载；徐变；应力分析
1.项目概况
某超高层建筑项目总用地面积为10136平方米，总建筑面积约为122765平方米。项目地下二层，局部为甲类常6、核6级人防地下室。地下一层局部开敞，各栋均按地下一层嵌固考虑；地上5栋22层高层建筑，部分塔楼平面布置相似。对本结构的楼板采取Etabs9.7.0进行应力分析，分析时对于弹性楼板采用壳元来模拟。同时为了有效地确保分析结果的准确性，将大底盘同其上托塔楼建入同一个模型，见图1所示。
2.结构构件温差效应分析
据统计该项目地区气温范围在+0.2℃和+38.7℃之间。室外温度在+33℃（夏季）和+6℃（冬季）之间。这和假设结构工作温度约为+20°C，所以确定温度最大范围为±20°C。从宏观上看，高层建筑的温差效应包括竖向温差效应和水平温差效应。对于高度不是特别高，平面尺寸大的结构形式，须考虑水平温差效应。
就构件而言，季节变化、太阳辐射等造成的温差可以分为两类，一类是构件自身内外表面的温差，即局部温差；另一类是构件中面的温差，即某一时刻构件中面温度与混凝土终凝温度的差值，称为整体温差。局部温差不对结构整体产生影响；所谓的水平温差效应主要由整体温差产生。对于平面尺寸较大的结构形式，众多的竖向构件不可避免地对混凝土楼层沿水平方向变形产生较大约束。当楼层出现负温差时，梁板因收缩而受拉；同时，周围竖向构件受到相应的水平剪力作用，产生水平方向剪切变形。对于平面尺寸很大的大底盘结构而言，这种影响不可忽略。
另外对于混凝土构件，鉴于其长期暴露于空气中，所以水份蒸发必然会造成混凝土的收缩应变。而且这混凝土收缩应变属于长期过程，其最终收缩量与其材料构成、构件尺寸、环境影响以及施工养护等都存在联系。事实上，对于混凝土的长期收缩效应与结构温度应力是同时存在的，在对混凝土构件应力分析时应同时考虑这两者效应。在计算混凝土收缩量时，先确定某种标准状态下混凝土的最大收缩，任何其他状态下的最大收缩应用各种不同系数加以修正。结合本工程，因结构后浇带至少3个月之后才浇筑（实际情况可能大于3个月），结构整体收缩应变扣除前3个月的收缩量。经计算整体收缩应变=ε（∞）-ε（90天）=1.0×10-4，相当于-10℃的温差。
3.应力分析
3.1楼板应力计算结果
对本工程的大底盘结构的楼板应力分析采取两种工况进行，分别是气温上升10℃以及混凝土徐变；温度下降10℃以及混凝土的收缩徐变。同时在分析时选取混凝土的长期刚度，这主要是考虑到混凝土收缩徐变以及温度应力均是长期作用。
通过在该两种工况下，对楼板应力进行分析，从分析结果表明，在工况1气温上升10℃以及混凝土徐变下，大底盘楼板面内的应力状态表现为压应力，但压应力较小，远低于混凝土的抗压强度设计值。显然，这工况下并不是楼板应力的最不利情况。在工况2温度下降10℃以及混凝土的收缩徐变下，大底盘楼板面内的应力状态表现为拉应力。但从应力数值结果来看，在该工程下楼板面内拉应力绝大部分区域均小于混凝土抗拉强度标准值（C30 ftk=2.01N/mm2），而且大部分楼板拉应力都小于1.4MPa，一少部分楼板拉应力数值介于1.4MPa～1.7MPa之间。少数拉应力大于混凝土抗拉强度标准值的区域都位于塔楼楼梯间和电梯间开洞区域附近以及部分塔楼和裙房的交界处，但面积都很小。针对这些区域拉应力较大的楼板，在施工图设计通过采取楼板加强配筋、采用小直径钢筋加密布置以及浇筑自补偿混凝土等方式来克服温度应力以及混凝土徐变问题。
3.2剪力墙应力计算结果
对本结构的剪力墙应力分析采取两种工况进行，分别是气温上升10℃以及混凝土徐变；温度下降10℃以及混凝土的收缩徐变。两种工况下相当于构结构构件温度下降30℃。分析时对于剪力墙构件刚度选取长期刚度，这主要是由于混凝土徐变以及温度应力对构件都是长期作用。从对剪力墙应力的分析结果表明：（1）当气温10℃以及同时考虑混凝土徐变下，剪力墙面内水平应力表现为拉应力，但结果显示出拉应力较小，低于混凝土自身的抗拉强度设计值，对于本工程采用的C60混凝土，ft=2.04N/mm2；剪力墙面内竖向应力则表现出即使同一片墙内也出现有拉应力和压应力，则表明剪力墙受弯矩作用，但从数值来看，拉压应力均比较小，小于混凝土的抗拉以及抗压强度设计值，采用的C60混凝土，fc=27.5N/mm2。（2）对于工况2温度下降10℃以及混凝土的收缩徐变下，剪力墙面内水平应力表现为为压应力，而且压应力较小，低于混凝土的抗压强度设计值；而对于剪力墙面内竖向应力则表现出即使同一片墙也存在壓应力和拉应力，表明剪力墙在工况2下受弯矩，但数值都均小于混凝土的抗拉以及抗压设计值。
4.结语
该大底盘综合建筑功能使用要求、结构布置等综合考虑而采取不设缝设计，为了验证该设计措施对本大底盘结构的可行性。基于温度应力以及混凝土徐变下，对结构构件的应力等进行分析，从分析结果表明本大底盘结构采取不设缝的可行性。