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混凝土小型空心砌块建筑温度场与温度裂缝分析

李红梅

  混凝土小型空心砌块建筑在推广和应用过程中,顶层墙体上温度裂缝问题已成为迫切需要解决的问题,因此,开展混凝土小型空心砌块建筑的温度裂缝分析是十分必要的,并且具有理论和实际意义。本文在混凝土小型空心砌块建筑裂缝控制技术研究课题基础上进行了砌块建筑温度场和单片墙体、整体建筑顶层墙体温度裂缝的模拟分析工作。首先介绍了试点建筑跟踪监测内容。总结了混凝土小型空心砌块建筑温度场分布规律,包括屋面和各方位墙体日变化和平均温度的年变化规律,介绍了试点建筑裂缝情况的观测结果。本文结合试点建筑温度场监测结果,理论分析了影响建筑物温度场的各种因素,包括:大气温度、太阳辐射、空气对流以及天空辐射、地表环境辐射、建筑物自身辐射等因素,总结了实用计算公式,采用有限元数值方法,借助有限元软件ANSYS进行了屋面和各方位墙体在自然环境作用下的温度场模拟分析,与实测结果比较吻合。其次,对在水平和垂直荷载作用下的足尺寸砌块墙体进行了裂缝模拟分析。将砌块砌体材料做匀质、各向同性处理,采用浙江大学结构工程研究所推荐的砌块砌体非线性本构关系,利用ANSYS中的混凝土单元Solid65模拟砌块砌体和钢筋混凝材料,共对八种类型墙体进行了非线性有限元模拟分析,分别得出了各种墙体的初裂、破坏荷载、裂缝开展情况、应力、位移等结果,初裂、破坏荷载和实测值相差不大,模拟的初始裂缝位置、形式以及裂缝开展情况与实验结果比较吻合。说明采用有限元方法分析砌块砌体结构、模拟裂缝情况是可行的。最后建立了砌块建筑简化的整体有限元模型,并对其进行了日变化、年变化温度场下的裂缝模拟分析,真实、可靠地模拟出了砌块建筑顶层及次顶层的裂缝情况,包括南、北纵墙窗角斜裂缝和东、西山墙与内纵墙结合处裂缝以及端开间内纵、横墙斜裂缝等。分析表明,砌体建筑顶层墙体的裂缝主要是墙体、屋面板内外表面温度差异和屋面板、墙体之间的温度差异所致,因此如果墙体和屋面的保温隔热措施合适,砌体建筑的温度裂缝问题是可以解决的。本文对混凝土小型空心砌块建筑温度场、温度裂缝非线性有限元模拟分析方面进行了探索和实践,希望能为砌块建筑温度裂缝问题的解决及砌块建筑的推广、应用有所帮助。……   
[关键词]:混凝土小型空心砌块建筑;温度场;温度裂缝;ANSYS;非线性;有限元模拟分析
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江大学2004年