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1、广西大学硕士学位论文考虑施工过程收缩徐变对高层建筑结构影响的试验与理论研究姓名：王晓燕申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：邓志恒2003.5.1广西人学硕士学位论文摘要考虑施工过程收缩徐变对高层建筑结构影响的试验与理论研究摘要本文通过对在建工程的钢筋混凝土柱进行施工期间的包括收缩徐变变形值的现场测量，得到施工条件下钢筋混凝土柱应变发展曲线，其结果具有现实意义。本文的理论部分在现有收缩徐变计算方法的基础上对本试验工程和高层建筑结构进行了算例分析，通过与弹性计算值的对比，讨论了收缩徐变对结构内力的影晌，以及计算收缩徐变时是否考虑钢筋和施工过程对结果的影响；本文还编制了考虑施工过程收缩徐变的有
2、限元程序，并进行了算例分析。计算结果表明，由于收缩徐变的发展，将使高层建筑由于不均衡变形产生附加内力，从而导致结构受力性能发生变化，在结构设计时应予以考虑；同时，在计算收缩徐变时考虑施工_ _ E = = = = ，过程与否以及是否扣除施工某一层前已产生的变形将会使计算结果有较大误差。系数；中值系数，施工过程有效模量，广西人学硕士学位论文A B S T R A C TE x p e rim e n t aa n dT h e o r e tic alR e s e a r c hf o rIn fIu e n c eo fS h ri n k a g ea n dC r e e pt oT a
3、 IIB u iI d i n gC o n s i d e ri n gC o n s t r u c tlo nP r o c e s sA B S T R A C TB yo n s i t ee x p e r i m e n tt or e i n f o r c e dc o I u m n sd u r in gt h ec o n s tr u c t i o np e r i o d t h ec o I u m n s t o t a Is t r a i ni n c I u d i n gs h r i n k a g ea n dc r e e pi nc o n s
4、 t r u c to ncr c u m s t a n c ewaso b t an e d 。a n dc u r v e so fs t r and e v eo p m e n twasm a d e T h isr e s u I th a sp r a c t i c a Is i g n i f i c a n c e I nt h isp a p e r st h e o r e t i c a Is e c t i o n 。b a s eo nc u r r e n ts h r i n k a g ea n dc r e e pc a I c u I a t i o n
5、 a lm e t h o d s a n a I y s ist ot h ee x p e r i m e n tp r o j e c ta n dt a Ib u iI d i n gs t r u c t u r ee x a m pe sw e r em a d e a n dt h e nt h en fuenceo fs h rn k a g ea n dc r e e pt os tr u c t u r es tr e s swasp u ti n t od iS C U S S i o n ：m o r e o v e r a nF E Ap r o g r a mw a
6、 sc o m p if e dt oc a f c u f a t es h r i n k a g ea n dc r e e ps t r a i nc o n s i d e r i n gc o n s t r u c t i o np r o c e s s a n dt h r o u g hat a I b u iI d i n gi n s t a n c e t h ei n f I u e n c et ot a IIf r a m es t r u c t u r es t r e s sw a sanay z e d T h er e s uItin dc a r e
7、 st h a td u et ot h ed e v eo p m e n to fs h rin k a g ea n dc r e e p a p p e n din gs t r e s sm a ye n g e n d e rb e c a u s eo fi m b a Ia n c es tr a in w h i c hs h o u I db ec o n s i d e r e di ns t r u c t u r a Id e s i g n ：m e a n w h iI e w h e nc a I c u Ia t i n g c o n s i d e r i
8、 n gt h ec o n s t r u c t i o np r o c e s so rn o tm a yJ e a dt oa no b v i O U Se r r o r K e y w o r d sS h ri n k a g e c r e e p c r e e pc o e f f i c i e n t ，m e d i a nc o e f f i c i e n tc o n s tr u c t i o nPr o c e s s e f f i c i e n c ym o d u I e广西大学硕士学位论文搪章第一章绪论1 1 前言近年来，随着我国经济建设
9、的快速发展，以及建筑结构设计、施工水平的不断提高，高层建筑在我国得到了迅速发展。与高层建筑的发展相伴随而来的各种问题，诸如设计、施 、计算理论的完善等问题日益突出。收缩徐变是混凝土的基本性质之一，研究表明，在长期荷载作用下，混凝土结构的收缩徐变变形值往往可达到弹性变形的2 3 倍，这将导致承受长期荷载的大跨结构及具有不同结构型式的高层建筑结构构件产生内力重分布。对结构的受力性能将会产生一定的影响。但是在我国高层建筑设计规范中，对这一问题并未给出明确的计算条文。该问题已逐渐受到工程设计人员的重视，各方面的研究工作也正在进行之中，但仍未有成熟系统的理论。本文就收缩徐变对高层建筑的影响进行了试验和理
10、论两方面的研究，提出一点有益的参考。1 2 混凝土收缩徐变研究概述徐变是混凝土的基本性质之一，徐变现象被认识和重视始于本世纪初，而对它的系统研究则始于本世纪3 0 年代，其应用于实际则更晚，直到4 0 年代后期，多数设计人员认为徐变只是一个单纯的学术问题，属于材料科学的范围。而不属于 ：程实用的范围。但是，目前的情况已完全不同了，国际预应力协会一欧洲混凝土委员会( C E B F I P ) 提出的混凝土结构设计施：的国际建议及许多国家的设计规范对混凝土的收缩、徐变都给予详细的考虑。关于混凝十收缩、徐变的知识已经成为结构设计人员所应该掌握的专业知识的一部分。近年米，超静定结午 ! J 的发展与
11、部分预应力理论的应用更促使收缩、徐变影响的计算成为结构设计所不可缺少的内容。对于混凝土收缩徐变的计算理论和方法，首先是由F D i s c h i n g e r 在3 0 年代提出的微分方程解。1 9 6 7 年，H T r o s t 教授引入了当时他称为松弛参数( 1 9 7 2 年B a z a n t 提出改称为老化系数) 的概念。1 9 7 2 年z P B a z a n t 对H T r o s t 的公式进行了严密的证明并将它推广应用到变化的弹性模量与无界限的徐变系数。T r o s t - - B a z a n t 的按龄期调整的有效模量法与有限元法相结合，使得混凝土结构
12、的收缩徐变计算能够采用更逼近实际的有限单元、逐步计算法。在T r o s t - - B a z a n t 的基础上，W H D i l g e r 教授在1 9 8 2 年提出的徐变换算截面性质法，使得构件内部配筋影响的计算获1广西大学硕士学位论文第一章得很大简化I “。我国混凝_ 十结构设计考虑收缩、徐变影响，始于5 0 年代预应力简支梁的预应力损失和上拱度计算。在6 0 年代，对混凝土收缩、徐变性能进行了较系统的实验研究，提出了数学计算模式。超静定结构收缩徐变分析的国内文献，以1 9 6 4 年劳远昌教授的专著与张忠岳研究员等的实验报告为最早。但应用于实际结构则在7 0 年代中期以后I
13、 “。至8 0 年代，在T r o s tB a z a n 理论的基础上，由陈永春研究员提出了中值系数法I S 。1 9 8 2 年出版了唐崇钊工程师编著的混凝土的徐变力学与实验技术1 4 1 该二I5 对混凝土的徐变规律，几种常见徐变理论，徐变方程以及混凝十的徐变试验的原理与技术进行了较为系统的阐述；1 9 8 5 年出版的傅作新教授编著的 - E 程徐变力学1 5 1 根据推广的线性继效方程建立了线性徐变力学方程组，详细讨论了各类线性徐变问题的求解方法；1 9 8 8 年惠荣炎教授等编著的混凝土的徐变1 2 1 是研究混凝土收缩方面的论著，该忙在众多试验资料的基础上，总结了各种材料、构件
14、特性、环境等因素对混凝土徐变变形的影响，简述了测量混凝十徐变的实验技术方法，列举了各国不同时期用于估算混凝土徐变值的实用数学表达式，最后提出了减少混凝土徐变的材料、施工等方面的措施；黄国兴，惠荣炎混凝十的收缩1 3 1 ，对溉凝土的收缩进行了详细的介绍，推出了实用的理论计算公式。1 9 9 4 年由周履、陈永春编著的收缩徐变I l l ，是混凝土收缩徐变力学性能和计算方法方面的比较详细系统的论著。国内的水利水电研究院的朱伯芳院士在1 9 5 7 年1 9 6 9 年期间，在水利电力部水利水电科学研究院从事混凝土高坝研究。在我国开辟了混凝土温度应力、混凝土徐变理论等方面的研究领域，取得了一系列重
15、要成果，r 泛应用于实际工程。在混凝土徐变方面的文献主要有：混凝土的弹性模量、徐变度与应力松弛系数 7 1 、混凝土结构徐变应力分析的隐式解法I S 、关于混凝士徐变理论的儿个问题1 9 l 等。随着计算机技术的发展。将结构计算理论与计算机相结合已成为一个必然趋势。混凝土徐变理论的有效模量法p o 】为收缩徐变的计算与有限元相结合提供了一个较为简便可行的方法，得到J I 泛应用；收缩徐变与计算机结合的研究比较多，如文献【1 l 】混凝土徐变收缩的递推A E M M 法：文献【1 2 】混凝土徐变效应的计算机分析；文献【1 3 】考虑混凝土收缩徐变的有限元算法这些都为收缩徐变的电算化提供了较好的
16、方法和思路。在实验研究方面，文献【1 4 】混凝土徐变与收缩特性现场试验研究对预应力混凝土简支梁在恒载下的徐变特性及相同结构尺寸的钢筋混凝土构件收缩特性进行了现场模拟实验研究：文I 猷【15 J J r I 筋混凝十收缩徐变的实验研究连续两年对不同含筋量混凝十时间收缩徐变2广西大学硕士学位论文第一章进行观察，记录大量数据，分析非预应力钢筋对混凝土收缩徐变损失的影响。这些文献所采用的实验技术和方法对本文的现场试验有较好的参考价值。从国际上发表的有关论文来看，对混凝土结构的收缩徐变变形值的研究比较多。文献E 4 0 对两栋高层建筑进行了实测，实测数据表明收缩徐变变形显著，设计时必须予以考虑；文献 4 1 和文献 4 3 对混凝十收缩徐变的性质进行了较为细致的实验研究，这些文献对混凝土的收缩徐变材性特点都进行了比较深入的研究。文献【3 9 】用实例详细分析了高层建筑柱子氏度的变化对结构的影响，美国对芝加哥的三幢高层
