一、研究的目的和意義

近年來，隨著我國改革開放的不斷深入，國民經(jīng)濟(jì)得到迅速發(fā)展，綜合國力不斷增強(qiáng)，城鄉(xiāng)建設(shè)也發(fā)生了日新月異的變化。我國在建筑設(shè)計(jì)、施工技術(shù)等方面都有了飛速的發(fā)展，建筑正朝著規(guī)模更大、結(jié)構(gòu)形式更復(fù)雜、功能更齊全的方向發(fā)展。各種大柱網(wǎng)、大面積、大空間結(jié)構(gòu)形式的公共建筑和工業(yè)廠房也不斷涌現(xiàn)出來。鑒于建筑與結(jié)構(gòu)的整體性，此類建筑一般采用預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)，為了減少混凝土材料的收縮及溫度變化所帶來的長度變化對結(jié)構(gòu)的危害，可在結(jié)構(gòu)中設(shè)置溫度伸縮縫，伸縮縫的寬度一般為50mm,文獻(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距:結(jié)構(gòu)處于室內(nèi)或土中時(shí)，現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)為55m，露天時(shí)，框架結(jié)構(gòu)為35m。

但是,由于地震引起的結(jié)構(gòu)在伸縮縫處的破壞現(xiàn)象較多,而 伸縮縫按抗震縫寬度設(shè)計(jì)又會(huì)給防風(fēng)、防水和保溫等建筑構(gòu)造帶來許多困難。目前，高層建筑由于功能上的需要，一般要求不設(shè)或少設(shè)伸縮縫，致使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長100m以上者日見增多，從80年代開始，在民用和工業(yè)建筑中，為滿足使用功能和生產(chǎn)工藝需要，逐步開始使用超長混凝土結(jié)構(gòu)，通常將這種建筑的梁板稱為大面積現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)，就是長度和寬度都超過規(guī)范不設(shè)縫要求的結(jié)構(gòu)。大面積現(xiàn)澆樓蓋也就隨之產(chǎn)生了。進(jìn)入90年代以后，國內(nèi)大量涌現(xiàn)出不同類型的超長大面積現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)。現(xiàn)將己建成的一些工程列舉如下。首都國際機(jī)場新航站樓，沈陽桃仙機(jī)場擴(kuò)建工程，杭州蕭山國際機(jī)場候機(jī)樓，深圳華僑生態(tài)廣場，珠海拱北口岸聯(lián)檢大樓，廈門SM商業(yè)城，福州匯多利裝飾城，北京東方廣場等，這些工程由于不按照規(guī)范設(shè)置伸縮縫，多數(shù)采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力樓蓋體系，樓板中設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋，利用后澆帶將平面分為若干個(gè)施工區(qū)，

由于不設(shè)或少設(shè)溫度縫將使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重裂縫，影響結(jié)構(gòu)的正常使用。由于大面積現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)平面尺寸很大，又不設(shè)伸縮縫，若不采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)或施工措施，將會(huì)出現(xiàn)大面積開裂的現(xiàn)象。有些裂縫直接影響了工程的施工質(zhì)量，例如衛(wèi)生間的樓板，如果出現(xiàn)貫穿性裂縫將會(huì)導(dǎo)致漏水現(xiàn)象。當(dāng)樓板處在不穩(wěn)定溫度場、干濕交替、有侵蝕介質(zhì)以及承受激烈動(dòng)荷反復(fù)作用條件下，裂縫會(huì)隨時(shí)間的增加而擴(kuò)展，還會(huì)產(chǎn)生表面網(wǎng)狀裂縫、表面酥松剝落、較快較深的鋼筋銹蝕及混凝土碳化和逐漸增加撓度等，給整個(gè)工程帶來極其嚴(yán)重的危害。還有的工程由于裂縫問題被迫停工處理，甚至不得不修改設(shè)計(jì)方案，造成了極大的損失。

對超長結(jié)構(gòu)的溫度變形與溫度應(yīng)力若在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中處理不當(dāng)，將會(huì)引起很大損失。由于建筑物體型復(fù)雜，各處溫度參數(shù)很難，計(jì)算框架結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力存在著很大困難，這就使得在實(shí)際的工程計(jì)算中，人們采用簡化的計(jì)算方法，得出的結(jié)論粗糙。甚至在結(jié)構(gòu)計(jì)算中不考慮溫度作用，只做構(gòu)造處理。因此大空間框架結(jié)構(gòu)的溫度效應(yīng)問題是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題，本文正是在此背景下進(jìn)行研究的。

由于超長框架結(jié)構(gòu)是近幾年才涌現(xiàn)出來的新型結(jié)構(gòu)形式，在過去的幾十年中，國內(nèi)涉及到這種結(jié)構(gòu)形式的工程較少，國內(nèi)外的研究成果主要集中在大體積混凝土、橋梁、壓力容器等混凝土結(jié)構(gòu)中，對于框架及大面積樓蓋結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力的分析研究資料很少。因此對此類結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)理論的研究較為空白。我國規(guī)范、規(guī)程及各類專著中對大面積現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工方法也沒有明確的規(guī)定解決超長框架結(jié)構(gòu)裂縫問題的關(guān)鍵是如何解決樓蓋的溫應(yīng)力問題。但是在大面積現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，并沒有計(jì)入溫度荷載的影響，

我國正在建造一些超長高層建筑，為了保證超長高層建筑結(jié)構(gòu)在溫度作用下正常使用和建造的經(jīng)濟(jì)性，急需此方面研究成果。超長高層建筑結(jié)構(gòu)整體計(jì)算模型異常復(fù)雜，加之溫度作用問題的復(fù)雜性，造成超長高層建筑結(jié)構(gòu)溫度問題計(jì)算理論還不完善，也需要開展此方面的研究，以豐富高層建筑結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容。

二、國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀、水平與發(fā)展趨勢

（一）收縮徐變的研究

收縮徐變是影響樓蓋應(yīng)力的一個(gè)重要因素。近年來，研究人員主要是對徐變和收縮的數(shù)學(xué)模型及結(jié)構(gòu)分析理論進(jìn)行改進(jìn)工作。東南大學(xué)的韓重慶、馮健、呂志濤等人從混凝土徐變計(jì)算的齡期調(diào)整有效模量法(T-B法)出發(fā)，通過對比典型框架在混凝土收縮及溫度變化作用下的彈性和徐變解析解，提出了框架結(jié)構(gòu)約束系數(shù)和徐變應(yīng)力折減系數(shù)的概念及計(jì)算方法，結(jié)合框架結(jié)構(gòu)空間彈性有限元分析，得到了大面積混凝土梁板結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力分析的徐變應(yīng)力折減系數(shù)法。為大面積梁板結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力的研究提供了一個(gè)簡便有效的計(jì)算方法。

（二）溫度應(yīng)力的研究

國外關(guān)于溫度應(yīng)力方面的研究，提出了橫向溫度應(yīng)力估計(jì)值，定量地討論了厚壁箱梁的溫度應(yīng)力問題，認(rèn)為溫度應(yīng)力是預(yù)應(yīng)力箱梁發(fā)生裂縫的主要原因。開展了一系列的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)觀測和理論研究，們通過溫度場理論，應(yīng)用有限元法進(jìn)行溫度應(yīng)力的計(jì)算，得出控制溫度、防止裂縫的技術(shù)措施。但是以上的研究多數(shù)是針對大體積水下混凝土工程的。有限元分析方法以其強(qiáng)大的計(jì)算能力已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力分析，但就目前的研究成果來看，多是針對結(jié)構(gòu)的局部構(gòu)件進(jìn)行研究，或是對整體結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力進(jìn)行定性分析，很少有定t給出溫度應(yīng)力大小范圍的文章。應(yīng)用有限元分析方法，對整體超長框架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力問題進(jìn)行系統(tǒng)分析，還有待進(jìn)一步研究。