《地下室墻板環(huán)境溫度應(yīng)力有限元分析》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《地下室墻板環(huán)境溫度應(yīng)力有限元分析（2頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 地下室墻板環(huán)境溫度應(yīng)力有限元分析 摘要：建立地下室墻板有限元模型，并且地下室外墻四周和底板底部受到土壤的彈性約束，研究了在氣候變化下地下室外墻和底板引起的溫度應(yīng)力。通過有限元分析，繪制出氣候變化過程中溫度應(yīng)力的分布情況，以及定性的出溫度應(yīng)力隨墻體長度和底板厚度變化的。 關(guān)鍵詞：地下室；有限元分析；彈性約束；溫度應(yīng)力         1  概述        

2、; 本文通過用有限元程序?qū)Π宓沫h(huán)境溫度效應(yīng)進行線彈性分析，在最不利溫差下的墻板溫度效應(yīng)。施加溫度時暫不考慮混凝土的干縮對地下室墻板產(chǎn)生的收縮應(yīng)力的影響，只考慮氣溫驟降情況下產(chǎn)生的室內(nèi)外最不利溫差時墻板產(chǎn)生的溫度應(yīng)力。并通過有限元分析得出了墻板環(huán)境溫度應(yīng)力的變化規(guī)律。         2  基本假定         由于混凝土變形問題的復(fù)雜性，完全模擬真實的情況是不可能的，因此在誤差允許的范圍內(nèi)對真

3、實的情況進行適當(dāng)?shù)暮喕驮O(shè)置合理的假設(shè)條件，并在其基礎(chǔ)上求解，得到在簡化狀態(tài)下的近似解答。         2.1 在研究中認(rèn)為墻體混凝土已經(jīng)“成熟”，彈性模量不再隨時間而變化，同時混凝土強度也已達(dá)到設(shè)計強度，材料的特性不隨溫度而改變；同時認(rèn)為結(jié)構(gòu)地基已穩(wěn)定，不出現(xiàn)不均勻的沉降；墻體上除有“溫度荷載”（環(huán)境溫度變化）作用外不存在混凝土收縮當(dāng)量溫差。         2.2 本文所研究墻體所處的具體工況為：內(nèi)、

4、外墻面無粉刷、無保溫層；墻外為通風(fēng)狀態(tài)，墻內(nèi)無任何調(diào)溫設(shè)備。         2.3 疊加原理仍然有效，材料遵循虎克定律。認(rèn)為溫度變形很小，結(jié)構(gòu)構(gòu)件仍處于彈性階段，可應(yīng)用疊加原理。         3  基本參數(shù)         混凝土配合比不同，其熱力學(xué)性能也不同。本文中采用C40混凝土，混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為ft

5、k=2.39N/mm2。混凝土熱膨脹系數(shù)為110-5/℃，比熱0.97kJ/kg℃，導(dǎo)熱系數(shù)192kJ/(m.d.℃)，導(dǎo)溫系數(shù)0.0034m2/d，密度2400kg/m3，泊松比0.2，彈性模量3.25104N/mm2；土壤的比熱1.01kJ/kg℃，導(dǎo)熱系數(shù)80.35kJ/（m.d.℃），密度1800kg/m3，泊松比0.35，彈性模量30N/mm2。         4  溫度應(yīng)力仿真分析        &nbs

6、p;4.1 實體模型的建立。計算模型可按對稱約束條件選取，將基礎(chǔ)底板和側(cè)墻沿對稱線截斷，選取1/2基礎(chǔ)底板和側(cè)墻進行應(yīng)力分析。規(guī)定沿墻體長度方向為x軸，沿墻體高度方向為Y軸，沿墻體寬度方向為z軸，基礎(chǔ)底板尺寸取30m1m6m，橫墻尺寸為30m3.2m0.4m，頂板尺寸為30m0.2m6m，縱墻尺寸為0.4m3.2m5.6m。  土體部分的尺寸按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》要求土體厚度至少是上部結(jié)構(gòu)的3倍以上，故土質(zhì)地基厚度取10m，力的擴散范圍呈45，故土質(zhì)地基沿墻體長度上延展20m。        

7、; 4.2 邊界約束和溫度作用。在完全自由的狀態(tài)下，收縮只引起體積的減小，不會產(chǎn)生內(nèi)力。而實際上，當(dāng)產(chǎn)生變形時，不同結(jié)構(gòu)之間、結(jié)構(gòu)各質(zhì)點間，都可能產(chǎn)生相互影響及牽制，這種現(xiàn)象稱為“約束”，結(jié)構(gòu)不可能完全自由，也不會受到完全約束，多處在兩者之間，即為“彈性約束”。地下室底板澆注在地基上，地基和底板之間有粘結(jié)、摩擦作用。當(dāng)?shù)装灏l(fā)生溫度變形時，底板和地基之間將產(chǎn)相對運動，但由于粘結(jié)作用和摩擦作用的存在，地基將阻止底板的相對運動，在地基與底板接觸面上必然會產(chǎn)生剪應(yīng)力，這個剪應(yīng)力就是地基對底板的彈性約束作用。         墻板采用C40混凝土，在地下室外墻四周和底板底部與土質(zhì)地基彈性接觸。土壤的密度為1800kg/m3，彈性模量為30Mp，泊松比為0.35 ，土壤與墻板間的摩擦系數(shù)取0.4。         計算將采用熱一結(jié)構(gòu)間接耦合的方式，即給墻體內(nèi)外表面各一個溫度，先用熱分析來求得墻身內(nèi)的溫度分布，然后改為結(jié)構(gòu)分析，并將熱分析得到的溫度分布作為加載，最終得到應(yīng)力計算結(jié)果。