大跨空间钢结构在露天日照作用下的热分析方法
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所属分类：工程技术
分享会员：可爱莹
分享时间：2022-12-04
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大跨空间钢结构在露天日照作用下的热分析方法
金晓飞，范昕，李明，李景芳
(中国建筑股份有限公司技术中心，北京101300)
[摘要]日照温度作用是大跨空间结构在露天施工过程中的主要作用之一，甚至成为结构施工的控制作用。由于受太阳辐射、阴影遮挡、大气温度变化、风速等多因素影响，其是一种随时间变化的非均匀温度作用。在实际工程应用中，日照温度作用尚没有较为成熟统一的计算方法。首先概述了3种数值分析方法，并分析其适用性和优缺点，重点探讨了热分析有限元法及基于ANSYS软件的建模方法；对比分析了目前重大工程中采用的设计简化方法，对计算参数进行论述；列举了国内外规范对于钢结构日照温度作用的相关规定，重点阐述我国最新《建筑结构荷载规范》GB50009一2012有关计算规定；最后介绍了目前最常用的减小或消除日照温度作用影响的施工措施。
内容摘抄：
伴随着大空间、超高层结构平立面尺度的大型化，越来越多的钢结构为追求建筑效果，完全或部分暴露于室外，日照温度效应，在结构诸荷载效应中愈发严重，甚至成为结构设计与施工的控制因素。特别是大跨空间钢结构在露天施工过程中，日照温度变形不但影响到构件的拼装和结构的合拢，而且在结构内会产生不均匀的残余温度应力，使得结构施工最终应力状态与设计状态存在较大差别。日照温度作用受太阳辐射、阴影遮挡、大气温度变化、风速、结构所处的方位等多因素影响，是一种随时间变化的非均匀温度作用。钢结构是对温度敏感的结构，已有实测表明：在日照下，钢构件表面温度通常能比气温高8~12℃，结构不同部位之间最大温差超过10℃，在炎热的夏季，钢构件表面温度甚至高达60℃[13]；夜间没有太阳辐射影响，且结构自身通过长波辐射的方式向周围环境和建筑物散热，钢构件表面温度趋于周围大气温度，甚至比大气温度略低几度，这种现象在冬季较为明显。准确获取日照温度作用是结构日照温度效应分析的关键，目前对风荷载、地震作用的研究较多，但是涉及日照温度作用的仍较少，现行相关规范也仅给出了原则性要求，尚没有较为成熟统一的取值方法。