溫度對建筑鋼結構穩定性的影響

緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的1篇溫度對建筑鋼結構穩定性的影響范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

0引言

近年來隨著需求增多，各種特殊體型鋼結構建筑增多，這些結構復雜、構件尺寸也較大，因鋼結構會受到溫度變化引起相應效應，在使用過程中如果處理不當，會引起鋼結構局部甚至是整體失去穩定，造成鋼結構建筑出現劇烈改變，失去承載重量能力。所以鋼結構穩定性是鋼結構建筑安全的重要因素，在進行設計大型或超大型鋼結構建筑時，如體育中心等場所，要考慮到溫度對其造成結構變形和位移，保證建筑物安全可靠。

1溫度變化對鋼材影響

①在常溫下，對鋼材拉彎，使其產生塑性變形，以此提高鋼材屈服力，但同時也降低了鋼材韌性和塑性。②隨著溫度升高，鋼材強度和彈性也會發生相應變化，這是由于溫度應力產生的。當溫度在150℃以下時，鋼材受影響較弱;當溫度＞250℃時，鋼材抗拉強度增強，但韌性和塑性受影響會下降;當溫度在400℃左右時，鋼材屈服強度下降;500℃時鋼材屈服強度達最佳屈服強度2/3;當溫度在600℃時，鋼材屈服強度為最佳屈服強度的1/3。根據不同溫度鋼材屈服強度不同，建筑物內所使用溫度如果＞150℃時就要對其鋼材防熱處理。隨著溫度下降，鋼材強度提高，但韌性和塑性相應會發生下降。③在高溫下，鋼材會發生屈曲，嚴重時會使鋼結構失去穩定，造成建筑物坍塌。

2溫度變化對鋼結構變形影響

2．1鋼結構溫度變形類型

鋼結構溫度變形類型從力學角度可分為兩種:一是彈性變形，是鋼結構在溫度升高后產生膨脹，而溫度降低后又能恢復到原來形狀;二是塑性變形，在溫度發生變化后，鋼材產生變形，但這種變形是永久性的，即使溫度再恢復到此前一樣，鋼材也不可能恢復原來形狀。

2．2溫度變形對鋼結構影響

建筑物首先要求安全可靠。因此在進行建筑物鋼結構建造時，必須保證鋼材質量符合建筑物需求。如果鋼材在溫度變化下發生彎曲變形、扭曲折皺等現象，對于建筑物，既存在不安全可能，視覺效果也沒有美感。

2．3鋼結構連接

建筑物在采用鋼結構建造時，各構件之間連接通常用焊接或螺栓連接，各構件緊密連接。如果溫度變化，鋼結構發生變形或扭曲，拼裝時很難做到緊密連接，所設計鋼結構承載能力就會改變。如果所使用鋼結構板件厚重時，焊接時會有溫度變化發生，使鋼構件改變，降低整個鋼結構脆性。由于溫度而產生鋼結構變形對建筑物安全性不利，鋼結構構件發生屈曲，結構失去穩定，溫度越高時，鋼結構變形復值也會相應增高，溫度相同變化下，所使用鋼結構板材越厚，發生變形就會越大。

3實例分析溫度對建筑鋼結構穩定性影響

以蘭州市某工廠超大型鋼結構廠房為研究對象，針對溫度對超大型鋼結構影響研究，運用ANSYS和PKPM軟件對整個廠房空間模擬，綜合對廠房溫度應力和溫度變形分析，并通過三種方案分析比較。一是通過“抗”的方式對鋼結構大柱及梁截面增大;二是通過“放”的方法，增加一榀鋼結構架設伸縮縫方法;三是通過“放”方式，在溫度不動點處設置溫度應力釋放區。通過以上三種方案，對廠房鋼結構模擬分析比較，得出以下結論:①對于一般鋼結構建筑，溫度所造成影響不大，但是超大型鋼結構建筑受溫度變化影響較大。因此超大型鋼結構建筑設計時，應計算溫度應力及溫度所產生相應變形。溫度應力和溫度變形相互矛盾，當進行釋放溫度應力時就會導致鋼結構變形，進行溫度控制變形后，溫度應力會相應增加，因此一定控制好溫度應力和溫度變形。②對于超大型鋼結構建度，結構中間處一般是溫度不動點，而此處剛度大約束性比最大，鋼結構兩端約束性最小，溫度發生變化時，溫度變形根據控制力減少從中間向兩端處加大。③在超大型鋼結構建筑內，應在相隔20－30m處設置柱間支撐，以增強建筑物縱向剛度。在柱間支撐點處約束性最強，可有效控制支撐柱變形，減少整個建筑物變形可能，同時柱間支撐也可把溫度應力傳到基礎上。

4防止和控制溫度變形方法

①從設計角度對溫度變形控制時，建筑物結構需要規則，而鋼結構構件剛度要在合理范圍內，既不能過小，過小不能有效控制溫度變形，也不能過大，過大會產生溫度殘余應力。②大型或超大型鋼結構建筑物必須進行伸縮縫設置，因建筑物特殊要求，不能設置伸縮縫，可通過特殊措施進行溫度控制防止鋼結構構件變形。如鋼結構構件焊接時，有溫度變形情況，需采用冷卻法快速散溫而控制變形現象。焊接時溫度過高可能會使鋼構件隆起，因此鋼構件安裝前，進行反方向起拱，以抵消溫度造成變形。這種方法存在難度，因鋼構件變形方向很難測定。

參考文獻:

［1］倪岷樑．淺談溫度作用對電廠鋼結構設計的影響［J］．技術與市場，2018，25(10)．

［2］沈斌．淺析溫度對鋼結構穩定性的影響［J］．建材與裝飾，2018(23).

作者:石永瑋 李麗 單位:甘肅蘭州市人工影響天氣協調領導小組辦公室 甘肅第三建設集團公司