露天日照条件下钢结构构件的温度场分析

在钢结构设计中,分析结构温度效应、确定施工合拢温度的难点在于确定温度场分布。为了提出一种计算露天日照条件下钢结构构件温度场分布的方法,采用CFD数值模拟,运用Gambit软件进行建模,Fluent软件进行有限元求解,计算出工字型、箱形构件在北京2009年5月12日各个测温时刻的温度场。通过数值模拟计算结果与相应试验测温数据的对比,验证了所提分析方法的有效性。通过算例,分析讨论了影响钢结构构件温度场的各个因素,为工程设计提供参考。     

日照条件下空间钢结构温度效应研究

在空间钢结构设计中,温度效应是必须考虑的因素.采用有限元软件对上海地区一大尺寸矩形钢结构建立模型,对不同辐射吸收率和空间倾角下其温度场分布,以及温度、温度应力随时间变化规律进行分析.研究表明:辐射吸收系数对温度场影响显著,辐射吸收系数每增大0.15,最高温度增加约10.0℃;夏季钢拱的日照温度应力可以达到钢材强度设计值...     

薄壁箱型梁桥日照温度场的数值计算分析

基于箱梁内空气为完全透射体,内壁混凝土表面之间仅有辐射换热和对流换热的基本假定,建立了薄壁箱型梁桥日照温度场的数学模型.根据实测环境温度分布,用平面四边形等参数单元PLANE55和表面效应单元SURF151建立了托克托准格尔黄河特大桥二维瞬态温度场的有限元模型,计算了箱梁在不同时刻的日照温度分布,并与现场的实测数据进行了比较和分析,得出如下结论:在日照作用下,箱梁顶板上下缘之间的温差最大值约在下午14:00出现;理论计算的温度时程曲线与实测的温度时程曲线吻合较好;混凝土壁板中的温差分布,可以采用指数曲线进行拟合.     

钢箱截面构件的日照温度场分析

确定日照条件下温度场是钢构件温度效应分析的基础。为了研究钢箱截面构件的日照温度场,利用MIDAS对钢箱截面构件建立日照条件下的有限元分析模型,分析构件在不同时段的温度场;通过对分析结果与实测数据的对比,验证了MIDAS FEA分析日照温度场的可行性;利用分析数据和试验实测数据相结合的方法对钢箱日照温度场进行了日照温度场计算式的拟合。     

基于ASHRAE晴空模型的日照作用下钢构件的温度场分析

分析钢结构温度效应和确定施工合拢温度关键在于确定温度场的分布。在日照下,由于钢构件的温度场分布非常复杂和不均匀,而难以确定。基于ASHRAE晴空模型,采用ANSYS的APDL语言对箱型钢构件在夏至日日间的温度场进行了数值模拟,模拟中考虑了太阳辐射强度、对流换热系数、构件表面太阳辐射吸收系数等对构件温度场的影响。结果表明:夏至日构件最高温度高达78.411℃,最大升温高达44.803℃;太阳辐射强度、对流换热系数和构件表面太阳辐射吸收系数对日照下的箱型钢构件温度场的影响起主导作用。     

桥梁结构日照温度作用研究综述

为深化对桥梁结构日照温度问题的认识,从桥梁结构日照温度场分布特性、研究方法、温度作用模式与取值方式等方面,综述桥梁结构日照温度作用国内外研究现状,探讨后续的研究重点和发展方向。研究结果表明：桥梁温度场有着典型的周期性时程特征和不均匀空间特征,主要受结构形式、气候和地理环境3类因素的影响,存在明显的桥型间和地域性差异;桥梁日照温度场以数值模拟与实桥测试为主要研究方法,数值模拟中太阳辐射和对流换热的选取尚不统一,基于气象数据开展长期实桥测试十分必要,且应重视测点布置以充分反应桥梁温度非线性分布规律;现有研究多采用多次抛物线、指数曲线和多折线来描述桥梁的温度梯度形式,普遍基于气象参数相关性和统计分析来获得温度作用取值;桥梁日照温度作用的主要发展方向应关注于组合构桥梁温度场的实桥测试与温度作用模式的研究、不同地域和复杂地形条件下桥梁温度作用实测分析,以及大跨复杂结构桥梁日照温度场精细化模拟。     

混凝土箱形输水桥日照温度场及温度应力研究

分析了箱形输水桥产生日照温差及温度应力的原因,借助有限元软件ANSYS对某输水桥日照温差及温度应力进行有效的仿真模拟,计算结果表明：箱形输水桥的日照温差分布比较复杂,从箱形桥身的温度分布来看,顶板温度变化最剧烈,腹板次之,底板最小,温差近似为二次曲线分布。日照温差作用下混凝土箱形输水桥桥身内无论沿纵向和横向都将产生可观的温度应力,其值已超过混凝土的抗拉设计强度。所以,在箱形输水桥身结构设计中对日照温差作用下的温度应力必须予以重视,在设计中应配置适当的温度钢筋。     

火灾下箱板装配式钢结构温度分布规律研究

以一个模块单元组成的单层箱板结构和三个模块单元组成的三层箱板整体结构为研究对象,通过建立7种不同火灾场景下的火灾动力学模型和瞬态热分析模型,对比分析得到箱板钢结构空气温度场分布规律及结构传热规律。结果表明：当火源位于结构内部不同位置时,不同分区的温度-时间曲线差异较大,相比室内采用统一升温曲线的传统计算方法,分区计算更符合实际情况;空气温度场与结构温度场分布规律总体呈现一致趋势,火源所在楼层的温度随空间高度升高而升高,而由于楼层之间的密闭性和热空气的向上流动,火源上方楼层的温度曲线较为缓和,火源下方的楼层温度会较低且分布更均匀,体现了单层和三层箱板式钢结构室内空气温度场的分层性和区域性。     

航站楼使用阶段钢结构温度取值研究

为了准确确定大跨度钢结构在使用阶段的温度作用和方便钢结构温度变化模拟分析,对厦门高崎机场T4航站楼屋盖钢结构夏季的温度进行了全面测试,提出太阳辐射与室外气象温度的日变化计算模型。根据气象条件、室内分层温度控制方法以及屋面构造做法,通过CFD模拟技术研究高大空间温度场沿高度方向的变化规律,并在天窗部位考虑了太阳辐射的影响。结果表明:金属屋面具有良好的保温隔热性能,室内与室外钢结构的最高温度均与最高气温非常接近,钢结构昼夜温差主要受室外气温变化的影响;受到太阳辐射的影响,天窗部位钢结构的温度明显高于最高气温;CFD模拟计算得到高大空间空气温度沿竖向分布的结果与实测值的变化趋势相一致,顶部热滞留区的温度明显高于等温空调区,计算温度与实测温度相对误差为5%~10%;通过实测与模拟分析,可以较为合理地确定在使用阶段大跨度钢结构的温度,该方法可供类似大型公共建筑设计时参考。     

房屋结构在日照作用下温度场的数值计算

本文应用热传导理论和有限差分法,根据获得的气象资料,对房屋结构在日照作用影响下的温度场进行了计算,并与房屋温度实测结果进行了比较,二者基本符合.     

混凝土箱梁日照温度效应研究

以衢宁铁路某大桥为工程背景,进行箱梁温度场及温度应力现场测试,总结箱梁顶板、底板和腹板的温度分布规律,拟合出适合该桥的箱梁竖向、横向温度梯度模式,并采用拟合的箱梁温度梯度模式分析箱梁日照温度应力,与实测温度应力对比,验证其准确性和适用性。结果表明:箱梁底板存在明显的呈非线性分布的竖向温差,在进行竖向温度梯度拟合时不能忽略;拟合的箱梁横向温度梯度模式考虑两侧腹板的横向温差,与箱梁实测横向温差分布更接近;考虑箱梁竖向和横向温差共同作用下的温度应力计算结果与实测温度应力吻合更好,在分析箱梁日照温度效应时,不能忽略箱梁的横向温差作用。     

火灾下钢结构构件的升温

本文将分无保护层、有保护层和截面温度非均匀分布三种情况介绍钢结构构件在火灾下温度分布的计算方法,较系统地介绍了国内外所采用的分析方法及欧洲和英国标准所采用的计算方法.     

寒区PC连续箱梁日照温度场测试与分析

对黑龙江省齐齐哈尔嫩江大桥PC连续箱梁日照温度场进行测试,分析箱梁顶板、底板、腹板温度变化规律及温差分布规律,总结得出计算箱内温度的经验公式。     

火灾温度作用下钢筋砼构件温度场计算方法及应用

［续上期］三、钢筋砼梁横截面温度场计算方法及应用（一）计算方法火场中,受火建筑构件处于火焰热气流之中,此时,构件除承受建筑结构荷载外,还要承受温度荷载。而温度荷载是结构受损程度鉴定和制定修复加固设计的主要依据。实际火灾的形成、发展到衰减熄灭,总的火灾...     

混凝土箱型梁日照下的温度场试验研究

暴露在大气环境中的混凝土箱型梁不可避免受到局部温度作用的影响,其内部存在着非线性温度梯度,伴随温度荷载的持续作用,梁内温度场分布及其效应的发展演变过程较为复杂。通过人工控温模型试验及有限元分析方法,研究在局部升温情况下,混凝土箱型梁竖向及横向温度场及效应的时变特征和分布规律,对比分析不同热物理参数值对梁温度分布的影响。研究结果表明:局部温度作用下混凝土箱型梁的温度分布及其随作用时间的变化呈现一定的非线性特征,在持续时间作用内温度效应呈单调变化;增大比热容及导热系数能有效改善混凝土梁的温度分布。     

高原地区大跨度空间钢结构日照温度应力分析

基于ASHRAE晴空模型和高原强辐照参数,利用有限元法对拉萨某大型医院项目中的大跨度空间钢结构日照温度应力展开分析。结果表明：在14:00,箱型杆件迎光面温度与气温之差达到最大值37.5℃;在15:00,箱型杆件最高温度为65.6℃,日照温度场具有明显的非均匀性和时变性,建议高原地区的大跨度空间钢结构避免在14:00～16:00施工成型。此外,靠近支座的杆件因多余约束温度应力值较大,最大压应力值已达钢材屈服强度的61%,而日照组合荷载下的最大应力值已达到钢材屈服强度的73%。在高原大跨度空间钢结构设计中,应考虑日照温度应力,且日照组合荷载应按控制荷载计算。     

自然火灾中钢结构构件温度场模拟

在既有一榀框架受火实验的基础上,建立了该实验框架的精确有限元模型。通过与试验结果对比,获得了较好的温度场模拟结果。从结构抗火设计实际需要的角度出发,探究不同火灾发展因素对构件升温的影响,使用ABAQUS模拟多种参数化火灾模型下构件温度场分布。研究表明:有限元软件ABAQUS能够获得较精确的温度场分布;考虑多种随机性参数更有利于钢结构抗火工程。     

大跨度连续刚构桥日照温度场研究

通过对某特大连续刚构桥运营期的温度和气象的观测,在实测的基础上,研究了箱梁桥在日照辐射作用下的温度场及其变化规律。结果表明:日照辐射作用下,箱梁有较大的竖向温度梯度变化,当底板较厚时(墩顶),底板与腹板存在负温差现象;一年中箱梁的梁内空气温度受大气温度的影响,随着时间的推移明显呈正弦规律变化。以上发现对同类桥梁地域温度效应的分析具有参考价值。     

山西三馆日照非均匀温度作用分析

研究分析了山西三馆(由自行车馆、体育馆、游泳馆及连接平台组成)在露天施工下的日照非均匀温度作用.依据结构实际几何尺寸、截面参数、材料热物理性能参数等,分析计算一天各时刻结构上的太阳辐射、空气对流换热等作用,提出了结构日照温度场有限元建模与分析方法,合理假定结构初始温度为早晨5∶30时的大气温度,进行连续24h的有限元时程分析,获得了一天各时刻结构的日照非均匀温度作用大小及分布.结果表明,在最热月7月晴天无云的最不利工况下,结构局部最高温度达到了50℃,最大分布温差达17℃.最终提出了结构合拢施工温度取值的合理建议,为工程施工方案和误差控制提供了温度荷载参考信息.     

混凝土箱梁桥日照温度场的研究

以武汉天兴洲公铁两用长江大桥引桥III标左幅桥施工监控项目为工程背景,对这座大跨度预应力混凝土连续箱梁桥的温度场及其温度效应进行了24h不间断现场实测。确定了有限元计算箱梁温度场所需的各种参数,并运用大型通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,模拟计算箱梁温度场,并将计算结果与实测温度值进行对比分析,了解各测点的计算值与实测值吻合情况,证明使用有限元软件ANSYS模拟混凝土箱梁桥的温度场是可行的。采用理论计算温度值和实测值相结合的方法,拟合出混凝土箱梁竖向温度梯度曲线,为进一步计算温度效应做好准备。