高層建筑結構溫度問題與設計對策分析

易圣濱 湖南省岳陽市華容縣第一中學

伴隨著建筑事業的發展，各類高層、超長建筑物誕生，此類建筑容易受到溫度應力、結構溫度形變因素的影響，可能在建造過程中出現形變與裂傷，引發建筑物裂縫，影響建筑物的安全性，為了解決這一問題，必須要關注高層建筑的結構溫度，采用科學的處理措施。

1 溫度因素對建筑結構的不利影響

溫度與收縮應力是導致建筑混凝體結構開裂的主要誘因，從結構本身因素來看，高層建筑往往采用超常結構，由于構件自身的水化和收縮因素，容易導致構件出現不均勻變化，導致混凝土內部應力增大，出現開裂問題。同時，外部溫度的變化也會致使構件熱脹冷縮，導致構件出現不均勻變形，對結構產生約束應力，這種約束應力會對建筑物的長度、高度產生影響。我們時常可以發現，在很多大跨度、高聳、薄壁建筑物中，常常存在結構開裂的問題，影響了建筑物的安全性，因此，溫度問題必須作為一個重點考慮對象。

2 高層建筑的結構溫度問題分析

2.1 溫差的類型

由于高層建筑結構溫度造成的溫差有季節性溫差、晝夜溫差兩類。季節性溫差的形成是一個長期的過程，對建筑的影響也是循序漸進的，從夏季到冬季是一個緩慢的過程，在熱脹冷縮因素的影響下，高層建筑處于受拉伸狀態。而從冬季到夏季，建筑結構會逐步膨脹，無論是收縮過程，還是膨脹過程，對于建筑物的危害都非常大。

晝夜溫差也是影響建筑結構穩定性的重要因素，為了滿足需求，現代建筑內部往往要求恒溫，利用空調機來維持恒溫，而建筑中的剪力墻與墻體是暴露在外部的，會隨著光能輻射、大氣溫度的變化產生變化。

2.2 結構溫度分析

在高層建筑溫度工況的設計上，需要遵循嚴格的施工標準，目前我們常用的標準就是采暖通風與空氣調節設計規范，在參數的設定上，需要考慮到季節因素的要求。且如果地理位置存在差異，室外氣溫極差值與平均氣溫也會存在差異，在分析結構溫度的相關因素時，需要關注正常工作和非正常工作條件下室溫的總體情況。

在溫度荷載的確定方面，常用的方法有幾個類型:

第一,混凝土收縮與等效溫差的轉化:高層建筑澆筑混凝土，在硬化干縮、水化降溫過程中，會出現體積收縮的問題，具體的收縮過程，與混凝土齡期有一定的關聯，以及時澆筑混凝土用為例，收縮應變累積極限值為 ，這會受到多種因素的影響，如水灰比、骨料才智、水泥含量、骨料細度、水泥物質組成，每一種物質的含量發生變化，都會對相關的參數產生影響。為了解決這一問題，業界認為，對于90天以上的結構澆帶，需要將溫差溫度控制在5℃左右。

第二,季節溫差的因素:季節溫差是一個漫長的過程，對于建筑物會產生均勻、緩慢的影響，為此，在高層建筑的設計中，需要對溫度T以及T凝之差進行詳細的計算，任何一個高層建筑，都無法計算出確切的施工時間，只能盡可能提供完善的方案設計。為此，在設計時，需要考慮到兩種情況下的施工情況，如果在冬季，混凝土終凝溫度偏低，在夏季，溫度較高，會導致建筑結構出現膨脹，如果在夏季施工，那么就是完全相反的情況。在設計時，需要盡可能的考慮到該種因素的影響。

3 高層建筑結構溫度問題的設計應對措施

3.1 科學選擇建筑構造

在建筑結構設計過程中，需要遵循“強剪弱彎”、“強柱弱梁”的原則，并采用相應的構造措施，強化薄弱為主，提高建筑構件的延性，充分考慮到溫度應力因素的影響，避免產生薄弱層問題，控制好鋼筋錨固度，提高抗震效果。

3.2 合理設置計算簡圖

關于建筑結構的計算，需要基于計算簡圖為基礎，計算簡圖是否精準影響著高層建筑結構安全性，在設計時，需要合理選擇計算簡圖，根據簡圖來選擇構造方式，將簡圖誤差控制在許可范圍內。

3.3 合理選擇結構方案

一個科學、合理的建筑結構設計方案，不僅要迎合其在經濟方面的要求，而且還需迎合其在結構形式與結構體系方面的要求，要求結構體系受力明確且傳力簡單。比如，在同一結構單元中，必須選擇同樣的結構體系，而倘若這個高層建筑位于地震區，還需確保其滿足建筑在平面與豎向上的原則。同時，在制定結構方案時，需在綜合分析建筑工程地理條件、施工條件與設計需求、材料等多方面因素的基礎上，實現其同水電等設備專業方面的有機協調，進而得到符合各方面條件的結構方案。

4 結束語

在城市化進程的發展下，各類高層建筑相繼出現，在高層建筑的使用過程中，會由于各類因素的影響出現結構溫度問題，影響建筑的正常使用。本文針對高層建筑的結構溫度問題進行分析，并針對具體的設計應對策略進行了分析。

[1]超長鋼筋混凝土框架結構溫度作用分析[J].孫洪敏,李炳益,徐少鵬,陳俊旗,王偉.武漢大學學報(工學版). 2008(S1)

[2]超長結構溫度效應研究[J]. 鄭茂初.科技資訊. 2008(20)

[3]高層建筑結構溫度效應的簡化計算[J].許樹峰,滕海文,霍達.低溫建筑技術.2007(06)

[4]超長高層建筑結構溫度問題研究[J].趙娟,巴恒靜,陳淮.哈爾濱工業大學學報.2005(09)