超长高层建筑结构温度问题研究

超长高层建筑结构温度问题研究

王永胜

东营筑城建筑设计有限公司 257091

摘要：随着我国城市化进程的推进，城市用地越来越紧张，为了节省建筑用地，超长高层建筑结构普遍出现于现代建筑工程中。但是超长高层建筑的温度敏感性使得建筑设计中的温度问题成为了建筑设计的难点，本文通过对超长高层建筑结构温度影响因素的分析，探讨解决超长高层建筑结构温度问题的可行措施。

关键词：超长高层建筑结构；温度；影响因素；措施

1、前言

我国建筑设计行业在近年来发展势头十分迅猛，相对结构较复杂的超长高层建筑结构被应用于城市建筑的广泛领域。然而，超长高层建筑结构温度变化的敏感性使得设计过程中温度的影响因素过多，影响后果严重。基于此，超长高层建筑结构中伸缩缝的科学设计就成为解决超长高层建筑结构温度问题的有效施工手段。随着实践经验的丰富，现代超长高层建筑结构无缝设计成为了行业共识，同时国家也对超长高层建筑结构的伸缩缝进行了严格的规范和标准要求，在实际的施工过程中利用实际施工条件和相关理论形成合理的温度效应计算方式，是解决超长高层建筑结构温度问题的重要思路。

2、超长高层建筑结构温度的基本理论

我国城市建筑用地的缩减使得城市建筑突出表现出跨度更大、高度更高、结构更复杂的方向发展，超长高层建筑结构是发展的趋势，也是我国建筑行业发展的必然结果。但是超长高层建筑结构对温度极其敏感，温度变化对建筑结构的影响效果十分显著，因此利用合理的控温手段进行施工，是超长高层建筑结构建筑工程中主要面对的问题之一。我国建筑行业的普遍要求是超长高层建筑结构不设置伸缩缝，但是通常的施工过程中是使用设置伸缩缝，待施工完成后浇带的方法实现施工控温的，这造成了极为严重的矛盾^[1]。因此在现代信息化技术越来越成熟的前提下，利用建筑结构处于不利情况下温度场的温度应力来将温度应力以荷载的方式施加于各个建筑结构上，形成符合实际施工条件的施工构件变形，从而实现超长高层建筑结构温度的有效控制，是现代建筑行业中应对超长高层建筑结构温度问题的重要方法。

3、影响超长高层建筑结构温度的因素

3.1钢管混凝土结构对超长高层建筑结构温度的影响

钢管混凝土构件是现代建筑行业中应用广泛的施工材料，是一种新兴的组合材料结构，具有良好的性能，继承了钢材和混凝土的优点，承载力高、延性好、抗震性强、经济实惠，是现代建筑行业中的主流选择。但是这种材料应用于超长高层建筑结构时，极易受温度影响而产生裂缝，严重影响了最终的施工质量。据研究表明，钢管混凝土结构对于温度有很敏感的变化，低温下钢管混凝土结构温度应力变小，高温环境下则温度应力抗性极强，形成了低放高抗的温度应力变化趋势。同时，钢管混凝土的形状、截面大小对温度的耐受力和温度应力各不相同，构件表面脱粘与否也会影响钢管混凝土结构的温度应力变化。一般情况下，钢管混凝土结构内外表面温度是基本一致的，同样的温度条件下，圆形钢管混凝土结构越靠近圆心则温度应力的抗性越强，矩形钢管混凝土结构如果边长大于500毫米则截面的温度应力分布就显得极为不均匀，截面积越大则温度应力差距越明显，温度的分布差异也越显著^[2]。

3.2太阳辐射对超长高层建筑结构温度的影响

超长高层建筑结构必然会受到太阳辐射的影响，而不同的太阳辐射会导致超长高层建筑结构温度应力产生不同的变化，熟悉这些变化对于超长高层建筑结构温度的控制具有重要意义。太阳辐射的强弱主要取决于太阳的几何位置、云量、地形和其他非均质性大气影响因素的影响，合理的构建太阳辐射模型，精确计算太阳辐射对温度影响的变化，是十分重要的超长高层建筑结构温度控制手段。在我国的规范和标准中，一般计算太阳辐射的模型是应用“暖通规范”的相关要求进行的，不同透明度等级和所处不同的纬度在夏季太阳辐射下会产生不同的暖通值，通过与标准暖通值的对比，就可以直观的了解当前条件下太阳辐射的强度，由此来估算太阳辐射对超长高层建筑结构温度的影响效果，是比较常用的太阳辐射影响因素计算方式^[3]。

3.3风速对超长高层建筑结构温度的影响

风速也是超长高层建筑结构不可避免的温度影响因素，在实际的施工中对风速的测量和计算是设计超长高层建筑结构的重要环节。风速是单位时间内空气水平方向上移动的距离，风速的高低直接决定的建筑的体表温度是否能够快速的升降，影响风速的主要条件有垂直高度、地形地貌、地理位置等，且风速会在不同的时间有不同的变化。在实际的测量设计中，风速是十分难以计算的变量，通常将风速的变化看做具有周期性变化规律的变量，在不同的设计施工条件下，取不同的风速值来进行风速影响的预估是风速计算的常用手段。例如在午后选取风速最大值计算，而夏季一般认为风速影响忽略不计，计算是风速数值看做零。

3.4气温超长高层建筑结构温度的影响

气温是影响超长高层建筑结构温度的显著因素，在实际的设计施工时对气温的考量是重要的设计思路。在实际设计施工时，特殊气候对气温造成的直接影响严重影响着超长高层建筑结构温度的变化，如特定的暴雨、台风等特殊气候环境，温度变化剧烈，对超长高层建筑结构的控温设计造成了极为不利的阻碍。

4、控制超长高层建筑结构温度的有效措施

通过对超长高层建筑结构温度影响因素的分析，可以从几个方面采取措施来控制超长高层建筑结构的温度：一是对钢管混凝土材料进行改良，采用补偿收缩混凝土技术和聚丙烯纤维，设置不粘的预应力钢筋，完成施工后进行浇带、加强带手段来防止钢管混凝土由于温度影响产生裂缝，从而有效提升超长高层建筑结构最终施工的建筑质量^[4]。二是建立合理的计算模型对太阳辐射、气温、风速等因素进行预先的计算，从而对建筑构件施加形变来控制温度。

5、结束语

影响超长高层建筑结构温度的因素较多，通过对建筑材料的改良和外界影响因素科学合理的计算，从而预先对超长高层建筑结构温度进行有效的控制，是实现超长高层建筑结构温度控制的可行控制措施。

参考文献

[1]林建雄,肖德周,黄忠海.某大型综合体建筑结构设计关键问题研究[J].广东土木与建筑,2018,25(08):9-12+47.

[2]康娜.高层建筑超长悬挑结构模板支撑架施工技术[J].中外企业家,2018(22):83.

[3]诸熠楚. 超长高层钢框架结构温度效应研究[D].北京交通大学,2018.

[4]覃文彬. 某工程超长地下室混凝土结构裂缝成因分析及防治[A]. 《建筑科技与管理》组委会.2018年4月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].《建筑科技与管理》组委会:北京恒盛博雅国际文化交流中心,2018:3.

作者简介 ：

王永胜，山东东营市人，本科，汉族，高级工程师； 研究方向：结构方向