1、大跨度钢屋盖结构的日照温度应力观测徐丽等:大跨度钢屋盖结构的口照温度应力观测 l15大跨度钢屋盖结构的日照温度应力观测徐丽,陈建秋,吴大鹏,杨泽群(广州大学 T 程抗震研究中心 .广东广州 510405)【摘要】以广州体育馆钢屋盖结构为例,对大跨度结构使用阶段在日照作用下的温度应力进行了现场连续测试,给出结构的不同构件在日照温差作用下温度应力的数值变化范围和分布规律,测试结果可为同类工程设计和施工提供参考.【关键词】钢屋盖;日照作用;温度应力;观测【中图分类号】TU393.3【文献标识码】B【文章编号】10016864200603011503THEMEAsI 瓜 EITOF1【 1 厦 PIA
2、,rI 瓜 ESTRFCAUSEDBYSUNLIGHTACTIONOFLONGslAN【1E 砸 LRoOFTRUSSXUH,CHENJian?qiu,WUDa?peng,YANGZe?qun(EarthquakeEngineeringResearchTestCenter,GuangzhouUniversity,GuangzhOU510405,China)Abstract:ThecontinuousmeasurementoftemperaturestresscausedbysunlightonsteelrooftrussoftheGuangzhoustadiumispresentedinthe
3、paper.Anditisgiventhatthescopeanddistributionofthestressofeachkindofcomponentsundersunlighttemperatureaction.Theseresultsmaygiveavaluablereferencetorelevantengineeringdesignsandconstructions.Key叼 crds:steelrooftruss;sunlightaction;temperaturestress;measurement0 引言随着人们生活水平不断提高,工业生产,文化,体育等事业不断进步,大大提高了
4、社会对空间结构尤其是大跨度高性能空间结构的需求.这些大跨度空间结构大多为钢结构,在其建造和使用阶段,温度效应都是不容忽视的因素.由于自然环境条件变化所产生的温度荷载一般分为三个类型:日照温度荷载,骤然降温温度荷载,年温温度荷载.其中年气温变化的特点是长期变化,整体均匀,整体位移大,相对简单;日照温度变化则是短时急变,局部性不均匀,局部应力大,最复杂.工程结构设计中通常均会考虑年温变化,而对建筑物在日照温差作用下的响应研究得较少,且大多数是定性分析.日照作用是指同一天太阳照射在结构不同部位引起的温差作用.由于太阳照射强度随着建筑物所在的地理位置,方位,朝向以及所处地区气候变化而改变,太阳辐射引起
5、结构向阳面和背阳面之间存在着温度变形和应力的差别,造成该作用下的温度效应与其均匀温度场作用下的温度效应有明显的不同,所引起的结构破坏形式也有一定差异 JI.因此 ,以广州体育馆主场馆为实例,对大跨度钢屋盖使用阶段的日照温度应力进行观测,所得结果可供工程技术人员参考.1 工程概况广州体育馆是广州市的标志性建筑之一,其三座场馆具有相同的结构形式,主场馆屋盖为长 160m,宽 110m 的近似椭圆屋盖,构成中央屋脊的拱形空间桁架为主桁架,矢高为2Am,上下弦各由 2 根圆形钢管组成,断面呈梯形,沿跨长渐变.水平钢环梁为箱形梁,高 1.2m,宽 0.56m,壁厚 2040mm,通过 54 个抗震支座与
6、平台上的钢筋混凝土梁相连.主桁架和环梁之间的辐射桁架呈放射状放置,共有 78 榀,最大跨度为 55m.辐射桁架的上弦为方钢管,腹杆为圆管 ,下弦用 2 根钢管与垂直腹杆端的实心棒焊接成节点.沿辐射桁架长度方向,每隔 10m 上弦设一道环向工字形钢梁主檩条,上面覆盖太阳板.辐射桁架上下弦之间设垂直交叉预应力索.对广州体育馆主场馆屋盖结构进行的日照作用下连续温度应力观测于 2004 年 10 月进行.2 测点布置2.1 应变测点基金项目 广州市建设科技发展基金资助项目(2oo4o9)针对屋架结构的三类典型受力部件(主桁架,辐射桁架,环梁),以在设计荷载作用下受力最不利构件为测试对象,经?.卜-.卜
7、 -+-+-+-+-+-+-.卜-+-+-+-+-+-+一+ 一+-4-4-4-4-+“+-+-4-4-+-+-+-+一+-+-+-4-4-一+-+-+-+-+-+-+-+-+一+-+-+4周燕,谢军龙 ,沈国民.主动式太阳房的应用技术J.建筑热能通风空调,2003,(1).5赵荣义,等 .空气调节(第三版)M. 北京:中国建筑工业出版社.1994.收稿日期2006-01-25作者简介 竟峰 (1978 一),男,河南商丘人,在读博士研究生.主要从事暖通空调方向的研究工作.ll6 低温建筑技术 2006 年第 3 期(总第 111 期)结构分析,兼顾经验,现场实际可操作性,实际布置应变观测点如
8、下:电阻应变片共布置 100 个测点,其中主桁架 7 个断面,18 个测点;辐射桁架测点分布在 RT21,RT30,R138 和 E21上,共 72 个测点;环梁测点采用应变片,分布在 5 个环梁段 ,共 10 个测点.光纤应变传感器共 10 个测点,主桁架三个断面,共 7 个测点;辐射桁架 RT21 下弦 1 个测点,环梁上 2 个测点(见图 1).单向应变片均沿杆件轴向布置.2.2 温度测点在图 1 中环梁段 1,2,3,5 共 4 处环梁顶面放置水银温度计,读取温度变化;在主桁架 1/2 跨度截面,与 RT30 交接截面,1/4 跨度截面及 RT21 下端截面 4 个部位的光纤应变测点旁
9、,共布置 4 个光纤温度传感器,实时记录温度的变化.以上温度测点均在屋架内.环粱段 3t2R2环粱/辐射桁乌/f 主桁架lRT40-辐射桁架 E2l/.I 南t:图 l 主场馆测试部位总体布置图环粱段13 观测结果3.1 温度测试结果光纤传感器温度记录时间自 10 月 21 日 21:15 起,于 10月 23 日 21:15 止,共 48h.水银温度计人工读数自 10 月 21日 1:00 起,于 10 月 22 日 24:00 止.测量时段天气稳定,间隔 24h 的温度显示出重复性,两套记录结果规律一致(见图2,图 3).,赠一 12(主桁架 1/2 截面)21:153:159:1515:
10、1521:153:159:1515:152l:15时间/hh:mm图 2 光纤温度传感器 48h 温度变化曲线温度测试结果显示,相同环境下主场馆屋盖不同部位温差不同,温差随着屋盖标高的变化而变化:标高越高,温差越大 .因通风情况不同,相同高度的温度略有差异.主桁架最高处 24小时最大测量温差约为 10.6E,环梁顶面则约为 5C.最低温度发生在约凌晨 7:0D,最高温度发生在约下午 15:3o.,赠秘一.,=:=芎萎臻一与 RT3g 夺棒环;=写时间/hh:mm图 3 水银温度计 24h 温度曲线3.2 应变测试结果及应力分析应变测试与温度测试同时开始.应变测试结果显示出与温度变化相似的规律:
11、随着温度的降低,升高,应变变化量逐渐增至最大,然后减小,在间隔 24h 后回至原位附近,应变变化最大的时间基本与温度变化最大的时间对应.光纤应变传感器测得的部分测点随温度变化的应变曲线如图 4,图5 所示.测点应变统计值见下表,表中应力计算时材料弹性模量取 2.06lO3N/mill2.2l:153:l59:l5l5:l52l:l53:l59:1515:l52l:15时间/hh:mm图 4 主桁架 1/2 截面测点 48h 温度应变曲线21:153:159:1515:152l:153:159:1515:152l:15时间/hh:mm图 5 辐射桁架 RT21 与环粱测点 48h 温度应变曲线从
12、测试结果可以看出.在环梁顶面测量温度变化约 5C,主桁碧跨中温度变化 10.6C 的情况下,主桁架弦杆测点应力最大变化为 21.n,辐射桁架弦杆测点应力最大变化为 28.ON/lrra2,环梁测点最大应力变化为 16.1N/nma2.屋架结构的材料为Q345 低合金结构钢 16Mn,取其设计强度取值 n,屋架构件测点应力变化最大值约为其设计强度的 9.5%.mo 珈瑚枷蜘枷口毯mo 珈号:枷舶珈口m8642O展长虹等:寒区别墅双热源热泵系统模拟研究 ll7寒区别墅双热源热泵系统模拟研究展长虹,谭羽非,黄丽君(1 东北林业大学,黑龙江哈尔滨 150040;2.哈尔滨 T 业大学,黑龙江哈尔滨 1
13、50090)【摘要】根据寒区太阳能资源状况和土壤的热物性,对单栋别墅的热泵联合循环系统进行了优化设计,对系统运行工况进行了数值模拟,提出了联合循环系统包括最佳热源面积和系统联合运行时间分配等参数在内的优化运行方案,模拟结果为该系统在实际工程中的应用提供了数据参考和理论依据.【关键词】太阳能一土壤源热泵;数值模拟;优化运行;寒区【中图分类号】TU832.17【文献标识码】B【文章编号】10016864(20o6)o3011703s】MI】IAT【ONSI1l 丁 I)ONTHEsI)LAR GROUNDsI)IJlt 皿 H 队 TPUM口 ES 圈 MFORVJACOUDAREAZHANCha
14、ng.hong,TANYu.fei2,HUANGLi.jun2(1.NortheastForestryUniversity;2.HarbinInstituteofTechnology,Harbin,150080,China;2.HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China)Abstract:Inordertoreducethebuildingenergyconsumptionandthecontaminantletout,manykindsofnatureenergysuchassolarenergyandgroundheatareapplied
15、inasinglevilla.Thepapersetsupamathemaficmodelofdynamicperformanceofthedoubleheatsollrcesystemofsolar-groundsourCeheatpump(S.GHP)forthewholeyear,andascertainsthematchingareaandheatcontributionofthesolarcollectorandun.dergroundcoil.Thesimulationresultsofthesamplecanbeprovidedasreferencedataforactualen
16、gineering.Keywords:solar-groundsourceheatpump;numericalsimulation;matchingparameter;coldarea0 引言在我国对寒冷地区单栋别墅的供热方式,热源主要仍是以燃煤为主的供热锅炉房,能源的利用率低,对环境污染大.近年出现以太阳能,土壤源为低位热源所组成的复合热源热泵系统,这种系统采用太阳能热泵和土壤热泵交替使用的方式,具有两种热源优势互补,能有效的弥补寒区单独热源热基金项目 黑龙江省博士后资助基金(I 砌 05323);东北林业大学校立科研基金(05016)主场馆测点观测应力应变最大值统计表.应变/应力/(N?一
17、)观测点位置二_一最大值最小值最大值最小值差值4 结语大跨度空间结构大多呈曲面,且体形庞大,构件日照温差分布情况复杂,难以设计日照温差工况进行日照温度应力设计计算.因此对实际结构在建成使用后进行日照温度应力现场测试,对掌握结构全面受力状态是非常有意义的补充,测试结果也可为同类结构提供参考.参考文献1刘兴法.混凝土结构的温度应力分析M.北京:人民交通出版社,1991.2陈淮,赵娟 ,李天.日照作用对超长高层建筑结构的影响J.工业建筑,20O5,35(1):27.29.3朱四荣,李卓球 .宋显辉.日光直射下混凝土梁的力学响应J.华中科技大学(自然科学版),2005,33(4):93-96.收稿日期2006-02.24作者简介 徐丽 (1971 一),女,河南新野人,博士,工程师,从事结构工程研究工作.
