考虑太阳辐射影响的双向张弦梁结构温度效应研究

对于采用透光性材料或直接曝露于室外的大跨度钢结构,在太阳辐射作用下结构温度远高于环境温度且极不均匀,可能成为结构的控制荷载,而现有规范和文献并未给出明确科学的温度作用取值依据。结合双向张弦梁实际工程,通过建立太阳辐射作用下钢结构温度场数值模拟方法,分析温度场分布规律以及结构的温度响应,给出考虑太阳辐射影响的结构温度作用的取值原则。     

国家体育场大跨度钢结构温度场分析与合拢温度研究

结合国家体育场工程,对温度差异引起桁架结构的内力效应、太阳辐射吸收系数ρ的影响因素以及降低太阳辐射温升的措施进行了分析。通过分析统计得到结构各区域箱形构件的太阳辐射照度,合理地确定了温度场计算采用的各种参数及室内外风速及相应的热传导计算边界条件。采用有限元法计算了箱形构件各表面的辐射温度与构件的平均辐射温升,从而确定了“鸟巢”结构各区域内构件的辐射温度。明确提出大跨度屋盖结构的合拢与合拢温度要求,并根据历史气象温度记录与变化趋势、太阳辐射温升、结构设计的合理性以及结构施工的实际进程,综合确定在大跨度钢结构设计时采用的合拢温度与最大正、负温差。     

大跨度刚构桥高墩温度场及温度效应数值研究

基于贵州省当地的长期气象数据,对某大跨度刚构桥高墩进行了有限元数值仿真模拟,研究了太阳辐射和寒潮作用下高墩的温度场及温度效应,分析了高墩温度、应力及位移极值的变化规律。结果表明,太阳辐射与寒潮对高墩温度场和温度效应都有较大影响。     

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。     

空间结构太阳辐射非均匀温度问题的研究进展

对于有大型室外构件或大面积透光性屋面的大跨钢结构,在时变太阳强烈辐射作用下,结构经历的温度效应实质是在辐射-热-流多物理场耦合作用下的非均匀时变温度效应,往往会在结构中引起较大的温度变形和温度应力,成为结构的控制荷载之一。从钢材表面太阳辐射吸收系数、太阳辐射下钢结构温度实测以及数值模拟方法、典型结构形式和工程的太阳辐射非均匀温度效应研究等方面,总结和分析了空间结构太阳辐射非均匀温度问题的研究进展,提出低吸收高反射的新型涂料研发、结构太阳辐射非均匀温度作用简化模型、地基-基础-混凝土结构-钢结构协同太阳辐射非均匀温度效应的精细化研究等3项亟待解决的关键课题,为进一步研究空间结构太阳辐射非均匀温度效应提供了一定的思路和参考。     

太阳辐射作用下钢管温度场分析

基于ASHRAE晴空模型和热分析有限元理论,研究了太阳辐射作用下钢管温度场的日变化过程及温度场的分布规律.对影响钢管温度场的参数,包括太阳辐射吸收率、地面辐射反射率、钢管尺寸和钢管的空间方位进行了参数分析,研究了太阳辐射作用下各个参数对钢管温度场的影响规律.基于太阳辐射时程有限元分析和稳态热分析理论,提出了太阳辐射作用下钢管的温度场简化计算模型,并通过算例验证了简化计算模型,可为今后空间钢结构温度场和温度应力研究和设计提供借鉴和参考.     

膜下索穹顶太阳辐射非均匀温度效应研究

索穹顶结构常采用膜屋面,高透光膜屋面可使太阳辐射透过膜材作用在下部结构上,且降低了结构周围的对流换热作用,可能形成"温箱效应",使膜下索穹顶结构产生显著的非均匀温度效应。基于内蒙古伊旗全民健身中心索穹顶,分别考虑ETFE、PTFE两种膜材,对其进行膜下索穹顶结构太阳辐射非均匀温度场和温度效应分析。结果表明:膜下索穹顶结构存在显著的太阳辐射非均匀温度场和温度效应,膜材的太阳辐射透射系数是主要影响因素之一。升温导致索穹顶结构预应力损失严重,考虑太阳辐射非均匀升温工况比考虑极端气温均匀升温工况的膜下索穹顶预应力损失更为明显,在设计中应予以考虑。     

天津奥林匹克体育中心游泳跳水馆施工过程分析

天津奥林匹克体育中心游泳跳水馆的屋盖结构体系采用了空间桁架结构。对于空间桁架结构而言,目前多数研究主要集中在节点承载力、静动力性能及其稳定性能上,对于结构施工过程的数值模拟涉及较少。而在大跨度空间钢结构桁架施工过程中,由于结构温度的变化、太阳辐射的影响和卸载方案的差异,施工过程将对结构在使用阶段的力学性能产生显著的影响。以天津奥林匹克体育中心游泳跳水馆钢结构空间桁架结构为工程背景,分析了不同卸载方案、考虑太阳辐射影响的不同合拢温度下钢结构桁架的杆件内力、节点位移、支座反力等结构响应,得出了卸载方案和合拢温度对结构性能的影响程度,为今后大跨度桁架结构的施工方案制定提供了参考和设计依据。     

混凝土表面太阳辐射吸收系数测试研究

混凝土表面太阳辐射吸收系数是求解混凝土结构温度问题的重要参数之一.本文从热平衡的基本方程出发,提出了混凝土表面太阳辐射吸收系数的测试方法.并通过对不同表面性状混凝土试件的测试,研究了混凝土模板种类、混凝土表面色泽等因素对太阳辐射吸收系数的影响.文中给出了混凝土表面太阳辐射吸收系数的建议值,并讨论了减小结构日照温度效应的相关措施.     

太阳辐射下张拉整体高耸结构热学及力学性能研究

张拉整体高耸结构是一种新型结构体系,是张拉整体的概念在竖直方向上的应用,尚未有任何功能性结构建成。针对一座功能为电视塔的张拉整体高耸结构,基于ASHRAE晴空辐射模型,模拟了该结构在一天中的非均匀时变温度场分布情况,并计算了结构在该温度场下的力学响应。通过不同的太阳辐射吸收系数取值,研究了索体材料和压杆面漆的选取对于结构热学、力学性能的影响。结果表明,当采用深色压杆面漆时,结构在太阳辐射下索力损失最小。     

大直径落地式筒仓结构在太阳辐射下的温度场分布

基于ASHRAE太阳辐射模型和瞬态热传导理论,对太阳辐射作用下钢筒仓和钢筋混凝土筒仓进行瞬态热分析,得出太阳辐射作用下筒仓结构的温度场.通过研究筒仓仓壁在太阳辐射作用下的温度场,发现储料的热工参数对钢筒仓仓壁的温度场影响较大,而对钢筋混凝土筒仓的影响很小.通过参数分析,研究不同热工参数的储料对钢筒仓仓壁温度场的影响.最后对不同太阳辐射吸收系数、筒仓直径和壁厚对仓壁温度场的影响进行分析研究.     

涂料外饰面的太阳辐射性能及对建筑节能影响的试验研究

外饰面材料的太阳辐射性能直接影响围护结构的热工性能,实际应用中掌握建筑外饰面材料的太阳辐射性能至关重要。通过介绍一种测试涂料外饰面太阳辐射吸收系数的间接方法,以及测试数据的分析和总结．说明涂料外饰面的太阳辐射性能对建筑节能的影响,为今后新型涂料的太阳辐射吸收系数的测试以及建筑外饰面材料的选择提供参考和指导。     

大跨度铝合金储煤仓结构温度场及温度效应研究

铝合金材质由于密度小,耐腐蚀,易于维护而常常被应用于各类建筑中。由于铝合金空间网壳结构不同于其他结构,具有较为新颖的上覆铝制蒙皮的屋面构造方式,使得此种结构的温度场不同于钢结构的温度场。铝制蒙皮上无保温层,在太阳辐射的作用下,贴近屋面板附近的铝合金结构温度将远高于环境温度,加之铝合金温度膨胀系数较高,因此非均匀温度作用成为太阳辐射下的铝合金空间网壳结构的控制荷载。而传统的设计方法只考虑均匀温度作用下结构的变形和应力。基于曹妃甸铝合金储煤仓结构实际工程,采用计算流体动力学方法,研究得出:在太阳辐射作用下铝合金空间网壳结构的非均匀温度变形和应力远高于传统均匀温度作用下的温度变形和应力。因此在设计不作保温层处理的情况下,应考虑太阳辐射作用下非均匀温度作用。     

混凝土表面太阳辐射吸收率试验研究

混凝土对太阳辐射的吸收率直接影响混凝土结构内温度场分布以及温度效应。由于混凝土材料的物理力学性能离散性大,施工条件多样,使用环境千差万别,目前尚无对太阳辐射吸收率研究的系统而成熟的成果。结合太阳能利用原理和热工规范等,对不同颜色、不同粗糙度混凝土表面,进行太阳辐射吸收率的探索性试验,初步提出在考虑温度作用的混凝土结构设计中,其表面太阳辐射吸收率的建议取值。     

热工参数对混凝土结构温度场影响研究

根据热学基本原理,结合结构设计需要,以上海地区某桥梁为对象,分析了各基本热工参数对混凝土结构温度场和温度效应的影响,重点阐述了表面热交换系数和太阳辐射吸收系数的影响。旨在为混凝土结构温度问题的研究和为考虑温度作用的结构设计提供参考。     

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...     

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。     

超长大跨度结构施工阶段温度效应研究

结合某大型航站楼工程,对超长大跨度结构在施工阶段的温度效应问题进行较为深入的探讨。在确定超长大跨度结构施工阶段正、负温差时,考虑太阳辐射引起钢结构温升以及混凝土收缩当量温降的影响。根据超长大跨度结构的施工进度计划,得到混凝土结构各楼层正、负温差的变化规律,考察施工起始时间对结构正、负温差的影响。分别对施工期间混凝土楼板、框架柱以及大跨度钢屋盖的内力与变形特点进行分析,考察温度作用沿楼层高度的变化情况。通过对各施工步序进行精细模拟,较为真实地反映了结构温度效应随施工进度的变化情况,为超长大跨度结构设计与施工验算提供科学依据。     

暴露环境下矩形钢管混凝土构件截面温度场实测研究

超高层结构常采用矩形钢管混凝土柱,在太阳辐射下,钢管表面温度最高可达到50℃左右,由于钢材和混凝土的热物理性能存在较大差异,以及太阳辐射的非均匀性,导致钢管壁的四面和核心混凝土温度分布极不均匀,进而会影响钢管混凝土柱的受力。为了解太阳辐射下矩形钢管混凝土柱的截面温度场分布,通过对矩形钢管混凝土构件截面布置温度测点进行了截面温度场的实测,对构件温度分布进行了分析。结果表明:方钢管混凝土试件截面温度场随截面空间分布的非线性特征和时间变化的非线性特征显著;钢管表面各测点与中心测点及气温间温度峰值出现的时间存在差异;截面温度场为非均匀温度场,截面中心温度最低时整个截面温度场的非线性特征表现最为显著。     

茌平体育馆弦支穹顶叠合拱结构的温度场研究

太阳辐射作用下,茌平体育馆弦支穹顶叠合拱结构的温度场分布极为复杂和不均匀.为精确确定其温度场分布,为结构分析提供数据支持,本文基于APDL语言对ANSYS软件进行了二次开发,采用ASHRAE晴空模型编制了温度场数值模拟程序,对夏季太阳辐射、对流换热和热传导等作用下茌平体育馆弦支穹顶叠合拱结构的温度场进行了数值模拟,得到了整个结构的温度场分布规律,并由数值模拟结果分析得到室外钢拱构件的平均温度要比空气温度高很多、构件沿截面的温度梯度很高等重要结论,为随后的结构设计和分析提供了有力支持.