溫度對工程結構的影響分析
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摘 要 隨著社會經濟的發展，各類工程項目日漸增多，工程結構的規模也越來越大?；诖吮尘跋拢芏嗍┕て髽I都采取了一系列的保障措施，來確保工程結構的穩定性和安全性。本文將簡單闡述溫度應力的特點，分析研究其對工程結構所造成的影響，并結合實例分析具體的控制措施，為相關工作者提供參考借鑒。
關鍵詞 溫度應力;工程結構;影響
引言
隨著科學技術的發展，新技術、新材料越來越多地被應用到各行各業當中，推動了我國社會的現代化發展。在工程建設階段，鋼結構、混凝土澆筑都會受到溫度變化的影響，嚴重影響結構的穩定性和安全性。因此，研究分析溫度對工程結構的影響具有重要的現實意義。
1 溫度應力與溫度場概述
1.1 溫度應力
工程結構始終處于自然環境當中，而自然環境又處于時刻的變化當中，對工程結構本身也會造成較大的影響。尤其是工程結構內外溫度的變化，會導致結構本身產生溫度應力，使得其表面產生不同的收縮和膨脹量，而結構本身又是一個連續的整體，不允許各部分因為溫度變化而產生自由的收縮和膨脹，導致工程結構內部各部分之間產生了一定的作用力，一旦超過了結構本身所能承受的力量，勢必導致工程結構出現變形等問題。
當前，工程結構主要采用兩種結構形式：第一種為鋼結構，其本身的熱傳導性較高，相比較而言，受到的溫度場影響也相對簡單;第二種為鋼筋混凝土結構，本身的導熱性能較差，再受到氣溫變化、太陽輻射等因素的影響，勢必導致鋼筋混凝土結構出現內外溫度變化不一致的問題，產生溫度應力，進而影響結構本身的穩定性[1]。
2 溫度場的分類
在研究溫度對工程結構影響的過程中，首先需要對結構所處的溫度場進行研究，而常見的溫度場主要有以下幾種：
?、倌隃販囟茸兓瘻囟葓觯涸摲N溫度場相對形成的時間比較長，對工程結構的影響也比較小，主要會對結構整體的溫度變化產生影響，因此在考慮年溫度變化對工程結構影響時，應當以整個工程結構的平均溫度作為依據。②日溫溫度變化溫度場：由于日溫溫度變化所形成的溫度場，對工程結構的影響較為復雜。根據有關調查表明，日溫溫度變化主要受到太陽輻射、氣溫以及風速等環境因素的影響，而隨著溫度的變化，會導致工程結構表面和內部的溫度在較短的周期內發生變化，而這種變化只會影響到工程的局部結構，因此，在深入研究過程中只需要對結構的局部溫差變化進行分析即可。③驟然降溫所形成的溫度場：因為極端天氣或者日照降溫的影響，導致工程結構的外表面材料受到環境的影響出現受冷收縮，而且內部材料因為溫度傳導的不及時，還未發生相對應的收縮變形，導致工程結構內外溫度不一致，收縮不一致產生變形、裂縫等問題。
3 溫度對不同工程結構的影響
3.1 對大跨度鋼結構的影響
對于一些跨度較小的鋼結構而言，溫度的變化不會導致其受力性能產生較大的變化。而對于一些大跨度鋼結構而言，溫度的變化所導致的溫度應力會增加鋼結構之間的附加應力和支座反力，進而引起鋼結構出現水平或者豎向的位移變形，影響整體結構的穩定性。以某體育館的雙曲拋物面網殼尾蓋為例，主要采用大跨度鋼結構建設而成，平面尺寸為63m×63m。當其周圍的溫度場的溫度差為30攝氏度時，此時拱向桁架弦桿溫度應力可以高達51MPa，占到了整個鋼材設計強度的四分之一，長期處于如此高強度的溫度應力下，勢必導致鋼結構超負荷運行，穩定性和使用壽命都大大降低。
3.2 對混凝土結構的影響
對于鋼筋混凝土結構而言，在澆筑施工結束后，隨著養護溫度的增高，混凝土的強度也呈現出較快的增長趨勢。溫度對鋼筋混凝土結構的影響，主要在其澆筑完成后的前10天內，而隨著混凝土齡期的增長，這種影響逐漸變弱，直到28天以后，很難在對混凝土的結構產生影響。尤其是在冬季進行混凝土澆筑施工過程中，由于環境溫度較低，混凝土保養階段，其內部的水一旦發生結冰，不僅會增大體積，而且每平方米還會產生不低于2500kg的溫度應力，導致混凝土出現裂縫、蜂窩等破壞，影響其強度和抗壓性能，降低混凝土結構的使用壽命[2]。
4 實例分析溫度對工程結構所造的影響
某基坑工程項目，開挖深度約為12.2米，采用C35鋼筋混凝土進行地下連續墻的澆筑施工，連續墻深度約為29.8米，寬度為80.8m。本工程施工所在區域屬于典型的亞熱帶季風性濕潤氣候，夏季炎熱、冬季寒冷。因此，在整個施工期間，通過對關鍵結構的監測發現，溫度影響較大，具體如下所示：
4.1 溫度應力所造成的影響
（1）對內支撐軸力的影響：本工程在施工現場設置了兩個內支撐軸力的溫度應力監測點，通過監測截面鋼筋計的軸力，來判斷溫度所造成的變化情況。通過監測結果來看，隨著溫度的上升，內支撐軸力呈現出較為明顯的增長趨勢，而隨著溫度的下降，內支撐軸力但也呈現明顯的下降趨勢。以夏季8月1日的監測結果為例，對于1號監測點的截面頂部軸力監測為14070KN，而其底部的軸力只有12900KN，兩者相差了1170KN，究其原因主要是因為太陽照射的不同，導致上下的溫差不一致。
?。?）對地連墻及冠梁變形影響：在本基坑結構施工過程中，通過對地連續墻及冠梁進行水平位移監測來看，測斜管口以下10米處的水平位移量較高，且隨著溫度的升高，其位移量不斷增大，在監測結束時，其水平位移量超過了報警限制（24mm），達到了31mm。這種位移很容易對周圍的建筑物造成安全影響，導致靠近基坑周圍的建筑物出現裂縫等質量問題，必須采取有效的措施解決。
4.2 控制對內支撐軸力的影響措施
通過監測結果來看，雖然因為溫度的增加，所導致的內支撐截面應力超過了混凝土軸心的抗壓強度設計要求，但仍低于標準要求，基坑的內支撐結構仍保持著較為安全穩定的狀態。但是為了避免內支撐結構長期處于超負荷運轉狀態，本工程結合施工期間的實際溫差變化情況，提高了內支撐結構的混凝土強度等級，來確保其混凝土軸心的抗壓強度能夠抵抗溫度應力的影響。
4.3 預防支撐裂縫或者變形的措施
（1）抗：隨著桿件剛度的增大，超靜定結構當中溫度應力也越來越大，因此必須采取提高混凝土的等級來提高混凝土的抗壓強度。同時還需要重視混凝土澆筑施工的質量，通過配置小直徑、小間距的構造筋，降低裂縫產生的密度和深度，來抵抗溫度應力所產生的影響。
?。?）放：所謂放，就是在本工程地下連續墻混凝土澆筑過程中，采用分段澆筑的施工方式，每間隔40米的距離，在梁、板區域內應力較小的部位，設置1米寬的后澆塊，待混凝土澆筑完畢并養護30天后，在采用高一個強度等級的混凝土進行后澆塊的回填澆筑，以釋放因為溫度所造成混凝土收縮變形。
（3）防：在本工程基坑支護施工過程中，還采取了一系列的預防溫度應力的措施，例如增加了支撐、樓板內的孔洞周邊配筋數量;采取了有效的保溫措施來降低混凝土的溫度流失，并保持混凝土處于潮濕狀態下，以減少混凝土收縮變形量;在夏季炎熱時節進行施工過程中，為了避免太陽輻射造成的溫度應力，采用對施工區域灑水或者保溫材料覆蓋的方式，降低溫差變化。
4.4 避免支護結構位移
為了減少支護結構位移對周圍建筑的影響，本工程主要采取了以下控制措施：①在監測過程中，本工程支護結構的中部存在較大的變形情況，因此適當的增加了連續墻的埋深深度，來抵抗中部變形問題。②加大支撐構件的斷面積，從而降低支撐桿件長度，以增大支撐水平剛度系數。③在施工過程中，一旦地下結構完成施工任務，應盡早開展覆土施工，以避免溫差變化過大，導致地下基坑結構產生位移變形。
5 結束語
綜上所述，隨著人們生活水平的提高，對生活品質的要求也越來越高。尤其是各類工程建設過程中，人們不僅關注工程本身的功能，而且還重視工程建設的質量。現階段，溫度的變化會對工程的鋼結構、混凝土結構產生較大的影響，導致結構出現失穩現象，嚴重影響工程的整體穩定性。因此，相關工作者應當重視溫度應力的研究，結合不同工程結構的實際情況，采取相對應技術措施降低溫度應力產生影響，提高工程建設質量，保護居民的人身和財產安全。
參考文獻
[1] 王成祥.淺談施工溫度對大體積混凝土結構裂縫的影響[J].甘肅科技縱橫，2008，37（4）：122-123.
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