6:其他荷载与作用 §6.1温度作用 固体的温度发生变化时，会产生热变形。如果 热变形受到约束，固体内部将产生应力，这个应力 称为温度应力或热应力。因此温度变化是一种作用。 温度作用大小影响因素： 环境温度变化量，约束条件，线膨胀系数 温差来源： 混凝土水化热；钢结构焊接热；火灾热； 生产热；季节温差；日温差；辐射热
固体的温度发生变化时，会产生热变形。如果 热变形受到约束，固体内部将产生应力，这个应力 称为温度应力或热应力。因此温度变化是一种作用。 温差来源： 混凝土水化热；钢结构焊接热；火灾热； 生产热；季节温差；日温差；辐射热 温度作用大小影响因素： 环境温度变化量，约束条件，线膨胀系数 6：其他荷载与作用 §6.1 温度作用
△C升高 △=a·△t·l 线膨胀系数：固体物质的温度每改变1℃时，其长度 的变化和它在0C时长度之比。近似地认为是恒量。 伸长量：△1=·△Tl。 常用材料线膨胀系数(1/℃） 结构种类 钢结构 混凝土结构 混凝土砌块 砖砌块 线膨胀 1.2x10-5 1.0x10-5 0.9x10-5 0.7x10-5 系数
∆t(0C)升高 l ∆l=α ⋅ ∆t ⋅ l 结构种类 钢结构 混凝土结构 混凝土砌块 砖砌块 线膨胀 系数 1.2x10-5 1.0x10-5 0.9x10-5 0.7x10-5 常用材料线膨胀系数α（1/ ℃ ） 线膨胀系数:固体物质的温度每改变1℃时，其长度 的变化和它在0℃时长度之比。近似地认为是恒量。 0 伸长量： ∆l =α ⋅∆T ⋅l
混凝土水化热： 水泥与水作用会产生放热反应，在水泥硬化过程中，不 断放出的热量称为水化热。 对于一般建筑、小体积工程来说，可以不考虑水泥的水 化热，甚至可以加快水泥的水化硬化。 但是对于大体积工程来说，比如大坝，桥梁等，水化热 来不及释放越积越多会造成膨胀开裂等毁灭性后果。所以有 专用的大坝水泥、低水化热水泥，有的还要使用其他冷却方 法。 大体积混凝土梁结硬时，水化热使 得中心温度较高，两侧温度偏低， 内外温差不均衡在截面引起应力
混凝土水化热： 水泥与水作用会产生放热反应，在水泥硬化过程中，不 断放出的热量称为水化热。 对于一般建筑、小体积工程来说，可以不考虑水泥的水 化热，甚至可以加快水泥的水化硬化。 但是对于大体积工程来说，比如大坝，桥梁等，水化热 来不及释放越积越多会造成膨胀开裂等毁灭性后果。所以有 专用的大坝水泥、低水化热水泥，有的还要使用其他冷却方 法。 大体积混凝土梁结硬时，水化热使 得中心温度较高，两侧温度偏低， 内外温差不均衡在截面引起应力
钢结构焊接热： 钢结构的焊接过程也是一个不均匀的温度变化过程。 不均匀的温度场===>不均匀的膨胀 高温处的钢材膨胀最大，由于受到两侧温度较低、膨胀较小 的钢材的限制，产生了热状态塑性压缩。 焊缝冷却时，被塑性压缩的焊缝趋于缩得比原始长度稍短， 这种变形受到两侧钢材的限制，使得焊缝区产生纵向拉应力 这就是焊接残余应力（纵向）。 在低碳钢和低合金钢中，这种拉应力通常很高，甚至达到 钢材的屈服强度。 焊接残余应力对结构的静力强度、刚度、压杆稳定、低温 冷脆及疲劳强度等都有不同程度的影响
钢结构焊接热： 钢结构的焊接过程也是一个不均匀的温度变化过程。 不均匀的温度场====＞不均匀的膨胀 高温处的钢材膨胀最大，由于受到两侧温度较低、膨胀较小 的钢材的限制，产生了热状态塑性压缩。 焊缝冷却时，被塑性压缩的焊缝趋于缩得比原始长度稍短， 这种变形受到两侧钢材的限制，使得焊缝区产生纵向拉应力， 这就是焊接残余应力（纵向）。 在低碳钢和低合金钢中，这种拉应力通常很高，甚至达到 钢材的屈服强度。 焊接残余应力对结构的静力强度、刚度、压杆稳定、低温 冷脆及疲劳强度等都有不同程度的影响
排架结构上部横梁因温度变化伸长时，横梁的变形 使柱产生侧移，在柱中引起内力；柱子对横梁施加约束， 在横梁中产生压力
排架结构上部横梁因温度变化伸长时，横梁的变形 使柱产生侧移，在柱中引起内力；柱子对横梁施加约束， 在横梁中产生压力
均匀温度作用 常年的气温变化导致房屋或桥梁沿纵向均匀地位移，这 种位移不产生结构内力，只有当结构的位移受到约束时才 会引起温度次应力。 一年中大气气温年温差，通常取最高月和最低月平均气 温的差值。我国长江中下游一带大气气温年温差约为30℃ 梯度温度作用 由于日照、骤冷等天气原因或高温车间、低温冷库等使 用情况造成的结构不同部位温度差异
均匀温度作用 常年的气温变化导致房屋或桥梁沿纵向均匀地位移，这 种位移不产生结构内力，只有当结构的位移受到约束时才 会引起温度次应力。 一年中大气气温年温差，通常取最高月和最低月平均气 温的差值。我国长江中下游一带大气气温年温差约为30℃。 梯度温度作用 由于日照、骤冷等天气原因或高温车间、低温冷库等使 用情况造成的结构不同部位温度差异
温度的变化对结构物内部产生一定的影响，其影响的计 算应根据不同结构类型区别对待。 静定结构在温度变化时不对温度变形产生约束，故不产 生内力，但由于材料具合热胀冷缩的性质，可使静定结构自 由地产生符合其约束条件的位移，这种位移可由变形体系的 虚功原理计算。 超静定结构，由于存在多余约束，当温度改变时引起的 温度变形会受到约束，从而在结构内产生内力，这也是超静 定结构不同于静定结构的特征之一。超静定结构的温度作用 效应，一般可根据变形协调条件，按结构力学方法计算
温度的变化对结构物内部产生一定的影响，其影响的计 算应根据不同结构类型区别对待。 静定结构在温度变化时不对温度变形产生约束，故不产 生内力，但由于材料具合热胀冷缩的性质，可使静定结构自 由地产生符合其约束条件的位移，这种位移可由变形体系的 虚功原理计算。 超静定结构，由于存在多余约束，当温度改变时引起的 温度变形会受到约束，从而在结构内产生内力，这也是超静 定结构不同于静定结构的特征之一。超静定结构的温度作用 效应，一般可根据变形协调条件，按结构力学方法计算
§6.2变形作用 变形：结构或构件的支座或地基发生不均匀沉降等，使结构 物被迫产生的变形。 静定结构：允许构件产生符合其约束条件的位移，结构不产 生应力和应变。 超静定结构：多余约束束缚结构的自由变形，产生应力和应 变。 工程中大量的结构都属于超静定结构，结构由变形作用引起 的内力足够大时，可能引起房屋开裂、影响结构正常使用甚 至倒塌等，在结构设计计算中必须考虑变形作用
变形：结构或构件的支座或地基发生不均匀沉降等，使结构 物被迫产生的变形。 §6.2 变形作用 静定结构：允许构件产生符合其约束条件的位移，结构不产 生应力和应变。 超静定结构：多余约束束缚结构的自由变形，产生应力和应 变。 工程中大量的结构都属于超静定结构，结构由变形作用引起 的内力足够大时，可能引起房屋开裂、影响结构正常使用甚 至倒塌等，在结构设计计算中必须考虑变形作用
常见的变形作用 1)地基变形 地基土的不均匀性引起的变形； 地基土发生冻融、冻胀、湿陷等现象； 地基比较均匀，上部结构荷载、刚度相差过大，产生沉 降。都会引起结构内力。 2)钢筋混凝土结构，存在着两种特殊的变形作用，即混 凝土的收缩和徐变
1）地基变形 地基土的不均匀性引起的变形； 地基土发生冻融、冻胀、湿陷等现象； 地基比较均匀，上部结构荷载、刚度相差过大，产生沉 降。都会引起结构内力。 2）钢筋混凝土结构，存在着两种特殊的变形作用，即混 凝土的收缩和徐变。 常见的变形作用
◆砌体结构房屋，地基不均匀 ◆ 单层厂房，因地面大 沉降在砌体中引起附加拉力或 面积堆载造成基础下沉， 剪力，当附加内力超过砌体本 使柱身在附加弯矩作用 身强度便产生裂缝。 下开裂。 口口口夕0aa口口 下沉 中部沉降过大引起的正八字裂缝 厂房大面积堆载基础下沉
下沉 中部沉降过大引起的正八字裂缝 下沉 厂房大面积堆载基础下沉 砌体结构房屋，地基不均匀 沉降在砌体中引起附加拉力或 剪力，当附加内力超过砌体本 身强度便产生裂缝。 单层厂房，因地面大 面积堆载造成基础下沉， 使柱身在附加弯矩作用 下开裂