7 间接作用
7.1 温度作用
7.1.1 一般将荷载类的作用称为直接作用,将非荷载类的作用称为间接作用;间接作用是指引起结构附加变形或约束变形的原因,包括温度作用。
温度作用是指结构或构件受外部或内部的约束,当周围温度变化时即具有温差的环境中,不能自由变形而产生约束、抵御的作用。发生温度变化时,一定会引起结构构件的变形,但不一定都会产生力;只有在结构构件受到约束时,才会产生力或应力。
工程上一般可通过采取构造措施,减少或避免其作用。但当该作用足够大,甚至导致结构构件损害时,就必须考虑其作用的影响。
7.1.2 在有色金属工程中,温度作用的因素比较多,总体上可分两大类。一类是由于生产工艺温差引起的温度作用,是指在某些密闭空间中,由于生产介质、工艺热或冷源(或负荷)的高温或冷冻因素。如某些湿法车间采用大量蒸汽加热作业,而另一些生产工艺却需要冷冻处理;还有工业炉、窑,烟囱具有高温作用,烧结料仓需贮存热料等,都属于生产工艺的温度作用。另一类是大气环境变化的温度作用,即指气温的差异、太阳辐射等因素,大气环境温度变化对超长、超大结构,敏感结构和露天结构及其构件都具有不容忽视的温度作用。上述两类温度因素,是直接反映在相关结构或构件上,其特征均与其温度变化的差值有着直接的因果和量值关系。
此外,在有色金属工程中还有其他温度作用的因素,由于生产物料、介质以及工艺条件等较大变化,引起设备、管道、容器等工艺装置的显著变形,从而导致其支承结构或构件的受力,表现为滑移水平力、摩擦力、扭矩等外力作用。该类作用就其根源而论,也是温度因素引起,只不过对工程结构来说,表现为直接作用即可变荷载,而非本章中的间接作用,该类荷载的选用已列入本规范第6章中。
7.1.3 对于大多数工业厂房,当建筑物、构筑物的温度缝间距符合有关规范规定的要求时,可以不考虑温度变化对结构的影响。但当工业厂房的环境温度变化较大时,应适当减小伸缩缝的最大间距,并加强其他构造措施。
当处于温度变化显著的生产工艺条件以及大气环境较为极端时,对大型厂房、封闭的结构构件以及特殊结构、构筑物,除应在构造上采取技术措施外,尚宜进行温度作用的验算。对预应力结构体系、高温烟囱、烟道、热料储仓以及桥涵、水工结构等的温度作用验算应遵循现行国家或行业的各类专门标准,如国家现行标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《烟囱设计规范》GB 50051、《钢筋混凝土筒仓设计规范》GB 50077、《水工混凝土结构设计规范》SL 191、《公路桥涵设计通用规范》JTG D60,以及《冶金工业厂房钢筋混凝土结构抗热设计规程》YS 12等。
7.1.4 本条中的“均匀温度”,是指主导结构构件膨胀或收缩的温度,该温度在结构构件的整个截面中为常数。
7.1.5 温度作用的取值,在不同的验算中是有所区别的。
1 材料的线膨胀系数值是较为常用的物理参数,在许多材料手册中均可查到,也可从现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009获得。
2 当前在建筑结构设计中,正力求以基本气温作为结构及构件受温度作用的统一计算参数。但是尚存在相关规范、标准的协调问题,且还有一定的时间滞后,有必要预留一段共存时间。现行的烟囱等特殊(或敏感)结构的温度验算中,均采用极端最高气温、极端最低气温等其他气温数值,这些参数的选取应符合现行国家标准《建筑气候区划标准》GB 50178的有关规定。
3 在有色金属工程中,应考虑炉、窑、高温装置、制冷设备等在生产运行中由于调试、检修或者事故等原因而出现的异常高(或低)的温度,由工艺及相关专业提供数据,必要时做相关分析验算。