39.高层建筑竖向温差效应设计方法的要点是什么?

高层建筑高度达到100m甚至更高时，框架梁或连梁约束的存在，不可避免地要对竖向构件所经受的不同的温差变化引起的差异变形产生较大的约束内力。在高层建筑结构设计中应对其竖向温差内力予以较为准确的考虑，并采取相应的措施减少影响，以确保高层建筑结构安全可靠。

（1）温差分析

高层建筑竖向温差可分为整体温差和局部温差。整体温差是指外表构件中面和室内构件中面的温差；局部温差是指外表构件自身内外表面的温差。

结构中面温度主要由所在地区平均温度控制，整体温差ΔT可近似取为

式中 T_外——室外月平均温度；

T_内——无空调室内月平均气温，即室内构件中面温度；

T_室——空调室内气温，即室内构件中面温度；

（T_外+T_内）/2、（T_外+T_室）/2——外表构件中面温度。

外表构件内外表面的局部温差主要受气流、辐射、建筑装饰、有无空调等因素影响，计及温度滞后效应，局部温差Δt可近似取为

式中 ΔT——整体温度，由式（2-48）确定。

为简化计算，一般可假定局部温差在构件截面上的温度梯度呈线性分布。

（2）竖向整体温差效应简化计算

高层建筑结构在整体温差ΔT作用下，由于温差滞后效应，可近似认为结构无侧移，其简化计算简图如图2-10所示。

可采用弹性连续化微分方程简化计算方法求解其效应，即最终协调弹性变形及其对应的弹性阶段结构构件内力。

（3）竖向局部温差效应的简化计算

由温差分析可知，局部温差是与整体温差协调一致一起作用于结构。一般可近似假定楼层节点在局部温差Δt作用下无侧移、无转角。此时外表竖向构件处于纯弯状态，其弯矩M_z为（外边缘受拉为正）

式中 W_z——外表竖向构件截面模量；

E——外表竖向构件弹性模量；

Δt——局部温差，夏季T_外＞T_内，Δt＞0，内缘受拉；

冬季T_外＜T_内，Δt＜0，外缘受拉；

α——外表竖向构件线膨胀系数，混凝土α=1×10^-5（1/℃）。

在竖向温差效应计算时，对钢筋混凝土结构应考虑混凝土的徐变应力松弛特性，为简化计算，可将弹性计算的温差内力乘以徐变应力松弛系数0.3，作为实际温差内力标准值进入设计。当钢结构不存在徐变应力松弛时，其温差内力不能折减。

在进行高层建筑混凝土结构竖向温差效应计算时，必须计及构件裂缝的影响，建议梁柱构件混凝土截面弹性刚度乘以0.85予以折减。钢结构截面弹性刚度不予折减。

温差效应与重力荷载效应组合可取下式：

式中 S——温差效应组合设计值；

γ_G——重力荷载的分项系数，取γ_G=1.2；

γ_T——温差效应作用的分项系数，取γ_T=1.4；

S_Gk——重力荷载效应标准值；

S_Tk——温差效应标准值；

ψ_T——温差效应组合系数，取ψ_T=0.6。

（4）减小竖向温差效应的措施

温差分析表明，高层建筑竖向温差效应影响主要集中在顶部若干层的与内外竖向构件直接相连的框架梁上，受到较大的弯矩、剪力；底部若干层的内外竖向构件将受到较大的轴向压力或拉力；外表竖向构件受到局部温差引起的较大弯矩。因此，结构设计宜对底部竖向构件轴压比留有余地、保证合适的含钢率，顶部若干层框架梁配筋要留有适当余地。

外表竖向构件直接外露的高层建筑结构，竖向温差内力较大，对结构工作状态不利。外表构件应做好保温隔热措施，这时可大大减少竖向温差效应的影响，同时也有利于提高结构的耐久性，有利于室内填充墙非结构构件不出现裂缝。