基于概率的施工期超長隔震結構單元劃分方法

摘要：施工期超長隔震結構所經歷的環境溫差和混凝土干縮作用具有一定的區域性和隨機性，采用概率手段研究施工期超長隔震結構單元劃分方法，以有效控制隔震層的溫縮變形. 首先，研究了施工期超長隔震結構單元劃分機理，提出了隔震層溫縮變形的控制方法. 其次，基于廣義極值分布模型得到了12個不同環境溫濕度分布的高烈度城市最冷月平均最低溫度、最熱月平均溫度和年平均相對濕度的最優分布模型參數，結合超長隔震結構施工期的3個環境溫濕度水準，給出了不同水準下12個城市超長隔震結構綜合溫差的取值建議，進而提出了后澆帶最大設置間距計算方法. 接著，總結出了施工期超長隔震結構單元劃分方法. 最后，對某在建超長隔震結構單元劃分方案進行優化分析，分析結果表明：在隔震層剛度生成時間不變、混凝土干縮模型確定的情況下，為了保證隔震層合成向最大溫縮變形控制在55 mm的限值之內，采用后澆帶劃分方案3和封閉方案1時，需將最冷月隔震層溫度提升至-4 ℃及以上. 為了保證結構整體性和施工便利性，可采用后澆帶劃分方案2和封閉方案1，同時最冷月隔震層溫度需達到-1 ℃及以上.

關鍵詞：超長隔震結構；溫度分布；濕度分布；結構單元劃分；變形

中圖分類號：TU352.1 文獻標志碼：A

隨著我國經濟實力的顯著提升和隔震技術的持續進步，越來越多的機場航站樓、會議中心和醫院等大型基礎設施采用了隔震技術［1-3］，有效降低了結構的地震響應和溫度應力［4］，提高了結構的綜合性能.然而，在環境溫差和混凝土干縮聯合作用下，這類結構隔震層會產生溫差和干縮聯合變形（以下統稱“溫縮變形”）；若溫縮變形過大，將導致隔震支座產生較大側向變形，隔震支座長期在較大側向變形狀態下服役時，可能會影響其力學性能，甚至改變結構在地震作用下的破壞模式. 已有研究表明，施工期對超長隔震結構單元進行劃分是一種控制結構溫縮變形的有效手段［5］，但現有相關規范、標準尚未給出施工期超長隔震結構單元的劃分方法及不同環境溫濕度區域的環境溫差、混凝土干縮應變的建議取值等，相關理論研究仍滯后于日益迫切的工程應用需求. 因此，針對全國不同的環境溫濕度區域，如何在施工期對超長隔震結構單元進行合理劃分是亟需解決的重要科學問題.

目前，關于施工期超長結構單元劃分的研究主要集中在非隔震結構，對超長隔震結構單元劃分的研究相對較少，文波等［6］對采用隔震技術的某配電樓進行了溫度荷載作用下結構各桿件受力情況的研究，分析了抗震結構設置后澆帶前后溫度應力的變化. 張吉柱［7］利用框架結構算例模型分析了后澆帶鋼筋連接狀況和后澆帶寬度對后澆帶有效作用的影響. 潘立等［8］結合實際工程，分析了超長混凝土地下結構的環境最大溫降取值，考慮后澆帶的位置和構造，并采用了彈塑性時程分析方法研究結構澆筑成型步驟、構件內力增加過程、相鄰混凝土之間的相對約束. 陳志強等［9］介紹了青島膠東國際機場航站樓的結構體系、設計方法、分析結果及構造處理措施，對航站樓混凝土結構的設縫選型進行了對比分析.Iqbal［10］現場實測了美國芝加哥10棟停車庫伸縮縫處由溫度變化產生的水平位移. 李靖等［11］通過對西安咸陽國際機場東航站樓設置后澆帶，在施工階段及正常使用階段對隔震層的溫度變形進行了分析.潘旦光等［12］基于北京新機場航站樓溫度場分布模型及溫度隨時間的變化規律，研究了后澆帶施工進度及封閉順序對結構溫度變形的影響. 杜永峰等［13］分析了某超長隔震結構在最不利溫差作用下后澆帶的布置方案，并對施工階段梁的撓度和隔震支座位移的變化規律進行了研究. 綜上可知，超長隔震結構往往采用設置后澆帶的方式進行施工期結構單元劃分，以實現結構的無縫設計. 但對超長隔震結構單元劃分機理的研究鮮有提及；在進行環境溫差和混凝土干縮作用計算時，未同時考慮環境溫濕度變化的隨機性；不同環境溫濕度區域后澆帶的間距設置往往依賴于經驗，缺乏理論依據.