网架模型日照非均匀温度场试验

第50卷 第1期2018年1月

哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY Vol.50No.1Jan.2018 DOI：10.11918／ｊ.issn.0367-6234.201605091网架模型日照非均匀温度场试验

王化杰1，2，陈 友2，3，钱宏亮1，2，金晓飞4，来佳琪3

（1.哈尔滨工业大学（威海）土木工程系，山东威海264209；2.哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨150090；3.中国联合工程公司，杭州310052；4.中建一局集团公司总承包公司，北京100161）

摘 要：为得到日照下空间钢结构非均匀温度场分布规律，给现有非均匀温度场模拟方法提供标准二可靠的试验验证依据，设计并制作了标准的三角形平板网架模型，对其均匀温度场试验进行了详细设计，完成了不同环境下三角形平板网架非均匀温度场的连续测量，得到了较为全面的网架结构非均匀温度场试验数据，并对其进行了详细分析，结果表明，网架结构杆件水平放置时，摆放角度对杆件温度变化影响不大，非水平放置时，摆放角度影响较大，不同杆件间温差最大可达13?，网架模型非均匀温度场效应明显；最后建立了三角形平板网架非均匀温度场有限元分析模型，采用考虑阴影的数值模拟方法对试验进行模拟分析，并将模拟结果与实测结果进行对比，试验结果与数值模拟结果基本相同，全天平均误差率不超过6%.考虑阴影遮挡的非均匀温度场模拟方法可用于结构非均匀温度场分析，模型试验可为同类非均匀温度场模拟方法提供验证依据.

关键词：钢结构；网架模型；试验研究；非均匀温度场；摆放角度

中图分类号：TU391文献标志码：A 文章编号：0367－6234（2018）01－0191－08

Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｎｏｎ?ｕｎｉｆｏｒｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｆｇｒｉｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｕｎｄｅｒｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎ

WANG Huaｊie 1，2，CHEN You 2，3，ＱIAN Hongliang 1，2，JIN Xiaofei 4，LAI Jiaｑi 3

（1.Department of Civil Engineering，Harbin Institute of Teｃhnology at Weihai，Weihai 264209，Shandong，China；2.Sｃhool of Civil Engineering，Harbin Institute of Teｃhnology，Harbin 150090，China；3.China United Engineering Company，Hangzhou 310052，China；4.China Construｃtion First Engineering Division Co.，Ltd.，Beiｊing 100161，China）Ａｂｓｔｒａｃｔ：To obtain the temperature distribution rules of steel struｃtures under solar radiation and offer standard referenｃe and reliable basis for related numeriｃal researｃh，temperature field test of a speｃially designed triangle spaｃe truss model was ｃarried out under various ｃonditions.Through the ｃontinuous measurements，abundanｃe experimental data and distribution rules were obtained and analyzed in detail.Aｃｃording to the ｃomprehensive test results，solar temperature distribution rules under different ｃonditions were summarized https://www.wendangku.net/doc/0618137565.html,ying angle has a great influenｃe on temperature field of members in non-horizontal loｃation，while it has little influenｃe on horizontal ones，and the maximum temperature differenｃe between different members ｃan reaｃh 13ｃentigrade.Then numeriｃal simulation for solar temperature field of the test model was ｃonduｃted ｃontrastively ｃonsidering the shadow effeｃt.The results show that test results and simulation results are almost the same，in whiｃh the average error rate is not more than 6%.The proposed simulation methods are effeｃtive for struｃtural non-uniform temperature field analysis，and the experimental study and ｃonｃlusions ｃan provide valuable referenｃes for other similar analysis methods of temperature field.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：steel struｃture；truss model；experimental study；non-uniform temperature field；display angle 收稿日期：2016－05－21

基金项目：中国建筑股份有限公司科技研发课题（CSCEC －2012－Z －07）；

国家自然科学基金面上项目（51378149）；

国家自然科学基金青年基金（51308154）

作者简介：王化杰（1982 ），男，副教授，硕士生导师；

钱宏亮（1977 ），男，教授，博士生导师通信作者：钱宏亮，ｑianhl＠https://www.wendangku.net/doc/0618137565.html,.ｃn 大跨空间钢结构具有跨度大二杆件多二结构形式复杂二高次超静定等特点，对温度荷载较为敏感，而现

阶段规范［1］对温度作用考虑主要是以50a 重现期的

月平均最高气温与月平均最低气温，按热工学原理确

定结构的最高二最低以及初始平均温度为依据，按均

匀温度作用进行计算，没有考虑非均匀温度作用影响.而实际上，随着结构跨度的增加，非均匀温度场效应将越来越明显，结构设计及施工过程中有必要考虑非均匀温度场的影响，尤其是在露天施工过程中，日照下不均匀温度荷载将成为施工合拢的主要控制因素［2］.目前，国内外学者对于非均匀温度场的研究主要集中在桥梁［3］二大坝［4］，射电望远镜［5］等结构，对于体育场馆二会展中心以及航站楼等空间结构温度场研究则涉及较少，只有少数学者对空间钢结构日照非均匀温度场做了数值模拟和实测研究，如罗尧治等［6］利用无线温度传感网络系统对国家体育场万方数据