网架温度应力计算方法与温差取值标准

一、网架温度应力完整计算逻辑与方法

（一）产生核心原理

网架为全轴力超静定杆系结构，钢材受热伸长、遇冷收缩，若支座、下部支承结构对网架边界变形形成约束，杆件自由伸缩被限制，内部便会产生附加拉、压温度应力；约束刚度越强、整体平面尺度越大，温度内力越，网架周边弦杆、边缘杆件受力增幅为突出。温度作用归类为可变作用，需纳入荷载组合参与杆件、节点、支座承载力与变形验算。

（二）两类温度场计算模式

均匀整体温度场简化计算（常规网架通用）

假定网架所有杆件同步同步升温或降温，全场温度变化幅度统一，是工程常用计算方式。依托空间杆系有限元整体建模求解，软件输入统一温度变化工况，程序自动结合钢材线膨胀特性，同步求解全部杆件温度附加内力、支座水平推力。

简易校核思路可将网架等效为平板体系，结合支承约束刚度推算边界温度推力，用于中小型网架初步判断，但终设计必须以整体有限元计算结果为准。

计算需同步区分升温、降温两种不利工况：升温工况网架向外扩张，支座产生向内约束反力，周边弦杆受压；降温工况网架向内收缩，支座产生向外约束反力，周边弦杆受拉，两种工况均需单独提取内力用于构件验算。

非均匀梯度温度场精细化计算（大型外露、复杂网架）

露天无围护、单坡大悬挑、大面积采光屋面网架，向阳面杆件受日照辐射温度高，背阴面、室内侧杆件温度偏低，截面与平面存在明显温差梯度，不可按均匀温度简化。需结合热工学分析划分不同温度分区，分别定义各区域杆件温度变化幅度，进行多分区温度场耦合计算，额外核算局部杆件温差带来的附加弯曲与轴力叠加效应。

（三）约束条件对计算的影响

滑动、橡胶减震、球铰等可侧移支座，能释放大部分温度变形，温度应力大幅降低，计算时按支座实际刚度设置释放自由度；

刚性固定支座、混凝土连续墙支承完全限制水平位移，温度约束效应强，必须完整计算温度内力；

下部支承为独立细长立柱时，柱顶可产生水平位移，能自主消解部分温度变形，可按规范条件酌情简化或折减温度效应；

设置结构伸缩缝时，分段独立网架各自变形互不牵制，单段尺度满足规范限值时可豁免温度应力计算。

（四）计算配套流程

确定项目基准合拢温度，即网架支座完全固定、形成完整约束时的环境气温；

依据场地气象、使用环境确定高、低等效温度，算出升温、降温两组温差；

在结构模型中施加温度工况，完成温度内力求解；

将温度作用与恒载、活载、风雪、地震等进行荷载组合，取杆件、节点不利内力；

若温度内力过大，增设滑动支座、伸缩缝、减震支座等构造措施，重新迭代计算校核。

二、温差取值完整标准体系

（一）温差计算基础定义

计算温差为服役等效温度与网架合拢基准温度的差值，分为升温温差、降温温差两组控制工况，基准温度取网架现场拼装、支座焊接固定阶段的环境气温；施工季节无法预先确定时，统一采用场地全年高低气温差值作为计算依据，不取用单日短时气温波动，仅按月平均长期气温判定有效温度区间。

（二）按建筑围护环境划分取值规则

全封闭室内采暖建筑网架

具备完整外墙屋面围护、常年稳定室内采暖，室内外温差幅度小，日照辐射影响可忽略，整体温差取值幅度小；仅需考虑季节常规气温变化，叠加太阳辐射附加温升。

封闭无采暖室内网架

厂房、仓库等围护完整但无供暖设施，冬季室内气温贴近室外低温，夏季室内积聚热量，温差幅度高于采暖建筑，按全年自然季节温差取值。

半敞开、局部外露网架

廊道、雨棚、侧墙敞开厂房网架，部分杆件直接接触室外气候，兼顾室内稳定温度与室外气温，温差取值介于室内与全露天结构之间。

全露天无围护网架

堆棚、干煤棚、室外通廊网架，杆件完全暴露，夏季太阳直射带来附加温升，冬季无保温抵御低温，全年温差幅度大，取值标准高；深色金属屋面板吸热效应强，需适度放大温差取值。

（三）场地气候修正要求

严寒、寒冷地区冬季低温突出，降温温差作为控制工况；炎热日照强烈区域夏季辐射温升，升温温差起控制作用；沿海高湿度区域气温波动幅度相对平缓，可适度下调温差取值；内陆干旱地区昼夜、季节温差剧烈，需按上限标准取值。

（四）特殊工况附加温差修正

高温工艺车间：冶炼、烘干、热处理厂房内部常年维持高温，需叠加工艺生产带来的长期温升，单独增设工艺温度工况；

大面积采光屋面：玻璃采光区域日照辐射远强于金属屋面，单独划分温度分区局部温差；

高低跨组合网架：高低区域通风、日照条件不同，分别取对应温差分区计算。

（五）规范豁免温差计算的边界条件

满足以下全部条件可不再计算温度应力：网架支承为独立分离立柱，立柱侧向刚度弱、柱顶可自由产生水平位移；网架平面尺度未超出规范限值；支座全部采用可滑动构造，侧向变形释放量可完全抵消温度伸缩量。任意一条不满足，均必须完整计入温差作用计算。