钢结构设计怎样确定温度区间

在钢结构设计里明确温度区间，是做好温度功效运算变形缝设定的前提条件。这一区间会直接关系到结构的安全性性能指标。

简单的说，明确温度区间是一个基于自然环境气侯数据信息、结构特点和使用功能进行综合分析与运算的一个过程。

以下属于详尽的步骤和参考标准：

一、核心思想：最高的与最少结构均值温度

明确温度区间的目的是找到钢结构在服役期内会达到的最高级结构均值温度（T_max）和最低结构均值温度（T_min）。

这一区间[T_min,T_max]与 组装合拢温度（T_0）的误差，取决于温度造成的变形和地应力。

结构均值温度：并不是气体温度，而是整个钢结构预制构件截面的均值温度。

组装合拢温度（T_0）：又称为合拢温度，是钢结构在安装时，在最终激活状态（如电焊焊接、地脚螺栓终拧）中的均值温度。这也是计算出来的标准温度。

温度转变：ΔT=T-T_0

当 ΔT   >0，结构澎涨，很有可能产生压力。

当 ΔT<0，结构收拢，可能会产生抗拉力。<>

二、明确温度区间的具体步骤

流程1：获得新项目场所的气象资料

这是最基础的信息来源。必须从气象局或权威性数据库系统获得项目所在地的：

极端化最大气体温度

极端化最少气体温度

很多年气候统计数据（一般取50年一见的极值点做为设计要点）。

标准根据：我国的《工程建筑结构抗震规范》（GB 50009）中提出了“基本上温度”的确定方式。基本上温度通常是以50年是重现期、特殊统计分析方法所得到的极值点温度。这也是测算的开端。

流程2：考虑到结构种类和部位（房间内 or 户外）

气体温度并不直接相当于钢结构自身的温度。钢结构温度受太阳辐射量、使用场景、工程建筑围护结构状况等因素的影响极大。

1.户外外露结构（如公路桥梁、塔体、室外管路）

这种结构受气温和太阳辐射影响较大，温度区间最大宽度。

最大结构均值温度（T_max）：

关键因素：太阳辐射量。在夏天大晴天，钢结构表面最大温度相比最大气体温度高于 20°C 至 30°C 甚至更高。色调尤为重要，深棕色表面（如深灰色漆）吸热反应比较严重。

简单化估计：T_max   ≈ 最大气体温度 20°C

精确计算：应根据辐照度、风力、原材料表面吸热反应指数等进行热工计算。

最少结构均值温度（T_min）：

一般认为与极端化最少气体温度基本一致，即T_min ≈ 最少气体温度。由于晚上并没有太阳辐射量，结构根据辐射散热，温度会贴近温度。

2.房间内结构（如工业厂房、运动场馆）

室内空气受围护结构结构（墙、房顶）调整，温度转变比户外轻缓。

有取暖或中央空调建筑：

T_max和T_min可以根据室内装饰设计温度明确。比如，公司办公室冬天18-20°C，夏天26-28°C。温度区间窄小。

无供暖密闭式工业厂房：

房间内温度仍然会受户外温度危害，但是没有阳光直射和冷气直吹，起伏低于户外。

T_max可用夏天房间内最大测算温度（一般比户外最高温度低一些）。

T_min可用冬天房间内最少测算温度（一般比户外最低温度高一些）。

敞开式和半敞开式工程建筑：

状况处于室内室外中间，应根据敞开式度与经验分析。

流程3：参照设计标准

世界各国标准都是有有关规定，是设计的关键依据。

我国《钢结构设计规范》（GB 50017）：

明确规定考虑到温度功效。

对结构温度的选值有原则问题要求：应根据施工时合拢温度与使用时的很有可能最大、最少温度差值明确。

一般会引导室内设计师参照《工程建筑结构抗震规范》（GB   50009）开展温度功效的测算。

欧洲地区标准（Eurocode）：

EN 1991-1-5 专业明确了温度功效。

带来了非常详细的数据图表与方法，依据结构的最低规格、房屋朝向、表面色调、层面等，进行计算结构的最高级和最低温度。

流程4：明确组装合拢温度（T_0）

这是一个可以主动选择的、对材料有益参数值。

理想化情况就是，将合拢温度T_0設定在了T_max和T_min的中间数，即T_0 ≈(T_max T_min)/2。

那样，结构在加热和减温2个方向上较大温度转变幅度值|ΔT|基本上相同，承受力最合理。

在现场施工中，合拢温度应选用一个在当地气温发展中发生频率较高、持续时间较长的温度区间。比如，防止在严寒的冬天或酷热的夏天开展最后合拢。

三、好用简单化标准值（用以前期设计估计）

以下是一些经验型的温度选值，仅作参考，关键工程项目务必详尽测算。

结构种类

说明

最少结构均值温度 T_min（°C）

最大结构均值温度 T_max（°C）

提议合拢温度 T_0（°C）

户外外露结构

深棕色表面，太阳辐射量强

极端化最低温度（如-20°C）

极端化最高温度 20~25°C（如40 25=65°C）

10~20

户外外露结构

浅色系表面（银白色）

极端化最低温度（如-20°C）

极端化最高温度 10~15°C（如40 15=55°C）

10~20

密闭式无供暖工业厂房

-

比最低温度高5~10°C

比最高温度低5~10°C

10~15

有暖气公司办公室

-

20

26

22~24

大中型停车场

敞开式，半户外

比最低温度高0~5°C

比最高温度高5~10°C

10~15

留意：极端化最大/最低温度应根据新项目地点查询。比如，哈尔滨市和广东的选值会天壤之别。

四、总结与关键环节

数据资料：根据当地50年一见的极端气温为切入点。

关键调整：依据结构是室内还是室外，尤其是是否受太阳辐射量，对最大温度开展大幅度调整。这是很容易出错的区域。

标准根据：要遵循《GB     50009》和《GB     50017》等国家标准规范的相关规定。

积极设计方案：选择合适的组装合拢温度，可以优化结构承受力，减少温度地应力。

根本目的：确立的温度区间[T_min,T_max]用以测算温度变形地应力，进而设计方案支撑点、橡胶支座、变形缝，并确保总体结构安全性。

针对相当重要或繁杂的结构（如大跨公路桥梁、大中型网壳），建议进行专门隔热剖析来决定更精确的温度场分布。