非线性温差对大跨度钢结构采光顶影响研究
——以南宁地区为例

□ 周 凯

现代建筑中的钢结构屋顶应用越来越广泛。由于钢结构其自身易加工的特性，能够满足现代建筑的复杂造型需求，同时钢结构轻质高强，抗震性能良好，也广泛应用于大跨度结构体系中。但由于钢结构自身材料的特性，其对温度较混凝土等结构敏感，特别是对于露天钢结构的构架、钢结构的玻璃采光顶等阳光能直接照射的钢结构而言，其温差效应是不能被忽略的。目前对均匀温差的影响已有共识，但是在考虑非线性温差之后对钢结构的影响有多大，还没有具体的案例说明。

自然环境中因太阳辐射、构件表面的吸热性，以及环境温度、风力、天气等都影响着非线性温差的取值，所以每个地区的取值并不一样。本文选取了南宁地区一个大跨度钢结构采光顶屋面的实际工程，通过考虑南宁地区非线性温差和不考虑非线性温差两种情况进行计算分析对比，得出相关的结论。

1 非线性温差的计算原理

1.1 非线性温差自应力计算

非线性温差与均匀温差作用在钢结构上的原理有明显差别。均匀温差作用在钢构件内任何一点的温度变化都是一致的，这种温差会引起整个钢构件的整体收缩或者延伸，如果钢构件的两端没有任何约束，那么均匀温差只会让钢构件产生位移而不会产生内力。而非线性温差是由于沿构件的高度或者宽度方向温度的变化呈现非线性的变化，在太阳光的照射下，钢构件内部和表面存在着明显的温度差，即钢构件表面快速升温，而钢构件内部升温滞后，造成钢构件的表面与内部温度变化不一致，呈非线性变化。……