【摘 要】隨著近年建筑業(yè)的發(fā)展，施工期鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全問題備受社會(huì)關(guān)注。在施工過程中，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的安全分析顯得尤為重要，安全分析應(yīng)主要建立在以結(jié)構(gòu)荷載、荷載效應(yīng)和抗力以及合理計(jì)算的基礎(chǔ)上。文章在建筑結(jié)構(gòu)可靠性理論的基礎(chǔ)上，研究并討論了荷載、荷載效應(yīng)及抗力的特點(diǎn)并進(jìn)行必要的安全分析。

【關(guān)鍵詞】施工期;荷載效應(yīng);安全分析

一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一般要求

1．一次澆筑的最大量

澆筑的尺寸受到時(shí)間(如8小時(shí)工作時(shí)間)、工作量的大小、場(chǎng)地的條件、運(yùn)送混凝土的車輛的數(shù)目、澆筑方法以及結(jié)構(gòu)形式的影響。 對(duì)于大型結(jié)構(gòu)的最大澆筑量通常儀是整個(gè)結(jié)構(gòu)澆筑量的一部分。當(dāng)澆筑停止了一段時(shí)間后，已澆筑的混凝土在下一次澆筑前將會(huì)結(jié)硬。新舊混凝土的連接處稱為冷接縫或者施工縫。設(shè)計(jì)人員必須預(yù)先考慮這一問題。

2．混凝上設(shè)計(jì)強(qiáng)度

在設(shè)計(jì)過程的前期階段，設(shè)計(jì)人員必須先確定混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。毫無(wú)疑問，這一關(guān)鍵值和結(jié)構(gòu)的性能有關(guān)。設(shè)計(jì)人員也必須考慮現(xiàn)今所應(yīng)用的技術(shù)、承建商的能力以及項(xiàng)目的預(yù)算。因此，有一些設(shè)計(jì)會(huì)不斷超越現(xiàn)今建造技術(shù)的極限，要求使用盡可能好的混凝土(例如設(shè)計(jì)高層建筑)，而其他一些設(shè)計(jì)只要求使用低強(qiáng)度的混凝土。

3．建造的準(zhǔn)確度

一般來(lái)說，工廠預(yù)制的混凝土的質(zhì)量要高于現(xiàn)澆混凝土。這些構(gòu)件尺寸精確而且可以進(jìn)行修改。雖然精確的尺寸要求和光滑的面層對(duì)基本結(jié)構(gòu)的形成不是關(guān)鍵的，但它們能使得建筑物在表面處理和其他建筑上的工藝更優(yōu)越。當(dāng)然，如果建成后混凝土被其他東西覆蓋或包住，那么這一缺點(diǎn)的影響就不大了。但是，設(shè)計(jì)人員必須了解結(jié)構(gòu)中較為精細(xì)的連接構(gòu)件所要求達(dá)到的精確度，認(rèn)識(shí)到建造混凝土結(jié)構(gòu)精確度的最低要求。

4．混凝土構(gòu)件的最小尺寸

因?yàn)閷?shí)際建造上的原因，為了滿足保護(hù)層和鋼筋間距的不同要求，一些鋼筋混凝土構(gòu)什必須有特定的尺寸。當(dāng)板、墻、梁中配有受彎鋼筋時(shí)，它的尺寸主要山受拉鋼筋和受壓混凝土外邊緣之間的距離決定。因此在非常薄的梁、薄板和墻中，受彎鋼筋不起什么作用。 一般地，在板和墻中要布置兩個(gè)方向的鋼筋。即使受彎作用只發(fā)生在一個(gè)方向，規(guī)范也要求在另一個(gè)方向必須配有一定數(shù)量的鋼筋來(lái)控制由于收縮和溫度變化而產(chǎn)生的裂縫。即使采用最小的保護(hù)層厚度和最小截面積的鋼筋，板的最小厚度也應(yīng)大致達(dá)到2in，但是除了托梁或井式結(jié)構(gòu)，板的厚度通常較大從而提高廠抗彎能力。一般的鋼筋布置，鋼筋布置在頂部還是底部主要由彎矩的正負(fù)決定。建筑規(guī)范常常要求附加保護(hù)層厚度，規(guī)定最小厚度板的保護(hù)層厚度為4in或更大，從而保證較高的耐火等級(jí)。

二、施工期荷載的特點(diǎn)

（1）隨著施工過程的不斷進(jìn)行，施工期結(jié)構(gòu)的荷載類型也不斷發(fā)生著變化。如在樓板澆注時(shí)，模板與支架的重量就應(yīng)該歸為恒荷載的范疇；但是當(dāng)澆筑完成、模板拆除時(shí)，附近單元拆下來(lái)的模板與支架堆就應(yīng)該歸為活荷載。

（2）在施工期由于混凝土內(nèi)含有大量的水分，隨著水分的蒸發(fā)以及混凝土的不斷收縮變化，混凝土的重量也會(huì)隨之產(chǎn)生變化。所以，雖然混凝土在正常使用過程中的重量變化是可以忽略的，但在施工期混凝土重量的變化是影響施工結(jié)構(gòu)安全的重要因素。

（3）由于施工所在地的經(jīng)濟(jì)、地理、結(jié)構(gòu)類型以及施工單位的現(xiàn)場(chǎng)管理水平、施工方案、環(huán)境溫濕度、施工場(chǎng)地條件等因素的影響，從而使得在施工的不同階段所產(chǎn)生的活荷載類型有很大的不同。

（4）一些處于施工期的工程活荷載有著顯著的動(dòng)力荷載特征，荷載效應(yīng)大大增加，按照相關(guān)規(guī)定的要求對(duì)于此類的活荷載應(yīng)該乘以1.1～1.3的動(dòng)力系數(shù)；某些建筑材料堆積在建筑中的局部面積上，這些材料堆就會(huì)以集中荷載的形式出現(xiàn)。

三、施工期抗力的特點(diǎn)

1、施工期與正常使用期抗力的異同

1.1不同階段抗力的變化存在著較大的差異

在施工期內(nèi)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗力會(huì)隨著時(shí)間的不斷增加而逐漸增長(zhǎng)，這一增長(zhǎng)值在前期會(huì)較大。當(dāng)達(dá)到28d齡期后，增長(zhǎng)值會(huì)逐漸變小，而抗力也會(huì)逐漸接近設(shè)計(jì)時(shí)所要求的范圍。而在使用期前期結(jié)構(gòu)的抗力變化較小，但隨著時(shí)間的推移，混凝土碳化、鋼筋腐蝕的影響從而使得整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗力逐漸下降。

1.2抗力分析的時(shí)間有著很大的差異

根據(jù)相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一般建筑的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50a，但結(jié)構(gòu)施工期只有2～3a。施工期的抗力分析應(yīng)該歸為短暫工況抗力分析，一些外界因素的影響可忽略不計(jì)，如地震作用、強(qiáng)風(fēng)作用等。

2、施工期抗力的影響因素

影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的主要因素有混凝土?xí)r變強(qiáng)度、鋼筋與混凝土間黏結(jié)、早期抗力計(jì)算方法、構(gòu)件幾何尺寸、縱筋配筋率、鋼筋類別等。

在施工期中，混凝土的抗壓強(qiáng)度與澆注齡期呈正比關(guān)系，而早齡期構(gòu)件的抗力直接受混凝土強(qiáng)度的影響，早齡期構(gòu)件抗力的增長(zhǎng)速度又與拆模時(shí)間有著密切的關(guān)系。在實(shí)際工程中，混凝土強(qiáng)度的推算是以同條件下養(yǎng)護(hù)試塊為依據(jù)的，因此，進(jìn)行必要的試塊與實(shí)體強(qiáng)度的對(duì)比分析，在施工期中的安全分析上是一種有效的手段。

3、施工期結(jié)構(gòu)的可靠度

相比較于使用階段和老化階段，在施工期結(jié)構(gòu)的整體風(fēng)險(xiǎn)較大。所以，進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工期可靠度和安全性分析是必要的，而且這一分析應(yīng)該建立在準(zhǔn)確把握荷載及荷載效應(yīng)、抗力的時(shí)變特性及可靠度指標(biāo)合理計(jì)算的基礎(chǔ)上。在我國(guó)現(xiàn)在對(duì)施工期結(jié)構(gòu)的可靠度分析方法較少，并且對(duì)施工荷載的統(tǒng)計(jì)資料很不全面。在建筑施工期內(nèi)，安全性和可靠度的分析是隨時(shí)間的變化而不斷變化的，多數(shù)情況下，采用的是離散型的時(shí)間凍結(jié)進(jìn)行處理，把施工期建筑結(jié)構(gòu)化為一序列時(shí)不變結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，研究結(jié)構(gòu)工作過程中若干最不利狀態(tài)，在每個(gè)狀態(tài)的分析過程中均不考慮結(jié)構(gòu)性能隨時(shí)間的變化。在實(shí)際分析中，首先力學(xué)分析的最不利工作狀態(tài)的確定，應(yīng)根據(jù)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和建造過程確定；其次確定各個(gè)最不利工作狀態(tài)的荷載種類，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮奢d組合；最后確定在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算校核中使用的安全系數(shù)，并考慮結(jié)構(gòu)所處的工作狀態(tài)及其在各個(gè)工作狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間、施工超載發(fā)生的概率等因素的影響。

施工期結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工過程中結(jié)構(gòu)的外形、施工進(jìn)程、材料性能的變化來(lái)進(jìn)行計(jì)算。定義結(jié)構(gòu)施工期各施工進(jìn)程的經(jīng)時(shí)結(jié)構(gòu)功能函數(shù)為：

Z（t）＝R（t）－SG（t）－SL（t）

將對(duì)各施工進(jìn)程的抗力R（t）和荷載效應(yīng)SG（t），SL（t）進(jìn)行分析計(jì)算，最后由一次二階矩方法求得可靠度指標(biāo)。

總之，在不同階段，建筑結(jié)構(gòu)的荷載分布以及抗力增長(zhǎng)有很大的不同，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該結(jié)合具體的施工結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)不同施工階段進(jìn)行相應(yīng)的可靠度安全性分析，從而得到施工期內(nèi)剛及混凝土結(jié)構(gòu)的最不利狀態(tài)，從而為施工期鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全分析提供重要的依據(jù)。 參考文獻(xiàn)

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