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混凝土房屋建筑施工期结构性能分析
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-02-15 11:14:43

 导读:现浇混凝土房屋建筑结构施工通常包括以下4道工序:1)为浇筑上一层楼板而安装支架和模板。构成一个施工循环,每一次施工循环,结构就增加一层,这样周而复始地施工,直至结构全部完成。近年来,人们愈来愈关注施工期建筑结构的安全。

  关键词:混凝土,结构,施工期

  一、施工期混凝土结构荷载的特点
  现浇混凝土房屋建筑结构施工通常包括以下4道工序:1)为浇筑上一层楼板而安装支架和模板;2)进行钢筋绑扎;3)混凝土浇筑;4)拆除底层模板支撑;构成一个施工循环,每一次施工循环,结构就增加一层,这样周而复始地施工,直至结构全部完成。
  由早龄期混凝土结构和模板支撑组成的临时承载系统,在第3道工序和第4道工序发生结构形式改变、结构内力发生突变,在第1道工序和第2道工序,结构形式不发生改变,结构承担荷载有所增加但不显著,可以在第3道工序一并考虑。这样就可以简化为新楼层混凝土浇筑和时变结构体系的底层模板支撑拆除2道工序,外加混凝土养护。
  这样在混凝土房屋建筑结构的施工过程中,每个施工周期可以划分为三个主要时段,即浇筑时段、支撑拆除时段和养护时段。在浇筑时段和支撑拆除时段,混凝土结构构件上的作用(荷载)发生突变。养护时段在时空上则是这两个时段的中间部分,养护时段构件的性质和作用(荷载)发生渐变。由于临时结构的养护期恰好是浇筑新层和拆除支撑的中间时段部分,也可以把浇筑新层混凝土和拆除支撑这两个阶段作为养护期的两个特殊阶段,而且是比较危险的阶段。
  (1)浇筑时段
  恒荷载包括混凝土结构自重、模板和支撑重量。活荷载包括施工人员荷载、施工设备荷载、以及施工引起的振动荷载、浇筑顺序引起的结构不对称附加荷载以及风荷载等。对于浇筑顺序引起的结构不对称附加荷载,由于对结构的影响较小,一般也不发生在结构的最危险时期,可暂不考虑。对于施工时振捣等引起的荷载,由于它对新浇筑层的模板和支撑的影响比较大,在模板和支撑设计中必须考虑。但是,它对除了新浇筑层之外的下部各层的影响比较小,在分析楼板和混凝土结构的安全性时也可暂不考虑。免费论文参考网。浇筑完毕后很快可以堆载,施工活荷载应包括养护时段材料和设备的堆载以及人员荷载,比前述浇筑时的设备和人员荷载应大很多。因此,浇筑阶段需要考虑的荷载包括:钢筋混凝土结构构件的自重、模板和支撑的重量、材料堆载和施工人员的荷载以及风荷载等。
  (2)支撑拆除时段
  由于在临时结构的最下一层支撑拆除时它们所承担的荷载要由上面几层分担,临时结构的荷载有一个突变。该阶段的荷载包括钢筋混凝土的自重、模板和支撑的重量、材料和设备的堆积荷载和施工人员荷载,以及风荷载。
  (3)养护时段
  由于时变结构的特点,结构内力要重新分配,而结构构件的抗力也发生渐变。需要考虑的主要荷载包括:混凝土结构的自重、堆积活荷载和施工人员活荷载,以及可能的风荷载的最大值。由于临时结构的养护期恰好是浇筑新层和拆除支撑的中间时段部分,也可以把浇筑新层混凝土和拆除支撑这两个阶段作为养护期的两个特殊阶段,而且是比较危险的阶段。
 
  二、早龄期混凝土性能分析
  近年来,人们愈来愈关注施工期建筑结构的安全。随着超大超高建筑结构越来越复杂,施工难度越来越大,施工过程中的安全要求和工程进度之间的矛盾越来越突出,施工期混凝土结构的安全控制变得越来越重要。然而,施工过程的安全控制必须建立在对施工期各个阶段结构的受力状态和结构性能有准确分析的基础之上,这就要求我们对施工期的荷载(特别是活荷载)和混凝土早龄期性能有一个比较全面的认识。但是,目前我国的结构荷载规范是针对结构的使用期而制定的,施工期的荷载水平往往依靠经验类推,或者建立在长期对规范广泛认同的基础之上,致使有时对施工期荷载的认识与实际相差甚远,而施工活荷载受施工环境影响较大,荷载调查统计资料欠缺,因此,对施工期荷载(特别是活荷载)的认识必须建立在对大量实际工程施工荷载的实测基础之上;同时,对混凝土早龄期性能的研究也多集中于其28天之后,对早期混凝土的强度及其变异性的研究较少,但这些特征对于研究施工期结构的安全性是至关重要的。
  2.1 混凝土的强度发展分析
  ①新浇筑楼层混凝土立方体抗压强度施工期早期的迅速增长,减轻了下面各层模板支撑以及楼板承担荷载的压力,有益于加强施工过程的安全控制、施工方案的优化和加快施工进度。
  ②同条件养护试块强度与同龄期标准条件养护试块相比略小,且变异性较大,这是同条件养护受环境影响大的缘故。
  ③混凝土强度的变异系数随龄期逐渐减小,这打破了认为混凝土早期强度的变异性比较小的认识,同时,低等级混凝土不仅早期强度低,变异性也大,意味着目前的混凝土结构快速施工中,许多施工方案的风险要比预想中的大,因此,施工单位在条件允许的情况下要尽可能严格规范地制作混凝土,并使用较高等级的混凝土以降低混凝土强度的变异性,并应对现场使用的混凝土加强控制。为了准确了解现场混凝土强度的发展状况,要以同条件养护的混凝土试块强度作为参照。
  2.2 加载对早龄期混凝土强度的影响分析
  国内外有关研究表明,早龄期混凝土开裂与承担过大的施工荷载有关,而早龄期混凝土有着极强的受载损伤愈合能力,较小的早期承载对混凝土的强度没有多大的影响,那么,当混凝土承担较大的施工荷载时对早龄期混凝土强度有何影响是一个值得探讨的问题。免费论文参考网。目前,国外一些研究机构及同济大学对加载对早龄期混凝土强度的影响进行了研究并取得显著的成果,通过对这些成果进行分析,可以发现:
  ①早龄期混凝土加载后,28天龄期强度有降低,这是因为加载对混凝土有损伤,不可能完全愈合;
  ②混凝土强度等级越高,加载对28天龄期强度的影响越小,这可能是因为混凝土强度等级越高,水泥,外加剂(如粉煤灰)用量提高,未水化水泥量越大,水泥持续水化填充混凝土损伤界面越密实,混凝土的自愈合能力越高,而掺入适量粉煤灰有助于混凝土损伤的愈合;
  ③龄期越早,所加荷载越大,28天龄期强度降低越大,这是因为在龄期较早时对混凝土施加较大荷载,混凝土损伤比较大,虽然早龄期混凝土愈合能力很强,但要达到很好的愈合效果很困难;
  ④早龄期混凝土承受荷载并非越小越好,当各龄期加载大小为相应龄期加载试块破坏荷载的一半左右时,加载对28天龄期强度的影响最小,并随着各龄期加载的增大或减少影响均逐渐加大。因此,为了减少加载对28天龄期强度的影响在龄期早时可以适当提高荷载值,龄期长时适当降低,荷载大小最好靠近相应龄期加载试块破坏荷载的一半。
 
参考文献
1、耿川东.施工期钢筋混凝土结构分析与安全控制[D].清华大学硕士学位论文,2001.
2、宋丽红,查支祥.钢筋混凝土板早期承载力发展规律研究[J].隧道建设,2004,24(1):11-14.
3、赵挺生,李树逊,顾祥林.混凝土房屋建筑施工活荷载的实测统计[J].施工技术,2005,34(7):63-65.
4、赵挺生,龙奋杰,方东平等.钢筋混凝土建筑结构施工短暂状况设计分析[J].工程力学,2004,20(4):39-44.
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