摘要：進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)施工階段的安全性分析是保證結(jié)構(gòu)施工安全、避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)早期損傷的重要措施。要進(jìn)行施工階段的安全性分析 ,首先必須弄清結(jié)構(gòu)的施工荷載，本文在對(duì)指數(shù)分布的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)的基礎(chǔ)上,給出了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工期活荷載標(biāo)準(zhǔn)值的建議值。
關(guān)鍵詞：混凝土；施工；活載荷；分析
施工過程中的安全分析與控制要求對(duì)施工活荷載有較準(zhǔn)確的估計(jì)。本文通過對(duì)一批鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在施工期間活荷載的現(xiàn)場調(diào)查、統(tǒng)計(jì)和分析，發(fā)現(xiàn)施工活荷載中堆積荷載是主要的，施工活荷載可以用指數(shù)分布描述，對(duì)指數(shù)分布的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，并將施工活荷載轉(zhuǎn)化為均布荷載。參照結(jié)構(gòu)正常使用階段荷載標(biāo)準(zhǔn)值的取法，給出了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值的建議。研究結(jié)果可用于施工期結(jié)構(gòu)的安全分析與控制，承包商也可以據(jù)此合理安排施工進(jìn)度及現(xiàn)場材料的堆放。
一、工程背景及測試結(jié)果
1.工程背景
某高層建筑，主樓地下1層、地上19層，裙房6層。主樓高87.25m(未包括主樓鋼結(jié)構(gòu)頂高度)。底層層高3.9m，2層為3.95m其余樓層層高均為4.0m。
主樓上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻體系。裙房為框架體系，抗震等級(jí)為一級(jí)。主樓梁板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，裙房柱為C40。主樓柱、剪力墻混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為：1～7層C55，8～11層C50，14～16層C45，16層以上C40。標(biāo)準(zhǔn)層混凝土樓板厚度為110mm。
標(biāo)準(zhǔn)層施工采用3層模板支撐，初期施工周期為10d，后期為7d。采用木質(zhì)9層膠合板模板，厚20mm，45mm×85mm方木格柵，48mmX3.5mm鋼管支柱(實(shí)測彈性模量為1.8214×105N/mm2)，支架間距0.8m×1.0m。
2.現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果（見表一）
二、施工活荷載統(tǒng)計(jì)分析
1.施工活荷載統(tǒng)計(jì)特性計(jì)算
混凝土房屋建筑施工期間，施工荷載(這里指支架內(nèi)力)是隨機(jī)過程。施工荷載隨機(jī)過程S(t)的任一實(shí)現(xiàn)，即實(shí)測的任一支架的施工荷載時(shí)程S(t)；任一給定時(shí)刻t0，施工荷載隨機(jī)過程S(t)的實(shí)現(xiàn)，S(t0)、G(t0)、L(t0)均為隨機(jī)變量。由此，可獲得施工關(guān)鍵階段(tk)的施工荷載隨機(jī)變量均值和標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值。對(duì)一個(gè)施工循環(huán)內(nèi)每層樓板澆注后的施工荷載進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，即可獲得一個(gè)施工循環(huán)中，施工荷載在模板支架和混凝土樓板中的分布規(guī)律。
由施工荷載隨機(jī)過程：
S(t)=G(t)+L(t)(1)
可知施工活荷載隨機(jī)過程：
L(t)=S(t)－G(t) (2)
第1階段，施工期間有大量施工活荷載存在，代表了施工活荷載和靜荷載共同作用結(jié)果，為S(t)；第2階段，施工期間嚴(yán)格控制施工活荷載，施工活荷載較小，代表施工靜荷載的分布規(guī)律，此時(shí)L(t)的均值、均方差可假定等于0，此階段測試荷載即為G(t)的樣本g(t)。以2個(gè)階段實(shí)測的施工荷載隨機(jī)變量S1(tk1)和S2(tkl)表述式(2)為：
2.施工活荷載取值建議
基于實(shí)測施工活荷載服從分布，參數(shù)=1.44，=0.7934，可以獲得95％保證概率的施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為4.8lkN/m2，當(dāng)取99％保證概率時(shí)，施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為7kN/m2。這里建議設(shè)計(jì)有效承載面積為1m2的模板支架類構(gòu)建時(shí)，施工活荷截取4.8kN/m2。
由于施工期間荷載的集中性，當(dāng)構(gòu)件有效承載面積較大時(shí)，荷載統(tǒng)計(jì)值減小。因此，當(dāng)構(gòu)件的有效承載面積為13.5m2(本文實(shí)測房屋建筑房間面積)時(shí)，可以采用模板支架內(nèi)力均值1.8kN/m2作為施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值。
《建筑施工安全統(tǒng)一規(guī)范》征求意見稿給出的施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.5kN/m2；文獻(xiàn)[1]通過調(diào)查按樓面開始統(tǒng)計(jì)分析給出的模板支撐階段的施工活荷載為2.5kN/m2(相應(yīng)于新澆樓面上的施工活荷載)；美國土木工程協(xié)會(huì)[2]建議施工活荷載2.4kN/m2；文獻(xiàn)[3]按構(gòu)件的影響面積，給出15m2時(shí)的施工活荷載為2.4kN/m2。結(jié)合當(dāng)前我國房屋建筑房間尺寸，這里建議有效承載面積15m2時(shí)的施工活荷載為2.5kN/m2。
對(duì)設(shè)計(jì)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件有效支撐面積在二者之間時(shí)，施工活荷載線性內(nèi)插確定。即：①對(duì)于有效承載面積A≤1m2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取4.8kN/m2；②對(duì)于A≥15m2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取2.5kN/m2；③當(dāng)lm2 結(jié)語
混凝土房屋建筑施工短暫狀況設(shè)計(jì)驗(yàn)算的對(duì)象是早齡期混凝土結(jié)構(gòu)和模板支撐類臨時(shí)結(jié)構(gòu)。為保證混凝土房屋建筑施工短暫狀況的安全性，兩類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算的施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按其相應(yīng)有效承載面積統(tǒng)計(jì)分析。
混凝土房屋建筑施工階段的施工活荷載服從分布，施工活荷載的統(tǒng)計(jì)均值為1.82kN/m2，均方差為1.51kN/m2。依據(jù)國內(nèi)外有關(guān)施工活荷載的研究成果和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建議設(shè)計(jì)有效承載面積<1m2的構(gòu)件，施工活荷載取4.8kN/m2；有效承載面積>15m2時(shí)，施工活荷載取2.5kN/m2；有效承載面積位于上述界限之間時(shí)，施工活荷載線性內(nèi)插確定。
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