浅议建筑结构施工钢筋混凝土设计的方法

摘 要：随着社会经济的繁荣，我国高层建筑发展迅速，设计思想也在不断创新。结构体系也进入多样化，建筑平面布置与横向体型也越来越复杂，这就给高层建筑结构分析和设计提出了更高的要求。就现浇钢筋混凝土结构施工期间，新浇楼板的混凝土⌚自重荷载和施工活荷载，由模板支撑体系与早龄期钢筋混凝土结构组成的临时承载体系，即时变结构体系承担。对其受力性能的认识不足，设计分析理论的欠缺，导致施工期工程质量事故和倒塌事故频繁发生。基于理论分析和现场实测以及对模板支撑施工误差和时变结构体系承担施工荷载的随机性的认识，建立了钢筋混凝土结构施工期设计分析方法，并用钢筋混凝土结构施工期设计分析的实例加以说明。

关键词：钢筋混凝土结构；施工短暂状况；时变结构；设计分析；安全检验

中图分类号：TU511 文献标识码： A

1 引言

现浇钢筋混凝土结构施工期间，由模板支撑与早龄期混凝土结构所组成的临时承载体系是材料性能、结构形式、空间位置均随时间变化的时变结构体系 （下文称为施工时变结构体系），是现浇钢筋混凝土结构施工短暂状况设计的对象。钢筋混凝土结构施工期设计方法，A.M.EL-Shahhat， D.V.Rosow ヅsky，W.F.Chen提出与建筑结构设计方法协调的分项系数方法。但对施工短暂状况设计分析原则与模板支撑施工误差的统计研究♫较少。本文通过理论分析和现场测试研究，探讨现浇混凝土建筑施工短暂状况设计分析原则。

2 现浇钢筋混凝土结构施工短暂状况的特性

2.1 施工期现浇钢筋混凝土结构的受力特性施工期现浇钢筋混凝土结构，是由模板支撑体系和早龄期混凝土结构组成的临时承载体系，它承担新浇楼板混凝土自重荷载和施工活荷载。假定模板支撑体系为线弹性，则施工时变结构体系中的每一层楼板可视为弹性地基上的连续板或梁，基于此，作者建立了施工时变结构体系分析的弹性支撑连续梁模型，其基本方程为：

式中：度 k0之比表示的弹性支撑连续梁的弹性特征值，即施工时变结构体系的弹性特征值，它是楼板混凝土龄期的函数。

b） 施工时变结构体系的弹性特征值 s=550

图 1 标准层不同位置支撑内力时程

2.2 施工时变结构体系中模板支撑受力的均匀性

为考察模板支撑受力的均匀性，采用弹性支撑连续梁模型，分析了三层模板支撑体系，7 天施工周期，顶层混凝土浇注后第一天拆除底层模板支撑的时变结构，获得了标准楼层模板支撑从支撑架设到拆除的一个施工循环内，不同位置支撑的内力时程，如图 1 所示（图中 D 表示单位面积楼板自重，并假定新浇楼板混凝土自重全部传给支撑，图中所有支撑内力的第一点均为 1（D））。从图 1 可以看出，同一楼层不同位置支撑内力明显不同。工程实测结果也表明了模板支撑受力的不均性。表 1 所示为三层模板支撑，7 天施工周期，顶层混凝土浇注后的第一天拆除底层模板的支撑施工方案下，某高层建筑施工期间标准层支撑承担的最大荷载的实测统计分析结果。

表 1 某建筑模板支撑传给楼板的最大荷载实测统计结果

3 现浇钢筋混凝土结构施工短暂状况设计验算原则

3.1 早龄期混凝土结构承载力验算

（1） 早龄期混凝土结构的承载能力

现浇钢筋混凝土结构施工时变结构体系中的早龄期混凝土楼板，其抗力随混凝土强度的增长而增长。假定在早龄期混凝土结构中，钢筋不会发生粘结滑移破坏，根据施工条件和混凝土配合比确定早龄期混凝土强度的增长规律后，即可确定任一时间早龄期混凝土结构的承载能力：

式中：tR ――龄期 t 的混凝土结构的承载能力；28R ――混凝土达到 28 天后具有的极限设计承载力；cλ ――早龄期混凝土结构抗力增长百分率。也可以早龄期混凝土的参数直接用建筑结构设计的极限承载力公式计算。

（2） 静荷载

施工期现浇钢筋混凝土结构楼板承担的施工静荷载，按照施工时变结构分析确定。

4 工程应用案例

案例 1：施工期现浇钢筋混凝土楼板安全性检验

某现浇钢筋混凝土结构，层高 3 米，楼板厚

110mm。采用三层模板支撑，5 天施工周期，顶层

混凝土浇注后第二天拆除底层模板支撑。图 3 给出了施工期标准层典型楼板承担的荷载效应时程以及楼板的抗力发展时程曲线。从图中可以看出，施工期楼板的支座截面，即板边承担的施工荷载效应有时会超过楼板✯的抗力，因此，楼板会沿支座截面开裂。分析结果与楼板现场检测开裂情况一致，表明该现浇钢筋混凝土结构所采用施工方案不合理。

案例 2：模板支撑体系设计

G= An×q×D

图 3 施工期间典型楼板的荷载弯矩（内力）和开裂弯矩（抗力）的时程

满足要求。

5 结语

对现浇钢筋混凝土结构施工短暂状况设计分析原理进行了研究，取得以下成果：

（1） 现浇钢筋混凝土结构施工短暂状况设计验算，应采用早龄期混凝土结构验算和模板支撑设计相结合，获取最优施工方案。

（2） 基于现行建筑结构设计的基于概率统计原理的极限状态方法，建立早龄期混凝土结构验算和模板支撑设计的分项系数方法。

（3） 根据理论分析和工程测试成果，给出了施工荷载统计参数和模板支撑施工误差统计参数。