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摘要:本文通过对混凝土房屋建筑施工活荷载进行实测,并在大量施工现场的基础上,运用统计学与分析学的原理,对混凝土房屋建筑施工活荷载进行参数统计,并对各个施工阶段活荷载提出相应的建议与标准值。
关键字:混凝土;房屋建筑;活荷载;实测统计
0.引言
目前,因为模板支撑体系出现坍塌事故的状况总是不断发生,这不仅造成了经济上的损失,又容易出现人员伤亡事故。在对纵多事故进行深入研究后发现,事故发生主要原因是在设计时没有充分考虑模板支撑体系的实际承担能力,是由于承载力不足造成的。所谓施工活荷载不仅仅包括施工人员与设备,还包括施工材料的重量。它还是我们在施工阶段模板支撑体系所要承受的主要荷载。这种荷载可以是集中的,也可以是局部线的,还可以是局部均布的。在进行计算时,我们多习惯于用均布荷载的形式对施工活荷载进行表示。
1. 活荷载的统计方法
通过对影响施工因素进行分析之后,我们可以知道,影响施工活荷载的因素有以下几种,即结构类型、地理环境、施工位置以及建造单位的现场管理水平,此外,还有环境温度与施工场地的大小等。所谓施工活荷载其实是指施工中进行“流动”的荷载,等到荷载被消耗殆尽,位置获得固定之后,此时的荷载就变成了施工阶段的施工恒载。根据以往经验,我们一般在对每个施工阶段进行材料堆积体荷载、施工人员重量与机械设备荷载三项荷载[1]。
2.工程测试结果
2.1工程选取
选择某建筑物,主楼包括地下一层与18层地上,此外还有3层裙层。建筑物总体高为90.25米,这其中并不包括主楼钢结构顶的高度。底层的层高为3.9米,3.95米为2层高度,其他楼层高度均统一为4米。
在建筑物主楼上部结构主要是现浇钢筋混凝土框架剪力墙体系,可以把裙房设置为抵抗一级地震的框架体系。主楼梁板混凝土、裙房柱设计强度等级分别都为C40.而主楼柱与剪力墙混凝土设计强度等级分别为:1层到6层为C50,7层到12层为C45,C40为12层到17层,17层以上则是C45.其中,混凝土楼板的标准厚度我们设为为100mm。
在对标准楼层进行施工时,采用3层模板来支撑,初期施工与后期施工分别为12天,与8天。统一采用厚30毫米,50毫米 x 75毫米的方木格栅,<50毫米 x 325毫米的钢管支柱,而其实测弹性模量应是1.8241x 100N/毫米2,各个支架保持间距在0.8m x 110m的木质9层胶合板模板。
2.2现场实测结果
现场实测结果要通过采用YJ28A-P10R静态数字电阻应变仪来与3厘米的胶基丝栅应变计来实现。在各个测试架上我们统一放上2片应变计,测试支架的应变应取其平均值。我们可以获得3层模板支架支模方案,通过实测的支架内力时程,通过表1我们可以看到施工活荷载在时变结构中的分布规律。
3. 活荷载的统计分析
3.1等效均布荷载
对于任何一个堆积荷载i(活荷载集度q=p/[(xb-xa)(yb-ya)],其中p我们把它当作活荷载的实际重力。我们先通过同一方向进行单位宽度板带的选取,把两端简支作为边界条件,再根据跨中弯矩相等的原则将q的作用等价于在两个相互垂直方向满跨均布的荷载qeq1与qeq2,选取其中比较大的作为堆载的等效荷载,当出现堆积荷载沿着楼板任意方向满跨分布时,该堆积荷载立即停止荷载等效[2]。
3.2施工活荷载的分布规律
通过实测我们可以知道,模版支撑、放线、钢筋绑扎阶段还有模板拆除阶段施工活荷载的均值为混凝土浇筑阶段施工活荷载均值2倍多,而这和实际施工的结果是一致的。在混凝土浇筑阶段中钢筋和模板转变成施工恒载。在刚劲绑扎阶段,刚劲和模板的堆积越多,荷载值越大。
4.施工活荷载取值建议
基于实测施工活荷载服从R(A,B)分布,参数A=1.44,B=0.793 4,可以获得95%保证概率的施工活荷载标准值为418 kN/m2,当取99%保证概率时,施工活荷载标准值为7kN/m2。我们建议设计有效承载面积为1m2的模板支架类构件时,施工活荷载取418kN/m2。
在施工期间,如果活荷载分布的太过集中,而当构件有效承载面积也比较大时,荷载统计值则会比较小。所以,如果构件有效承载面积变为12.9m2时,可以采用模板支架内力均值118kN/m2作为施工活荷载标准值。
5.结语
我们都知道,在对混凝土房屋进行建筑施工状况设计时,其主要的验算对象是年龄较早的混凝土结构,还包括模板支撑起来的临时结构。为了安全起见,混凝土房屋在进行建筑施工时应用的两类结构都要设计验算施工,并且一定要按照效承载面积来对活荷载标准值进行精确统计与分析。对混凝土房屋建筑施工现场实测后我们发现,施工活荷载应该服从R(A,B)分布。施工活荷载的统计均值与均方差分别为1180kN/m2与1136kN/m2。通过对国内外相关施工活荷载研究成果与标准的学习,我们提出如下设计建议:构件设计为有效承载面积<1 m2时,施工活荷载取421kN/m2;而当有效承载面积>15m2时,施工活荷载取223kN/m2;而当有效承载面积位于两者之间时,施工活荷载线性内插确定[3]。
参考文献:
[1] 孟宪海,方东平等.钢筋混凝土工程施工活荷载调查研究.见:RC高层建筑上部结构在施工过程中的安全性分析机构控制.清华大学土木工程系,山东建筑工程学院,1997.
[2] 梅源,胡长明,周正永,等. 高大模板支撑体系在结构施工期内所受荷载统计分析[J].工业建筑,2010,40 ( 2 ) : 42-46.
[3] Karshenas S.Ayoub H.Analysis of concrete construction live loads on newly powered slabs[J].ASCE, Journal of Structural Engineering,1994,120(5):1525-1542.
关键字:混凝土;房屋建筑;活荷载;实测统计
0.引言
目前,因为模板支撑体系出现坍塌事故的状况总是不断发生,这不仅造成了经济上的损失,又容易出现人员伤亡事故。在对纵多事故进行深入研究后发现,事故发生主要原因是在设计时没有充分考虑模板支撑体系的实际承担能力,是由于承载力不足造成的。所谓施工活荷载不仅仅包括施工人员与设备,还包括施工材料的重量。它还是我们在施工阶段模板支撑体系所要承受的主要荷载。这种荷载可以是集中的,也可以是局部线的,还可以是局部均布的。在进行计算时,我们多习惯于用均布荷载的形式对施工活荷载进行表示。
1. 活荷载的统计方法
通过对影响施工因素进行分析之后,我们可以知道,影响施工活荷载的因素有以下几种,即结构类型、地理环境、施工位置以及建造单位的现场管理水平,此外,还有环境温度与施工场地的大小等。所谓施工活荷载其实是指施工中进行“流动”的荷载,等到荷载被消耗殆尽,位置获得固定之后,此时的荷载就变成了施工阶段的施工恒载。根据以往经验,我们一般在对每个施工阶段进行材料堆积体荷载、施工人员重量与机械设备荷载三项荷载[1]。
2.工程测试结果
2.1工程选取
选择某建筑物,主楼包括地下一层与18层地上,此外还有3层裙层。建筑物总体高为90.25米,这其中并不包括主楼钢结构顶的高度。底层的层高为3.9米,3.95米为2层高度,其他楼层高度均统一为4米。
在建筑物主楼上部结构主要是现浇钢筋混凝土框架剪力墙体系,可以把裙房设置为抵抗一级地震的框架体系。主楼梁板混凝土、裙房柱设计强度等级分别都为C40.而主楼柱与剪力墙混凝土设计强度等级分别为:1层到6层为C50,7层到12层为C45,C40为12层到17层,17层以上则是C45.其中,混凝土楼板的标准厚度我们设为为100mm。
在对标准楼层进行施工时,采用3层模板来支撑,初期施工与后期施工分别为12天,与8天。统一采用厚30毫米,50毫米 x 75毫米的方木格栅,<50毫米 x 325毫米的钢管支柱,而其实测弹性模量应是1.8241x 100N/毫米2,各个支架保持间距在0.8m x 110m的木质9层胶合板模板。
2.2现场实测结果
现场实测结果要通过采用YJ28A-P10R静态数字电阻应变仪来与3厘米的胶基丝栅应变计来实现。在各个测试架上我们统一放上2片应变计,测试支架的应变应取其平均值。我们可以获得3层模板支架支模方案,通过实测的支架内力时程,通过表1我们可以看到施工活荷载在时变结构中的分布规律。
3. 活荷载的统计分析
3.1等效均布荷载
对于任何一个堆积荷载i(活荷载集度q=p/[(xb-xa)(yb-ya)],其中p我们把它当作活荷载的实际重力。我们先通过同一方向进行单位宽度板带的选取,把两端简支作为边界条件,再根据跨中弯矩相等的原则将q的作用等价于在两个相互垂直方向满跨均布的荷载qeq1与qeq2,选取其中比较大的作为堆载的等效荷载,当出现堆积荷载沿着楼板任意方向满跨分布时,该堆积荷载立即停止荷载等效[2]。
3.2施工活荷载的分布规律
通过实测我们可以知道,模版支撑、放线、钢筋绑扎阶段还有模板拆除阶段施工活荷载的均值为混凝土浇筑阶段施工活荷载均值2倍多,而这和实际施工的结果是一致的。在混凝土浇筑阶段中钢筋和模板转变成施工恒载。在刚劲绑扎阶段,刚劲和模板的堆积越多,荷载值越大。
4.施工活荷载取值建议
基于实测施工活荷载服从R(A,B)分布,参数A=1.44,B=0.793 4,可以获得95%保证概率的施工活荷载标准值为418 kN/m2,当取99%保证概率时,施工活荷载标准值为7kN/m2。我们建议设计有效承载面积为1m2的模板支架类构件时,施工活荷载取418kN/m2。
在施工期间,如果活荷载分布的太过集中,而当构件有效承载面积也比较大时,荷载统计值则会比较小。所以,如果构件有效承载面积变为12.9m2时,可以采用模板支架内力均值118kN/m2作为施工活荷载标准值。
5.结语
我们都知道,在对混凝土房屋进行建筑施工状况设计时,其主要的验算对象是年龄较早的混凝土结构,还包括模板支撑起来的临时结构。为了安全起见,混凝土房屋在进行建筑施工时应用的两类结构都要设计验算施工,并且一定要按照效承载面积来对活荷载标准值进行精确统计与分析。对混凝土房屋建筑施工现场实测后我们发现,施工活荷载应该服从R(A,B)分布。施工活荷载的统计均值与均方差分别为1180kN/m2与1136kN/m2。通过对国内外相关施工活荷载研究成果与标准的学习,我们提出如下设计建议:构件设计为有效承载面积<1 m2时,施工活荷载取421kN/m2;而当有效承载面积>15m2时,施工活荷载取223kN/m2;而当有效承载面积位于两者之间时,施工活荷载线性内插确定[3]。
参考文献:
[1] 孟宪海,方东平等.钢筋混凝土工程施工活荷载调查研究.见:RC高层建筑上部结构在施工过程中的安全性分析机构控制.清华大学土木工程系,山东建筑工程学院,1997.
[2] 梅源,胡长明,周正永,等. 高大模板支撑体系在结构施工期内所受荷载统计分析[J].工业建筑,2010,40 ( 2 ) : 42-46.
[3] Karshenas S.Ayoub H.Analysis of concrete construction live loads on newly powered slabs[J].ASCE, Journal of Structural Engineering,1994,120(5):1525-1542.