浅谈施工期钢筋混凝土结构的安全分析与安全指标

时间:2018-04-19 论文范文 我要投稿

    论文关键词:施工期 荷载效应 安全分析

    论文摘要:随着近年建筑业的发展,施工期钢筋混凝土结构的安全问题备受社会关注。在施工过程中,对钢筋混凝土结构进行必要的安全分析显得尤为重要,安全分析应主要建立在以结构荷载、荷载效应和抗力以及合理计算的基础上。文章在建筑结构可靠性理论的基础上,研究并讨论了荷载、荷载效应及抗力的特点并进行必要的安全分析。
  现今的建筑业在钢筋混凝土结构施工过程中,建筑单位不仅要保证整个工程结构的安全性,更要努力抓紧工程进度从而缩短工程的施工周期。为了达到上述两个方面的效果,在施工期必须有一个合理、安全的结构设计。但就目前我国的钢筋混凝土结构设计规范及施工规范来看,并没有对施工期结构的安全要求做出明确的要求,从而使得我国施工期结构安全事故发生率明显高于使用期结构安全事故发生率。对钢筋混凝土结构施工期的安全性研究,涉及结构在施工过程中的结构特征、抗力、荷载、荷载效应。
  1施工期荷载的特点
  (1)随着施工过程的不断进行,施工期结构的荷载类型也不断发生着变化。如在楼板浇注时,模板与支架的重量就应该归为恒荷载的范畴;但是当浇筑完成、模板拆除时,附近单元拆下来的模板与支架堆就应该归为活荷载。
  (2)在施工期由于混凝土内含有大量的水分,随着水分的蒸发以及混凝土的不断收缩变化,混凝土的重量也会随之产生变化。所以,虽然混凝土在正常使用过程中的重量变化是可以忽略的,但在施工期混凝土重量的变化是影响施工结构安全的重要因素。
  (3)由于施工所在地的经济、地理、结构类型以及施工单位的现场管理水平、施工方案、环境温湿度、施工场地条件等因素的影响,从而使得在施工的不同阶段所产生的活荷载类型有很大的不同。
  (4)一些处于施工期的工程活荷载有着显著的动力荷载特征,荷载效应大大增加,按照相关规定的要求对于此类的活荷载应该乘以1.1~1.3的动力系数;某些建筑材料堆积在建筑中的局部面积上,这些材料堆就会以集中荷载的形式出现。
  2施工期抗力的特点
  2.1施工期与正常使用期抗力的异同
  2.1.1不同阶段抗力的变化存在着较大的差异
  在施工期内钢筋混凝土结构的抗力会随着时间的不断增加而逐渐增长,这一增长值在前期会较大。当达到28 d龄期后,增长值会逐渐变小,而抗力也会逐渐接近设计时所要求的范围。而在使用期前期结构的抗力变化较小,但随着时间的推移,混凝土碳化、钢筋腐蚀的影响从而使得整个结构的抗力逐渐下降。
  2.1.2抗力分析的时间有着很大的差异
  根据相关建筑结构可靠度设计统一标准的规定,一般建筑的设计基准期为50 a,但结构施工期只有2~3 a。施工期的抗力分析应该归为短暂工况抗力分析,一些外界因素的影响可忽略不计,如地震作用、强风作用等。
  2.2施工期抗力的影响因素
  影响钢筋混凝土结构构件抗力的主要因素有混凝土时变强度、钢筋与混凝土间黏结、早期抗力计算方法、构件几何尺寸、纵筋配筋率、钢筋类别等。
  在施工期中,混凝土的抗压强度与浇注龄期呈正比关系,而早龄期构件的抗力直接受混凝土强度的影响,早龄期构件抗力的增长速度又与拆模时间有着密切的关系。在实际工程中,混凝土强度的推算是以同条件下养护试块为依据的,因此,进行必要的试块与实体强度的对比分析,在施工期中的安全分析上是一种有效的手段。
  2.3施工期结构的可靠度
  相比较于使用阶段和老化阶段,在施工期结构的整体风险较大。所以,进行钢筋混凝土结构施工期可靠度和安全性分析是必要的,而且这一分析应该建立在准确把握荷载及荷载效应、抗力的时变特性及可靠度指标合理计算的基础上。在我国现在对施工期结构的可靠度分析方法较少,并且对施工荷载的统计资料很不全面。在建筑施工期内,安全性和可靠度的分析是随时间的变化而不断变化的,多数情况下,采用的是离散型的时间冻结进行处理,把施工期建筑结构化为一序列时不变结构进行受力分析,研究结构工作过程中若干最不利状态,在每个状态的分析过程中均不考虑结构性能随时间的变化。在实际分析中,首先力学分析的最不利工作状态的确定,应根据建设经验、现场调查、结构特点和建造过程确定;其次确定各个最不利工作状态的荷载种类,并对其进行适当的荷载组合;最后确定在结构强度、刚度和稳定性计算校核中使用的安全系数,并考虑结构所处的工作状态及其在各个工作状态的持续时间、施工超载发生的概率等因素的影响。
  施工期结构构件的可靠度应根据实际施工过程中结构的外形、施工进程、材料性能的变化来进行计算。定义结构施工期各施工进程的经时结构功能函数为:
  Z(t)=R(t)-SG(t)-SL(t)
  将对各施工进程的抗力R(t)和荷载效应SG(t),SL(t)进行分析计算,最后由一次二阶矩方法求得可靠度指标。
  总之,在不同阶段,建筑结构的荷载分布以及抗力增长有很大的不同,实际生产中应该结合具体的施工结构特点,根据不同施工阶段进行相应的可靠度安全性分析,从而得到施工期内刚及混凝土结构的最不利状态,从而为施工期钢筋混凝土结构的安全分析提供重要的依据。
  参考文献:
  1 杨玉林.钢筋混凝土结构施工期的可靠性分析与控制[J].中国新技术新产品,2010(5)
  2 杨建江.钢筋混凝土结构施工期间可靠度的分析方法[J].天津理工大学学报,2006(3)
  3 李煌.浅述钢筋混凝土结构施工期可靠性分析与控制[J].广西大学学报,2005

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