實測統(tǒng)計與分析混凝土房屋建筑的施工活荷載

1、實測統(tǒng)計與分析混凝土房屋建筑的施工活荷載摘要 通過現(xiàn)場實測 ,以構(gòu)件有效承載面積為統(tǒng) 計對象 ,計算得出混凝土房屋建筑施工活荷載的統(tǒng)計 參量 ,并參考國內(nèi)外有關(guān)成果 ,按構(gòu)件有效承載面積 ,建 議了施工活荷載。關(guān)鍵詞房屋建筑 ;混凝土;施工活荷載 ;統(tǒng)計 中圖分類號： TU528 文獻標識碼： A 文章編號：近年來模板工程事故時有發(fā)生 ,模板工程失效的 可能原因包括材料質(zhì)量問題 ,模板支撐架設(shè)構(gòu)造問題 , 模板支撐的承載力不足 ,施工活荷載過大 ,計算模型不 合理等。在材料、制作質(zhì)量保證的前提下 ,荷載和構(gòu)件 的強度是關(guān)系結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全性的決定因素。施工活荷 載 ,因受施工環(huán)境影響較大 ,荷載調(diào)

2、查統(tǒng)計資料欠缺 ,是 直接關(guān)系混凝土建筑模板工程安全的重要因素之一。 為此 ,本文探討以構(gòu)件有效承載面積 （等于支柱軸線所 圍面積 ）為統(tǒng)計單元的施工活荷載統(tǒng)計方法 ,通過工程 實測,分析混凝土建筑施工活荷載的統(tǒng)計特性。1 施工活荷載統(tǒng)計方法建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的活荷載 ,包括持久性活荷載和 臨時性活荷載 ,是通過對房屋建筑的房間或開間在 10 年內(nèi)出現(xiàn)的最大荷載的調(diào)查結(jié)果 ,統(tǒng)計分析得出。 活荷 載的數(shù)據(jù)處理是以房間為單位 ,以每個房間每平方米 面積的平均荷載 （荷載密度 ）作為統(tǒng)計對象，它與結(jié)構(gòu) 設(shè)計中以房間尺寸為構(gòu)件跨度進行設(shè)計分析的原則相 一致。施工活荷載的統(tǒng)計應(yīng)以模板支撐類臨時結(jié)構(gòu)的 有效

3、承載面積為基本單元進行統(tǒng)計分析。由于施工期 間材料尺寸、 密度以及現(xiàn)場堆放的隨意性 ,直接計量施 工荷載難度較大。本文通過連續(xù)測量新澆注混凝土樓 面下模板支架內(nèi)力 ,計算混凝土房屋建筑的施工活荷 載。2 工程測試結(jié)果2.1 工程背景 某高層建筑 ,主樓地下 1層、地上 21層,裙房 5 層。主樓高90.25m（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 ,抗震等級為一級。 主樓梁板混凝土設(shè)計強度等級 為C30,裙房柱為C40。主樓柱、剪力墻混凝土設(shè)計強 度等級為：17 層 C55,81

4、3 層 C50,1418 層 C45,18 層 以上C40。標準層混凝土樓板厚度為110mm。標準層施工采用 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,45mmx 85mm 方木格柵,？?48mmx 3.5mm 鋼管 支柱（實測彈性模量為1.821 4xlO5N/mm2），支架間距 0.8mx 1.0m。2.2現(xiàn)場實測結(jié)果現(xiàn)場測試采用 YJ28A-P10R 靜態(tài)數(shù)字電阻應(yīng)變 儀,3mm膠基絲柵應(yīng)變計，每個測試支架上布置2片應(yīng) 變計,取其平均值作為測試支架的應(yīng)變。 根據(jù)實測的支 架內(nèi)力時程 ,獲得 3 層模板支架支模方案 ,施工荷載 （包 括施工

5、活荷載 ）在時變結(jié)構(gòu)中的分布規(guī)律如表 1 所示。 在第 1 個施工循環(huán)的測試中 ,未對施工作業(yè)中施工材料 的堆放進行控制 ,即為包含施工活荷載環(huán)境條件 ,測試 結(jié)果見表1中的實測I ;第2個施工循環(huán)的測試，對施工 作業(yè)中施工荷載的堆放作了控制 ,測試區(qū)內(nèi)上下樓層 禁止堆放施工材料 ,代表了施工靜荷載環(huán)境 ,測試結(jié)果 見表1中的實測H。3 施工活荷載統(tǒng)計分析3.1 施工活荷載統(tǒng)計特性計算混凝土房屋建筑施工期間 ,施工荷載 （這里指支架 內(nèi)力）是隨機過程。施工荷載隨機過程S（t）的任一實現(xiàn),即實測的任一支架的施工荷載時程s(t);任一給定時刻tO,施工荷載隨機過程S(t)的實現(xiàn),S(tO)、G(t

6、O)、L(tO) 均為隨機變量。由此，可獲得施工關(guān)鍵階段(tk)的施工 荷載隨機變量均值和標準差的估計值 人卩,A b。對一個 施工循環(huán)內(nèi)每層樓板澆注后的施工荷載進行統(tǒng)計 ,即 可獲得一個施工循環(huán)中 ,施工荷載在模板支架和混凝 土樓板中的分布規(guī)律。由施工荷載隨機過程 :S(t) =G(t)+L(t)(1)可知施工活荷載隨機過程 :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L(t)的均值、均方差可假 定等于0,此階

7、段測試荷載即為G(t)的樣本g(t)。以2 個階段實測的施工荷載隨機變量S1(tk1)和S2(tk1)表述式(2)為:L(tk1) =S1(tk1)-S2(tk1) (3) 由此獲得新澆樓面上施工活荷載的均值 mL 和均 方差y L:mL= E(S1(tk1)-E(S2(tk1)=i 1- 口 2(4)計算得 mL=0.66Q=1.82 kN/m2(5)計算得 L=0.55Q=1.51kN/m2X 2檢驗表明(見表2),S1(tk1)和S2(tk1)均服從r 分布,新澆樓面上施工活荷載 L(tk1 )作為其子樣服從母 體分布 ,其分布密度函數(shù)為 :(6)其中,3 =m/ a 2=0.793 4

8、; a = 3 m=1.44。表23.2施工活荷載取值建議基于實測施工活荷載服從r ( a ,3 )分布，參數(shù)a =1.44,3 =0.793 4,可以獲得 95%保證概率的施工活荷 載標準值為4.8 kN/m2,當取99%保證概率時，這里建議 設(shè)計有效承載面積為1m2的模板支架類構(gòu)件時，施工 活荷載取4.8kN/m2。由于施工期間荷載的集中性，當構(gòu) 件有效承載面積較大時 ,荷載統(tǒng)計值減小 4。因此,當 構(gòu)件的有效承載面積為13.5m2(本文實測房屋建筑房 間面積)時,可以采用模板支架內(nèi)力均值 1.8kN/m2 作為 施工活荷載標準值。4 結(jié)語 混凝土房屋建筑施工短暫狀況設(shè)計驗算的對象是 早齡期混凝土結(jié)構(gòu)和模板支撐類臨時結(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 驗算的施工荷載標準值 ,應(yīng)按其相應(yīng)有效承載面積統(tǒng) 計分析。 現(xiàn)場實測統(tǒng)計表明 ,混凝土房屋建筑施工階段 的施工活荷載服從r(a ,3)分布，施工活荷載的統(tǒng)計 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)標準 ,建議設(shè)計有 效承載面積15m2時,施工活荷載取2.5kN/m2;有效承 載面積位于上述界限之間時 ,施工活荷載