实测统计与分析混凝土房屋建筑的施工活荷载

1、实测统计与分析混凝土房屋建筑的施工活荷载摘要 通过现场实测 ,以构件有效承载面积为统 计对象 ,计算得出混凝土房屋建筑施工活荷载的统计 参量 ,并参考国内外有关成果 ,按构件有效承载面积 ,建 议了施工活荷载。关键词房屋建筑 ;混凝土;施工活荷载 ;统计 中图分类号： TU528 文献标识码： A 文章编号：近年来模板工程事故时有发生 ,模板工程失效的 可能原因包括材料质量问题 ,模板支撑架设构造问题 , 模板支撑的承载力不足 ,施工活荷载过大 ,计算模型不 合理等。在材料、制作质量保证的前提下 ,荷载和构件 的强度是关系结构构件安全性的决定因素。施工活荷 载 ,因受施工环境影响较大 ,荷载调

2、查统计资料欠缺 ,是 直接关系混凝土建筑模板工程安全的重要因素之一。 为此 ,本文探讨以构件有效承载面积 （等于支柱轴线所 围面积 ）为统计单元的施工活荷载统计方法 ,通过工程 实测,分析混凝土建筑施工活荷载的统计特性。1 施工活荷载统计方法建筑结构设计中的活荷载 ,包括持久性活荷载和 临时性活荷载 ,是通过对房屋建筑的房间或开间在 10 年内出现的最大荷载的调查结果 ,统计分析得出。 活荷 载的数据处理是以房间为单位 ,以每个房间每平方米 面积的平均荷载 （荷载密度 ）作为统计对象，它与结构 设计中以房间尺寸为构件跨度进行设计分析的原则相 一致。施工活荷载的统计应以模板支撑类临时结构的 有效

3、承载面积为基本单元进行统计分析。由于施工期 间材料尺寸、 密度以及现场堆放的随意性 ,直接计量施 工荷载难度较大。本文通过连续测量新浇注混凝土楼 面下模板支架内力 ,计算混凝土房屋建筑的施工活荷 载。2 工程测试结果2.1 工程背景 某高层建筑 ,主楼地下 1层、地上 21层,裙房 5 层。主楼高90.25m（未包括主楼钢结构顶高度）。底层层高 3.9m,2层为3.95m,其余楼层层高均为4.0m。主楼上部 结构为现浇钢筋混凝土框架剪力墙体系。裙房为框架 体系 ,抗震等级为一级。 主楼梁板混凝土设计强度等级 为C30,裙房柱为C40。主楼柱、剪力墙混凝土设计强 度等级为：17 层 C55,81

4、3 层 C50,1418 层 C45,18 层 以上C40。标准层混凝土楼板厚度为110mm。标准层施工采用 3 层模板支撑 ,初期施工周期为 10d,后期为7d。采用木质9层胶合板模板，厚 20mm,45mmx 85mm 方木格栅,？?48mmx 3.5mm 钢管 支柱（实测弹性模量为1.821 4xlO5N/mm2），支架间距 0.8mx 1.0m。2.2现场实测结果现场测试采用 YJ28A-P10R 静态数字电阻应变 仪,3mm胶基丝栅应变计，每个测试支架上布置2片应 变计,取其平均值作为测试支架的应变。 根据实测的支 架内力时程 ,获得 3 层模板支架支模方案 ,施工荷载 （包 括施工

5、活荷载 ）在时变结构中的分布规律如表 1 所示。 在第 1 个施工循环的测试中 ,未对施工作业中施工材料 的堆放进行控制 ,即为包含施工活荷载环境条件 ,测试 结果见表1中的实测I ;第2个施工循环的测试，对施工 作业中施工荷载的堆放作了控制 ,测试区内上下楼层 禁止堆放施工材料 ,代表了施工静荷载环境 ,测试结果 见表1中的实测H。3 施工活荷载统计分析3.1 施工活荷载统计特性计算混凝土房屋建筑施工期间 ,施工荷载 （这里指支架 内力）是随机过程。施工荷载随机过程S（t）的任一实现,即实测的任一支架的施工荷载时程s(t);任一给定时刻tO,施工荷载随机过程S(t)的实现,S(tO)、G(t

6、O)、L(tO) 均为随机变量。由此，可获得施工关键阶段(tk)的施工 荷载随机变量均值和标准差的估计值 人卩,A b。对一个 施工循环内每层楼板浇注后的施工荷载进行统计 ,即 可获得一个施工循环中 ,施工荷载在模板支架和混凝 土楼板中的分布规律。由施工荷载随机过程 :S(t) =G(t)+L(t)(1)可知施工活荷载随机过程 :L(t) =S(t)-G(t)(2)第 1 阶段,施工期间有大量施工活荷载存在 ,代表 了施工活荷载和静荷载共同作用结果，为s(t);第2阶段, 施工期间严格控制施工活荷载 ,施工活荷载较小 ,代表 施工静荷载的分布规律，此时L(t)的均值、均方差可假 定等于0,此阶

7、段测试荷载即为G(t)的样本g(t)。以2 个阶段实测的施工荷载随机变量S1(tk1)和S2(tk1)表述式(2)为:L(tk1) =S1(tk1)-S2(tk1) (3) 由此获得新浇楼面上施工活荷载的均值 mL 和均 方差y L:mL= E(S1(tk1)-E(S2(tk1)=i 1- 口 2(4)计算得 mL=0.66Q=1.82 kN/m2(5)计算得 L=0.55Q=1.51kN/m2X 2检验表明(见表2),S1(tk1)和S2(tk1)均服从r 分布,新浇楼面上施工活荷载 L(tk1 )作为其子样服从母 体分布 ,其分布密度函数为 :(6)其中,3 =m/ a 2=0.793 4

8、; a = 3 m=1.44。表23.2施工活荷载取值建议基于实测施工活荷载服从r ( a ,3 )分布，参数a =1.44,3 =0.793 4,可以获得 95%保证概率的施工活荷 载标准值为4.8 kN/m2,当取99%保证概率时，这里建议 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4.8kN/m2。由于施工期间荷载的集中性，当构 件有效承载面积较大时 ,荷载统计值减小 4。因此,当 构件的有效承载面积为13.5m2(本文实测房屋建筑房 间面积)时,可以采用模板支架内力均值 1.8kN/m2 作为 施工活荷载标准值。4 结语 混凝土房屋建筑施工短暂状况设计验算的对象是 早龄期混凝土结构和模板支撑类临时结构。为保证混 凝土房屋建筑施工短暂状况的安全性 ,两类结构设计 验算的施工荷载标准值 ,应按其相应有效承载面积统 计分析。 现场实测统计表明 ,混凝土房屋建筑施工阶段 的施工活荷载服从r(a ,3)分布，施工活荷载的统计 均值为1.82kN/m2，均方差为1.51kN/m2。依据国内外 有关施工活荷载的研究成果和有关标准 ,建议设计有 效承载面积15m2时,施工活荷载取2.5kN/m2;有效承 载面积位于上述界限之间时 ,施工活荷载