钢筋混凝土结构施工期可靠度分析

钢筋混凝土结构施工期可靠度分析第一页，共24页。第二页，共24页。施工期结构的安全性是一个非常需要注意的问题。违反操作规程、管理不善以及结构本身安全度不足出现的结构施工倒塌事故，会造成人民财产的巨大损失、停工、返工以及不良的社会影响。研究结构施工期可靠度，建立以结构施工期可靠度理论为基础的结构施工规范和管理制度，不仅对控制结构施工期的安全性，而且对包含结构使用期和老化期在内的结构生命全过程的安全性，以及降低结构的维修、加固费用都有重要意义。第三页，共24页。7.1影响结构施工期可靠性的因素第四页，共24页。7.2施工期荷载分析结构施工期荷载的调查与统计：结构施工期荷载实测与统计分析是进行可靠度分析的前提条件，然而以往国内在结构施工期荷载的实测与统计分析方面工作做得不多，大部分施工荷载的取值还依赖于工程经验，现行施工规范有关分项系数的取值大部分也没有根据施工期结构的特点进行专门的研究予以调整。统计资料的缺乏是结构施工期安全性分析的“瓶颈”问题。第五页，共24页。7.2施工期荷载分析直接取使用期的设计分项系数是不妥的：1.结构施工期模板的设计与结构使用期所面对的时间段长短不同，施工期模板的承载时间只有几天，而结构使用期要长达几十年甚至上百年。2.结构施工期的荷载类型与结构使用期大不相同，已有少量施工期荷载调查资料表明，施工期楼面荷载的变异性要比使用期大得多。第六页，共24页。7.3施工期抗力分析第七页，共24页。7.3施工期抗力分析混凝土弹性模量随混凝土龄期的增长速度高于混凝土抗压强度随混凝土龄期的增长速度第八页，共24页。7.3施工期抗力分析

第九页，共24页。7.4施工期结构分析施工期结构分析的特点：以不断变化的时变结构为研究对象分析其结构行为。不仅要包括结构本身的构件，还要考虑结构的临时支撑体系。第十页，共24页。两种支模方案:方案一:配置两层模板支撑和一层二次支撑()方案二:配置两层模板支撑()第十一页，共24页。每一施工循环中分为三项基本作业:①安装一层支撑与模板，绑扎钢筋与浇筑混凝土;②拆除相互连接的最底层的二次支撑，拆除次层的模板和支撑;③拆完次层的模板与支撑后，紧贴着楼板下设置二次支撑，二次支撑开始设置时不承受任何荷载。第十二页，共24页。每一施工循环中分为两项基本作业:

①安装一层支撑与模板，绑扎钢筋与浇筑混凝土;②拆除相互连接的最底层支撑和模板。

第十三页，共24页。

考虑到混凝土的徐变、局部荷载的重分布以及现场模板工程施工的

连续程度等因素不能定量地知道，故作下列简化假设:

支撑的刚度相对于楼板是无穷大的;楼板由支撑相互连接，因而当加上新荷载时，所有互相连接的楼板挠度相等，同时楼板按其相应的刚度承受一部分增加的荷载;楼板的刚度相等;地坪或其他基础支座是刚性的。第十四页，共24页。7.5施工期结构可靠度分析

施工期结构的可靠度也要根据施工过程中结构的外型、施工操作步骤、材料性能的变化而进行计算。施工期不同施工步骤时结构的功能函数为根据不同施工步骤的抗力R(t)和可变荷载效应SQ(t)，由一次二阶矩方法可求得可靠指标β(t)及相应的失效概率pf(t)。

第十五页，共24页。

下图所示为一个十层无梁楼盖结构的柱网布置及剖面图。柱网尺寸6000mmX4000mm，外柱截面尺寸400mmX400mm，内柱截面尺寸500mmX500mm，板厚为190mm；从一层至四层柱混凝土强度等级为C30，其他柱及板混凝土强度等级为C20,楼板钢筋为Ⅰ级钢筋;不设柱帽，其设计恒荷载标准值Gk=5.0kN/m2，楼面活荷载标准值为Qk=4.0kN/m2。第十六页，共24页。考虑风荷载作用，风荷载标准值ωk为

式中，

βz——Z高度处的风振系数（当高度大于30m且高宽比大于1.5时才考虑）；

μs——风荷载体型系数，（迎风面为+0.8，背风面为-0.5）；

μz——风压高度变化系数，按地面粗糙度C类计算;

ω0——基本风压，取为0.35kN/m2，本例为高层建筑，还需乘系数1.1

对于恒荷载和楼面活荷载作用，采用经验系数法进行各截面各板带上的内力分配;对于风荷载作用，采用等代框架法进行内力分配。第十七页，共24页。第二层楼板沿长跨方向的配筋情况第十八页，共24页。施工期结构可靠度的分析结果:施工期结构失效概率随施工步骤的变化施工参数对施工安全性的影响设计活荷载与恒荷载之比的影啊第十九页，共24页。支撑方案一第10个施工步骤时楼板上各点的受弯失效概率第二十页，共24页。弯曲和冲切两种破坏形式的失效概率随施工步骤的变化

无论是哪种破坏形式，施工期间某一施工步骤的结构失效概率会大于统一标准规定的使用期间的失效概率，且弯曲失效概率大于受冲切失效概率。施工期楼板受弯失效概率施工期楼板冲切失效概率第二十一页，共24页。两种支撑方案可靠度的比较

从图中可以看到，由于支撑方案二比方案一减少了一层二次支撑，虽然会减少一定的施工操作，加快施工进度，但同时增加了楼板在施工过程中所需承受的荷载，从而增大了楼板的最大失效概率。因此，应慎重选择施