对混凝土房屋建筑结构施工活荷载的探讨

 　摘要：进行高层建筑结构施工阶段的安全性分析是保证结构施工安全、避免结构出现早期损伤的重要措施。要进行施工阶段的安全性分析 ,首先必须弄清结构的施工荷载，本文在对指数分布的参数进行估计的基础上,给出了钢筋混凝土结构施工期活荷载标准值的建议值。 

　关键词：混凝土；施工；活载荷；分析 

　　 施工过程中的安全分析与控制要求对施工活荷载有较准确的估计。本文通过对一批钢筋混凝土结构在施工期间活荷载的现场调查、统计和分析，发现施工活荷载中堆积荷载是主要的，施工活荷载可以用指数分布描述，对指数分布的参数进行估计，并将施工活荷载转化为均布荷载。参照结构正常使用阶段荷载标准值的取法，给出了钢筋混凝土结构施工活荷载标准值的建议。研究结果可用于施工期结构的安全分析与控制，承包商也可以据此合理安排施工进度及现场材料的堆放。 

　　一、工程背景及测试结果 

　　 1.工程背景 

　　 某高层建筑，主楼地下1层、地上19层，裙房6层。主楼高87.25m(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：1～7层C55，8～11层C50，14～16层C45，16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，45mm×85mm方木格栅，48mmX3.5mm钢管支柱(实测弹性模量为1.8214×105N/mm2)，支架间距0.8m×1.0m。 

　　 2.现场实测结果（见表一） 

　　二、施工活荷载统计分析 

　　 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t0，施工荷载随机过程S(t)的实现，S(t0)、G(t0)、L(t0)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。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(tkl)表述式(2)为： 　 

　　 2.施工活荷载取值建议 

　　 基于实测施工活荷载服从分布，参数=1.44，=0.7934，可以获得95％保证概率的施工活荷载标准值为4.8lkN/m2，当取99％保证概率时，施工活荷载标准值为7kN/m2。这里建议设计有效承载面积为1m2的模板支架类构建时，施工活荷截取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。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。 

　　 《建筑施工安全统一规范》征求意见稿给出的施工活荷载标准值为2.5kN/m2；文献[1]通过调查按楼面开始统计分析给出的模板支撑阶段的施工活荷载为2.5kN/m2(相应于新浇楼面上的施工活荷载)；美国土木工程协会[2]建议施工活荷载2.4kN/m2；文献[3]按构件的影响面积，给出15m2时的施工活荷载为2.4kN/m2。结合当前我国房屋建筑房间尺寸，这里建议有效承载面积15m2时的施工活荷载为2.5kN/m2。 

　　 对设计验算结构构件有效支撑面积在二者之间时，施工活荷载线性内插确定。即：①对于有效承载面积A≤1m2的结构设计验算，施工活荷载标准值取4.8kN/m2；②对于A≥15m2的结构设计验算，施工活荷载标准值取2.5kN/m2；③当lm2　　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。 

　　 混凝土房屋建筑施工阶段的施工活荷载服从分布，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<1m2的构件，施工活荷载取4.8kN/m2；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，施工活荷载线性内插确定。 

　　参考文献: 

　　[1]苗吉军,顾祥林,方晓铭.高层混凝土结构施工荷载数学模型的研究[J].建筑结构,2009,(3):7-9. 

　　[2]ASCEl-95,Mininmum design loads for buildings and other atructures[S]2007.(10). 

　　[3]赵挺生,龙奋杰,方东平,等.钢筋混凝土建筑结构施工短暂状况设计分析[J].工程力学,2004,20(4):39-44. 

　　[4]梅源.胡长明.周正永.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(2).