钢筋混凝土框架结构施工过程受力分析

摘要：对钢筋混凝土框架结构施工过程进行受力分析，可以完善现行设计理论和施工方法，降低施工期出现施工质量事故的概率，提高钢筋混凝土框架结构使用寿命等具有重大的理论与现实意义。本文对钢筋混凝土框架结构的优点进行了浅要总结，并通过实测预应力梁在施工中的受力情况，对钢筋混凝土框架结构施工过程中的受力情况进行了分析。
关键词：钢混结构 阶段施工受力分析

1. 引言

目前，施工过程对钢筋混凝土框架结构影响的研究相对较少，国内在这方面的研究工作也才刚刚展开。其研究结果相对比较零散，多属于半经验性结果，而国家规范也未对施工力学方面的研究做出规定。通过查阅相关文献资料可以得出，对钢筋混凝土框架结构施工过程受力情况的分析方法目前主要是通过有限元的分析法模拟钢筋混凝土框架结构的施工过程，对其受力情况进行分析。本文对钢筋混凝土框架结构的优点进行了浅要总结，并通过实测预应力梁在施工中的受力情况，对钢筋混凝土框架结构施工过程中的受力情况进行了分析。

2. 钢筋混凝土框架结构的优点

钢筋混凝土框架结构具有的良好适应性和高强度结构性能，使其成为新建设项目的首选设计结构。钢筋混凝土框架结构具有整体刚度大、侧向刚度沿高度分布均匀、体系灵活多样、抗震性能好、施工速度快、材料用量少等优点。由于钢筋混凝土框架结构可以充分发挥材料和结构的性能，因此，可将多种结构形式和不同材料进行组合，对主结构采用高强度材料、次结构采用普通材料的形式，从而在满足建筑功能需要的同时，简化建筑物构造，降低项目成本，使建筑物更加经济实用。

3. 预应力梁在施工中受力情况实测结果分析

3.1 测试方法

1) 在测试层预应力梁的1~3号(两端柱的内侧与中部)测试点埋设JTM-V1000型钢筋计各1个，布设在受拉侧。检测内容为测量预应力梁中非预应力受力筋的内力变化情况。
2) 在测试层预应力梁的1~5号(两端柱的内外侧与中部)测试点埋设JTM-V5000型混凝土计各1个，布设在钢筋计旁边或受拉侧。检测内容为测量预应力梁中混凝土应变力的变化。
3) 测试层预应力梁钢筋计读数为主要分析依据，混凝土计读数用于验证钢筋计读数是否合理。

3.2 采样方法

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在模板支撑系统拆除之前，当预应力筋张拉3天后，采用1天/次的频率采样。当模板支撑系统拆除后，采用2天/次的频率采样，直至预应力梁混凝土强度达到使用要求后停止采样。

3.3 测试工况条件

测试工况条件依次为：本层柱、梁、板混凝土浇筑完成；上层柱筋绑扎完成；上层柱模板搭设完成；上层梁、板钢筋绑扎完成；上层梁、板混凝土浇筑完成；测试层梁张拉完成；上层与上2层间柱模板搭设完成；测试层柱模板拆除完成；测试层板模板拆除完成

3.4 测试结果分析

通过检测记录数据整理得出：检测层1、3号测试点与4、5号测试点混凝土计数值与变化幅度相近，测试层1~3号测试点钢筋计数值变化趋势与相应混凝土计数值变化趋势一致，钢筋计测试数据合理。整理钢筋计数据，得到测试层梁钢筋内力变化趋势（如图3-1所示）。
由图可知：在1~4的测试工况条件下，上层柱、板、梁模板和钢筋绑扎完成，对测试层所施加的施工载荷程逐渐增大趋势。在5~9测试工况条件下，随着上层板、梁混凝土浇筑的完成，测试层梁张拉完成，上层与上2层间柱模板搭设完成，测试层柱、板模板拆除完成；测试层钢筋受力变化幅度低于1~4的测试工况条件，变化趋势趋于平缓，说明混凝土的强度逐步达到使用标准。在施加了一定的后期施工载荷后，由于钢筋和混凝土粘结作用的逐渐增强而趋于稳定。由于预应力张拉，导致测试层梁钢筋受力骤减，出现了测试工况条件6下钢筋内力突降的结果。

4. 混钢筋凝土框架结构施工中受力分析

钢筋混凝土框架结构内力在施工过程中的受力情况较为复杂，变化频繁，主要呈现为前期突变明显、后期趋于平缓的趋势。通过测试结果分析可以得到，钢筋混凝土框架结构在施工过程中的受力主要有上层柱、板、梁钢筋的绑扎与模板的搭设，上层柱、板、梁混凝土的浇筑、本层与上层模板的拆除、预应力筋的张拉和钢筋混凝土框架结构在完成浇筑后的养护等等。由于在进行上层柱、板、梁钢筋的绑扎与模板的搭设，上层柱、板、梁混凝土的浇筑时，下层钢筋混凝土处于自身结构的发展阶段，由其带来的载荷在一定程度上影响了钢筋和混凝土形成具有一定强度和刚度共同受力体的整体性能。当本层支撑模板拆除后，受到上层支撑模板的影响，本层柱、梁、板的受力会突然增大；当上层支撑模板拆除后，本层梁、板的受力明显减小，柱的受力几乎无变化。因此，施工过程对钢筋混凝土框架结构的影响主要表现在施工载荷的重分布与钢筋混凝土框架结构受力的重分配两个方面。为保证钢筋混凝土框架结构的强度与刚度，需要在完成混凝土浇筑后及时对其进行养护，使混凝土自身的受力性能得到最佳化发展。

5. 小结

钢筋混凝土框架结构施工过程中，楼层混凝土结构的重力载荷与施工活动载荷通常由模板系统来支撑。由于施工过程的连续性，模板系统承受的载荷又传递至下层数层楼板上。因承担载荷的楼板混凝土仍处于养护期，钢筋混凝土构件的强度还在发展，刚度也在变化。由于这些载荷会达到甚至超过钢筋混凝土结构的所设计载荷，因而可能造成钢筋混凝土框架结构在施工过程中质量问题的增加，甚至产生模板系统垮塌事故的发生。因此，对钢筋混凝土框架结构施工过程进行受力分析，可以完善现行设计理论和施工方法，降低施工期出现施工质量事故的概率，提高钢筋混凝土框架结构使用寿命等具有重大的理论与现实意义。
参考文献：
混凝土结构设计规范(GB50010-2002), 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.
高层民用建筑钢结构设计技术规程(JG99-98), 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.
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