淺論施工期鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全分析與安全指標(biāo)

黃長(zhǎng)勝

現(xiàn)今的建筑業(yè)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，建筑單位不僅要保證整個(gè)工程結(jié)構(gòu)的安全性，更要努力抓緊工程進(jìn)度從而縮短工程的施工周期。為了達(dá)到上述兩個(gè)方面的效果，在施工期必須有一個(gè)合理、安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但就目前我國(guó)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及施工規(guī)范來(lái)看，并沒(méi)有對(duì)施工期結(jié)構(gòu)的安全要求做出明確的要求，從而使得我國(guó)施工期結(jié)構(gòu)安全事故發(fā)生率明顯高于使用期結(jié)構(gòu)安全事故發(fā)生率。對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工期的安全性研究，涉及結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)特征、抗力、荷載、荷載效應(yīng)。

1 施工期荷載的特點(diǎn)

（1）隨著施工過(guò)程的不斷進(jìn)行，施工期結(jié)構(gòu)的荷載類型也不斷發(fā)生著變化。如在樓板澆注時(shí)，模板與支架的重量就應(yīng)該歸為恒荷載的范疇；但是當(dāng)澆筑完成、模板拆除時(shí)，附近單元拆下來(lái)的模板與支架堆就應(yīng)該歸為活荷載。

（2）在施工期由于混凝土內(nèi)含有大量的水分，隨著水分的蒸發(fā)以及混凝土的不斷收縮變化，混凝土的重量也會(huì)隨之產(chǎn)生變化。所以，雖然混凝土在正常使用過(guò)程中的重量變化是可以忽略的，但在施工期混凝土重量的變化是影響施工結(jié)構(gòu)安全的重要因素。

（3）由于施工所在地的經(jīng)濟(jì)、地理、結(jié)構(gòu)類型以及施工單位的現(xiàn)場(chǎng)管理水平、施工方案、環(huán)境溫濕度、施工場(chǎng)地條件等因素的影響，從而使得在施工的不同階段所產(chǎn)生的活荷載類型有很大的不同。

（4）一些處于施工期的工程活荷載有著顯著的動(dòng)力荷載特征，荷載效應(yīng)大大增加，按照相關(guān)規(guī)定的要求對(duì)于此類的活荷載應(yīng)該乘以1.1～1.3的動(dòng)力系數(shù)；某些建筑材料堆積在建筑中的局部面積上，這些材料堆就會(huì)以集中荷載的形式出現(xiàn)。

2 施工期抗力的特點(diǎn)

2.1 施工期與正常使用期抗力的異同

2.1.1不同階段抗力的變化存在著較大的差異

在施工期內(nèi)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗力會(huì)隨著時(shí)間的不斷增加而逐漸增長(zhǎng)，這一增長(zhǎng)值在前期會(huì)較大。當(dāng)達(dá)到28 d齡期后，增長(zhǎng)值會(huì)逐漸變小，而抗力也會(huì)逐漸接近設(shè)計(jì)時(shí)所要求的范圍。而在使用期前期結(jié)構(gòu)的抗力變化較小，但隨著時(shí)間的推移，混凝土碳化、鋼筋腐蝕的影響從而使得整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗力逐漸下降。

2.1.2抗力分析的時(shí)間有著很大的差異

根據(jù)相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，一般建筑的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50 a，但結(jié)構(gòu)施工期只有2～3 a。施工期的抗力分析應(yīng)該歸為短暫工況抗力分析，一些外界因素的影響可忽略不計(jì)，如地震作用、強(qiáng)風(fēng)作用等。

2.2 施工期抗力的影響因素

影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的主要因素有混凝土?xí)r變強(qiáng)度、鋼筋與混凝土間黏結(jié)、早期抗力計(jì)算方法、構(gòu)件幾何尺寸、縱筋配筋率、鋼筋類別等。

在施工期中，混凝土的抗壓強(qiáng)度與澆注齡期呈正比關(guān)系，而早齡期構(gòu)件的抗力直接受混凝土強(qiáng)度的影響，早齡期構(gòu)件抗力的增長(zhǎng)速度又與拆模時(shí)間有著密切的關(guān)系。在實(shí)際工程中，混凝土強(qiáng)度的推算是以同條件下養(yǎng)護(hù)試塊為依據(jù)的，因此，進(jìn)行必要的試塊與實(shí)體強(qiáng)度的對(duì)比分析，在施工期中的安全分析上是一種有效的手段。

2.3 施工期結(jié)構(gòu)的可靠度

相比較于使用階段和老化階段，在施工期結(jié)構(gòu)的整體風(fēng)險(xiǎn)較大。所以，進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工期可靠度和安全性分析是必要的，而且這一分析應(yīng)該建立在準(zhǔn)確把握荷載及荷載效應(yīng)、抗力的時(shí)變特性及可靠度指標(biāo)合理計(jì)算的基礎(chǔ)上。在我國(guó)現(xiàn)在對(duì)施工期結(jié)構(gòu)的可靠度分析方法較少，并且對(duì)施工荷載的統(tǒng)計(jì)資料很不全面。在建筑施工期內(nèi)，安全性和可靠度的分析是隨時(shí)間的變化而不斷變化的，多數(shù)情況下，采用的是離散型的時(shí)間凍結(jié)進(jìn)行處理，把施工期建筑結(jié)構(gòu)化為一序列時(shí)不變結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，研究結(jié)構(gòu)工作過(guò)程中若干最不利狀態(tài)，在每個(gè)狀態(tài)的分析過(guò)程中均不考慮結(jié)構(gòu)性能隨時(shí)間的變化。在實(shí)際分析中，首先力學(xué)分析的最不利工作狀態(tài)的確定，應(yīng)根據(jù)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和建造過(guò)程確定；其次確定各個(gè)最不利工作狀態(tài)的荷載種類，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮奢d組合；最后確定在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算校核中使用的安全系數(shù)，并考慮結(jié)構(gòu)所處的工作狀態(tài)及其在各個(gè)工作狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間、施工超載發(fā)生的概率等因素的影響。

總之，在不同階段，建筑結(jié)構(gòu)的荷載分布以及抗力增長(zhǎng)有很大的不同，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該結(jié)合具體的施工結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)不同施工階段進(jìn)行相應(yīng)的可靠度安全性分析，從而得到施工期內(nèi)剛及混凝土結(jié)構(gòu)的最不利狀態(tài)，從而為施工期鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全分析提供重要的依據(jù)。