《钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件SAC的工程实践》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件SAC的工程实践（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、上海交通大学硕士学位论文钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件SAC的工程实践评测姓名：曹军申请学位级别：硕士专业：建筑与土木工程指导教师：刘西拉20050901上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 S A C的工程实践评测摘 要建筑结构的生命周期大致可分为三个阶段施工阶段使用阶段老化阶段结构在施工过程中的平均风险率远高于使用期在高层钢筋混凝土结构的施工过程中建造商一方面要确保结构的安全另一方面也要追求进度和提高生产率这就要求施工期结构有一个合理的安全水平来满足两方面的需要现行的钢筋混凝土结构设计规范
2、和施工规范不能对施工期钢筋混凝土结构的受力进行合理分析因而无法对施工期结构的安全进行有效的控制这是施工期结构安全事故大大高于使用期的重要原因之一1 2对施工期钢筋混凝土结构进行安全分析与控制就必须对施工期间荷载在部分完成的结构和支撑系统之间的传递进行分析与研究清华大学土木工程系在这一课题上作了广泛深入的研究345并在这些理论研究的基础上由清华大学土木工程系与北京第七建筑工程公司合作开发出一套人机交互的施工期钢筋混凝土结构安全分析与控制软件- S A C并经鉴定获北京市科技进步三等奖7一项科研成果必须要能在工程实践中运用并指导施工才能真正体现出其价值来至今为止S A C软件尚未在工程实践中大量地
3、系统地运用过而这正是一项软件成熟的重要标志只有在大量工程项目中对该软件加以实践运用才能将该软件的不足之处及尚需改进的问题暴露出来使该软件尽快成熟起来为此对 S A C软件进行工程实践评测就显得非常必要上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测本论文通过对上海市若干个典型的钢筋混凝土结构工程进行实地调查通过查图纸看方案并现场实地踏勘等方法运用 SAC软件对这些工程进行了施工期结构安全计算详细分析了各个工程运用 SAC 软件计算出的施工期结构安全情况在具体的实践中来验证 SAC 软件在理论上的严谨性与实践上的可操作性同时通过 SAC软件的研究计算详
4、细分析了影响钢筋混凝土工程施工期结构安全性的主要因素并依此能对具体工程的施工方案进行审核与优化最后为了使对该软件的实践评测更全面本文还将其与市场上已推广使用的同类软件进行实践比对通过比较验证发现了 SAC 软件的优越性通过利用 S A C软件对各项工程的计算本文也将各工程在施工过程中施工方案的安全性及经济性量化地表示出来这从另一方面也反映了目前上海高层钢筋混凝土结构施工期结构安全性普遍情况以及施工单位在模板施工方案方面安全性经济性所存在的普遍问题最后通过 S A C软件在工程上的实践运用本文对该软件在工程实践中运用及建模方面尚存在的一些不足之处进行了探讨并根据作者在实践经验对上述一些不足之处提
5、出了解决的办法这些工作对进一步提高 S A C软件水平确保高层钢筋混凝土结构在施工期的安全性起到很大的作用关键词 高层钢筋混凝土结构施工期支撑软件评测上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测PRACTICE AND EVALUATION OF THE“SAC” SOFTWARE ON SAFETY ANALYSIS ANDCONTROL OF REINFORCED CONCRET STRUCTURESDURING CONSTRUCTIONABSTUCTThe life cycle of structures includes three st
6、ages: construction,service, and maintenance. During construction of the high-rise concretestructure, contractors must assure safety of the time-dependent structureand high construction efficiency at the same time. Therefore anappropriate safety level is required. At the present time, however, there
7、isstill no safety level provided by any design standard and constructioncode, neither does any accurate model for the structural analysis duringconstruction. Those are one of the main reasons why safety accidentsduring construction of structures are far more than those during service.In order to ana
8、lyze and control the safety of reinforced concretestructure during construction period, the loads transmission between thepartially completed structure and shoring system must be studied. TheCivil Engineering Department at Tsinghua University has done a widerange of study on this topic. Based on tho
9、se works, the Civil EngineeringDepartment at Tsinghua University and No. 7 Beijing ConstructionCompany jointly developed a program named “Safety Analysis andControl Program for the reinforced concrete structures duringconstruction period SAC” and it has won the third prize of Beijing上海交通大学工程硕士学位论文 钢
10、筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测Science and Technology Progress Award.The contribution of a scientific research shall be evaluated bypractice. At present stage, SAC program has not been practiced intoenough real construction cases. However, only with mass practice in alltypes of construction projects,
11、 the deficiency of the program will beexposed that may create future improvement. Thus, the evaluation of theprogram during practice becomes very essential.The present thesis demonstrates the theoretical preciseness andpractical feasibility of SAC program proved by several cases of typicalreinforced
12、 concrete structure projects by drawing checks, plan evaluations,site investigations , meanwhile the SAC program also be used to analyzethe structure safety. Besides, the program analyzed some of the mainfactors affecting the structural safety during construction period as well asproposed to optimiz
13、e the detailed construction plan. Moreover, in order toevaluate the program more completely, the thesis demonstrates theadvantages and disadvantages of SAC program with respect to othermarketed similar programs.The thesis quantitatively demonstrates the safety level and economylevel of some projects
14、 analyzed by SAC. It reflects, to some extent, thegeneral status and current existing shoring problems of high rise buildingsafety during construction in Shanghai.Last but not least, base on the practice of SAC program inconstruction projects of Shanghai, the present thesis probes into the上海交通大学工程硕士
15、学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测insufficiency of the program during practice. Author introduces thesolutions for some of the insufficiency for future improvements.KEY WORDS : reinforced concrete structure, construction period,formwork support , evaluation of program上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文是
16、本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名曹军 日期 年 月 日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 保密在 年解密后适用本授权书本学位论文属
17、于 不保密请在以上方框内打学位论文作者签名曹军 指导教师签名刘西拉日期 年 月 日 日期 年 月 日上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测1第一章 施工期结构安全分析的国内外现状及 S A C 软件诞生的工程背景1 . 1 施工期钢筋混凝土结构安全研究的工程背景建筑结构的生命周期大致可分为三个阶段施工阶段使用阶段老化阶段1 2 现行的设计规范基本上只考虑到结构在使用期间的承载力极限状态设计单位出的施工图并不考虑施工方法而施工单位一般又不掌握设计计算书因此施工过程中遇到的一些具体问题只能由施工现场的技术人员根据经验决定缺乏科学的理论依据2大量
18、统计资料表明结构在施工过程中的平均风险率远大于使用期在我国约有三分之二的工程破坏事故出现在施工过程3叶耀先4在对 1 9 5 8至 1 9 8 7年间国内 2 8 5起较大的房屋和结构件倒塌事故进行了分析从图 1 - 1 可以看出施工期间的倒塌事故远高于使用期间的事故02 04 06 08 01 0 01 2 0民用建筑工业建筑仓库车库构筑物悬挑构件施工期使用期图 1 - 1 施工期使用期房屋倒塌数对比柱状图FIG. 1-1 Collapse Buildings during Constrction and Service结构在施工期的安全问题已经引起了学术界的广泛关注现行的钢筋混凝土结构设计
19、规范和施工规范不能对施工期钢筋混凝土结构进行合理分析因而无法对施工期结构的安全进行有效的控制而结构施工期是结构的幼年期它的安全性能将直接影响到结构的使用期和老化期影响结构在施工期安全性能的原因是多方面的一方面有无证设计无证施工以次充好等管理体制的原因另一方面是由于对施工期结构安全缺乏足够的认识造成的3在多层及高层建筑的施工过程中,新浇混凝土楼板(或梁)由上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测2模板及其支撑系统支承支撑依次支在一层或数层已经浇好的楼板上此时这些楼板可能还没有达到设计强度或施工荷载大大超过设计荷载5因此必须有足够的支模层数必要时
20、甚至需要提高楼板的设计荷载以得到所需要的承载力来支承外荷载但从经济角度来看既不能过多的增加支模层数也不宜过大地提高楼板的极限承载力只有准确把握现浇楼板的荷载传递规律才能既达到经济的目的又满足安全的要求在多层高层建筑的施工过程中由于结构形式和材料性质的不断变化新浇的楼板及其支撑系统的荷载传递规律将有复杂的变化这直接影响到荷载的分配及各构件的内力进而对结构在施工期的安全产生影响对这一现象的研究是解决结构在施工期安全问题的一个重要环节因而为了保证结构在施工期的安全对施工期间结构荷载的传递与分配进行分析就显得非常重要1 . 2 施工期钢筋混凝土结构荷载传递研究现状综述1 9 6 3年美国学者 P .
21、G r u n d y和 A . K a b a i l a6等人就对高层建筑施工中的荷载传递与支模层数进行了探讨与研究提出了简化手算结构分析方法给出了施工中荷载传递的系数此法简单明了便于现场施工使用美国混凝土协会A C I 3 4 7 - 8 8 推荐在混凝土模板工程中使用这一方法在此基础上1 9 7 9年美国学者 M . K h u r d7提出了高层平板建筑施工中荷载传递分析的四点假定1 支撑与二次支撑的刚度相对于楼板是无穷大2 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3 楼板的刚度相等所加荷载由相互连接的楼板平均分担假设所
22、有楼板是等刚度的或刚度随楼板龄期变化结果差值不大4 地坪或其他基础支座是刚性的此后一些学者通过大量的实验对 A C I提供的方法进行了检测7 0年代R . K . A g a r w a l和 N . J . G a r d n e r7曾对渥太华 2 2层平板结构公寓和波塔广场 2 7层平板结构办公楼进行了现场测试分析了 K a b a i l a简化手算方法的适用性认为简化方法低估了楼板的最大荷载但还是可以接受的 8 0年代初国内对上海市小北门 1 7层高层住宅板柱结构2以及华北电管局 2 4 层科技情报大楼8进行了现场测试分析了楼板的刚度为变量以及楼板的上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋
23、混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测3不等挠度对荷载传递的影响对支撑荷载和楼板荷载理论值与实测值进行了对比分析认为尽管 K a b a i l a 简化手算方法有相当的误差但总体上还是偏安全的刘西拉教授于 1 9 8 3年开始进一步的研究建立了施工期结构分析的三维有限元法精化方法r e f i n e d m e t h o d8此方法更精确的描述了施工过程对板的边界条件地基刚度柱的轴向变形板的形状以及混凝土和支撑徐变等非线性因素进行了全面的研究把对高层混凝土建筑施工过程中楼板的荷载传递问题的分析推上了一个新的高度此方法基于四个假定得出六项结论1 钢筋混凝土楼板为弹性变形
24、它的刚度随时间变化2 楼板在支座处的竖向位移忽略不记3 各层楼板自重荷载相同4 支撑与二次支撑为完全弹性杆件与楼板相连接处为铰接通过与简化方法的比较指出简化方法基本适用但其支撑为无限刚性的假设会造成一定的误差通过对多种不同情况的比较与分析得出以下结论1 3 维的精化方法与 2 维的精化方法求得的楼板最大荷载出现的施工步骤及数值基本一致在 3 维方法中这个数值略有增加2 当基础刚度降低时最大的楼板弯矩和最大支撑承载值均有所降低基础刚度变化对楼板挠度的影响比对楼板弯矩的影响还大3 计算楼板的最大弯矩以及支撑最大承载时支柱的竖向位移可以忽略不记4 改变楼板的长宽比对计算结果的影响不大5 实例计算表明
25、原有的 Grundy-Kabaila 简化方法基本适用在考虑最不利荷载时可以加 1.05-1.10 的修正系数6 木支撑刚度的偏差可使某些施工步骤的支撑承载有显著的增加后来李惠明等9 10在考虑木支撑徐变的基础上建立了徐变分析的连续计算模型详细分析比较了钢筋混凝土结构在施工期间的支撑受力楼板内力及位移的变化此方法可以描述施工全过程中各构件的内力及变形的变化具有更广泛的适用性并且得出了与精化方法相近的结果上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测41 9 9 1年陈惠发等11指出由于混凝土刚度的增长及徐变收缩等因素的作用养护阶段新浇筑的混凝土楼板
26、的自重会在时变结构中按照各层楼板当时的刚度在楼板间进行重新分配他们分别在精化方法和简化方法的基础上提出了考虑这一因素的修正方法但这些方案都未能对各种支撑方案给出合理的计算结果也未经过任何实验验证或理论证明段明珠等12 13在简化分析方法的基础上主要考虑支撑为弹性杆件提出了改进的简化方法并强调应考虑施工活荷载的作用以及支撑刚度与楼板刚度的比值对荷载传递的影响1 9 9 9年李莹14在昼夜温差对钢筋混凝土结构在施工期荷载传递的影响方面进行了分析和研究结合混凝土早期刚度增长早期徐变等因素更准确的解释了钢筋混凝土结构在施工期荷载传递的机理上述研究工作由于采用了不同的基本假定和计算模型得到的结论不尽一致
27、与中国的工程实际状况也并不是十分相符我国正在进行大规模的土木工程建设在施工过程中楼板出现裂缝或挠度过大的情况屡见不鲜在保证一定的安全水平下能否减少模板和支撑的使用量或加快其周转呢借鉴国内外已有的研究成果结合中国正在进行的大规模土木工程建设的实际建立与中国工程实际相符的理论体系及计算方法来指导我国的工程实践有重要的意义清华大学的学者方东平祝宏毅和刘西拉等人15 16在这一课题上作了广泛深入的研究他们对清华大学法学楼框架结构进行了现场测试较全面地对结构施工过程中的荷载材料内力变形等特征进行了全周期的测量通过对新浇筑的楼板内钢筋应力和其下支撑荷载观测发现新浇筑的混凝土楼板在养护期间随着其强度刚度的增
28、长由最初不承担任何荷载逐渐开始分担自重荷载通过对现场实测数据的分析和讨论得到了结构在施工过程中的基本特征以及荷载传递的规律发现随着新浇楼板强度和刚度的增长环境温度的变化混凝土早期徐变等作用将导致其逐渐承担其结构自重从而使整个结构的荷载不断地进行新的分配在此之后清华大学的赵挺生方东平与同济大学的顾祥林张誉17又针对施工期现浇钢筋混凝土结构的时变性定义楼板刚度与模板支撑的刚度比为施工时变结构体系的弹性特征值以施工时变结构体系弹性特征值为参数对现浇钢筋混凝土结构施工受力性能进行了分析为将上述基础理论研究成果应用于生产实际清华大学对混凝土荷载重新分配的施工期结构分析进行了尝试开发了时变结构分析软件 T
29、DSA并对其进行多方面的改进上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测5形成现有的施工期钢筋混凝土结构安全分析与控制软件 SAC可以说SAC 软件是上述一系列理论研究成果的集成发展和应用它的核心部分一直是上述一系列研究工作的有力工具并随着研究工作的进行不断得到发展和完善181 . 3 S A C软件的理论基础及建模原理在上述国内外学者对施工期结构的安全分析与控制的研究理论基础上清华大学土木工程系与北京第七建筑工程公司合作建立了施工期结构分析的模型为 S A C 的开发与建模提供了理论基础19该软件具体建模基础如下1 . 3 . 1 时变结构在钢
30、筋混凝土结构的施工过程中新浇筑的混凝土刚度和强度每时每刻都在发生变化钢筋混凝土构件也要经历由不能承担荷载到能够承担荷载此阶段结构的性质在每时每刻发生着变化在施工过程中每层钢筋混凝土楼板都要经历一个从完全不承担荷载到开始承担自重然后分担其他层的重量最后进入使用期另一方面施工中施工的活荷载风荷载也在不断地发生着变化因此施工中的钢筋混凝土结构的性质是每时每刻发生变化的是一个时变结构1 . 3 . 2 施工期荷载钢筋混凝土结构的施工期要承担各种荷载和作用1 恒荷载假定钢筋混凝土楼板自重的统计特性与使用期的恒荷载相同即平均值/标准值= 1 . 0 6 , 变异系数= 0 . 0 7 4 服从正态分布考虑
31、到模板重量的变异性较大取模板重量为钢筋混凝土楼板重量 0 . 1倍支撑重量采用有代表性的钢支撑的重量变异系数取为 0 . 1 5 服从正态分布2 活荷载施工期活荷载统计参数由于施工方法多样并且受到场地条件设备施工方法现场管理等多方因素的影响S A C软件系统采用清华大学土木工程系的调查结果其概率分布函数为F X = 1 - 0 . 3 7 4 2 e x p ( - 1 . 9 7 1 2 x ) 1 - 1均值 =0.19KN/m2标准差 0.41KN/m2上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测63 偶然荷载在施工过程中除了上述的一些常规
32、荷载之外还可能由于施工的需要要在临时结构上布置临时机械设备这些荷载不宜包含在常遇活荷载中应该具体问题具体分析由施工人员确定荷载的大小并考虑保证率1 . 3 . 3 荷载效应在钢筋混凝土结构的施工期由模板支撑联系的数层未完全硬化的钢筋混凝土楼板要承担施工期的结构自重施工活荷载风荷载和其他偶然荷载20定义各层钢筋混凝土楼板承受的等效均布荷载与楼板自重的比值为该层的荷载分配系数在施工过程中的每一个时刻每个施工周期新增加的荷载按照结构在该时刻的性质由各构件分担得到各个荷载的荷载效应包括内力和变形再与以前的历史累计值迭加计算得当前的荷载效应的值这样施工期荷载效应S可由施工期结构所承受的各种荷载通过施工期
33、结构分析得到由于施工期结构形状和施工期材料性质随时间变化这些变化又要受到施工现场复杂条件的影响所以施工期荷载效应 S是比较复杂的假定结构为线弹性体系则荷载效应 S 与荷载 Q 有线性关系S=C.Q 1-2其中C 为荷载效应系数进行施工期荷载效应分析时由于各种荷载的统计参数不同作用的方式也不一样需要把各种荷载分别考虑此时荷载效应与荷载的关系用荷载效应系数来描述即S=SRC+SFM+SL+SS 1-3其中 SRC=CRC.QRC 施工期钢筋混凝土构件自重的荷载效应 SFM=CFM.QFM 施工期模板和支撑系统自重的荷载效应 SL=CL.QL 施工期活荷载效应 SS=CS.QS 施工期偶然特殊荷载效
34、应CRCCFMCLCS 分别为施工期钢筋混凝土构件自重荷载模板和支撑的重量引起的荷载活荷载以及特殊荷载的荷载效应系数QRCQFMQLQS分上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测7别为施工期钢筋混凝土构件荷载模板和支撑的重量引起的荷载活荷载以及特殊荷载均视为随机变量 各种荷载的荷载效应系数可以通过对施工期的结构分析得到其中钢筋混凝土构件自重荷载的效应系数可以用荷载传递系数来宏观地反映 在钢筋混凝土结构的施工期由于结构的时变特征使得各荷载效应系数随着时间的推移和施工步骤的变化不断变化综合考虑钢筋混凝土结构施工期的全过程荷载效应 S 是一个随机过
35、程St=S(SRCSFMSLSSt) (1-4)1 . 3 . 4 抗力的统计和分析 在钢筋混凝土结构的施工过程中由未达到设计强度的钢筋混凝土构件和支撑系统组成的临时结构系统具有时变性随着龄期的增长钢筋混凝土构件力学性能不断变化对早期的钢筋混凝土结构进行抗力的统计和分析具有十分重要的意义 结构构件抗力的不确定性主要有三个方面一是结构构件材料性能的不确定性二是结构构件几何参数的不确定性三是结构构件计算模式的不确定性同时在钢筋混凝土结构的施工过程中材料的性能和构件的几何特性甚至计算方式都可能是时间的函数特别是在钢筋混凝土结构施工的每一个周期中一个最突出的特点就是新浇筑的混凝土性质迅速发展变化因此施
36、工期结构在进行构件的抗力分析时必须考虑时间的因素1 结构构件材料性能的不确定性 结构构件材料性能的不确定性是指构件的各种物理力学性能因材质以及工艺加载环境尺寸大小等因素而引起的变异性用材料的实际性质与标准性质的比值 KM表示2 构件几何尺寸的不确定性构件的几何尺寸在加工制作过程中会有一些偏差构件的几何尺寸也是随机变量其特征用结构构件的几何特性的实际值和标准值之比 KA表示3 结构计算模式的不确定性结构构件计算模式的不确定性是指抗力计算中由于采用各种假定和简化等引起的实际抗力与计算值之间的变异性结构的计算模式的不确定性用实际抗上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件
37、SAC 的工程实践评测8力与计算抗力的比值 KP表示在施工期的任意时点结构构件抗力 R 一般都是多个随机变量的函数若已知每个随机变量的分布函数通过多维积分求抗力 R 的分布函数在数学上会遇到各种困难可以假定他服从对数正态分布其统计参数按误差传递公式求出考察施工的全过程结构抗力 R 则也是时间的函数是一个随机过程R(t)R(XMXPXAt) 1-5其中 XM代表与各种材料相关的随机变量 XP代表与构件的几何尺寸相关的随机变量XA代表与结构的计算模式相关的随机变量1 . 3 . 5 安全指标的计算在施工过程中的每一时刻各种荷载都是随机变量各个构件的尺寸材料的物理力学性能也具有随机不确定性另外在进行
38、结构计算时所用的模型都是简化的模型这种模型和实际结构之间也存在一些偏差这就是说计算模式也存在不确定性考虑到各种不确定因素我们发现在每一时刻施工期的临时结构的荷载效应 S 和抗力 R 都是随机变量综合考虑施工的整个过程发现 S 和 R 都是时间的函数是随机过程这样结构构件破坏的极限状态函数也是一个随机过程其功能函数为Zt=R(t)-S(t) (1-6)施工期结构抗力和荷载的随机过程模型是很复杂的其建立和分析十分困难但是施工期荷载效应在各施工阶段存在突变而抗力的发展则是渐变并且单调增加的过程因此可以在各个施工周期的荷载效应的突破点上将其转化为随机变量同时对抗力随机过程在各施工阶段取最小值这样在各施
39、工阶段建立如下功能函数Zi,min=Ri,min-Si (1-7)通过上述分析可建立对应于浇筑阶段和拆模阶段楼板安全的极限状态方程R(t)-(SRC+SFM+SL+SS)=0 (1-8)即 R(t)-CRCQRC-CFMQFM-CLQL-CSQS=0 (1-9)上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测9则极限状态方程由随机过程模型转化为随机变量模型根据上述极限状态方程用一次二阶矩法即可计算施工期各个阶段各构件的截面的安全指标 21 1 . 4 本文的主要工作S A C软件作为一项面向工程应用的科研成果最终必须要能在工程实践中运用并指导施工才能
40、真正体现出其价值来目前S A C软件还尚未由施工建设者在工程实践中大量系统地运用过而一项工程软件的成熟完善是离不开大量实践工程检验的只有通过在大量工程项目中对该软件实践运用对其进行工程实践评测才能将该软件的不足之处及要运用在工程实践中尚需改进的问题暴露出来才能为该软件的优化之路提供真正来自于工程实践的建议 本文的主要工作就是对 S A C软件在多项工程中进行实践评测对工程实践运用中出现的问题利用施工期结构分析理论进行分析通过对一些典型钢筋混凝土框架及剪力墙结构工程的实地调查通过查看图纸审阅施工方案并现场实地踏勘等方法对正在施工的工程运用该软件对施工方案进行指导并对工程施工过程进行同步调控和观测
41、对有的已封顶的结构按照工程图纸施工方案及施工日记运用 S A C软件对施工方案进行模拟演算并通过观测演算结果与实际已造好的工程结构状况进行比对从而对该软件进行验证同时通过利用 S A C软件对具体工程的计算将各工程在施工过程中施工方案的安全性及经济性量化地表示出来从另一方面也能反映目前上海在多层钢筋混凝土结构的模板支撑施工方面所采用的施工方案的普遍安全性经济性及所存在的问题在利用具体工程实例对可能的施工方案进行演算过程中根据 S A C软件计算结果可以对施工单位所关心施工周期施工气温支撑刚度大小等因素对施工期混凝土楼板的安全性影响大小及危险工序进行分析力争解决具体工程在施工方案方面存在的问题验
42、证 S A C软件对具体工程施工的指导性和可操作性由于目前施工单位在制定模板施工方案时主要是以混凝土结构施工质量验收规范规定作为参照同时目前市场上也在推广使用一种 P K P M安全设施计算软件可对施工期结构楼板拆模进行计算与判断因此为了对 S A C软上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测10件的工程评测更加直观可以将 S A C软件的计算结果与相应规范规定及 P K P M安全设施计算软件计算结果进行对比在对比过程中通过互相验证可以对软件计算结果正确性工程适用性等进行验证同时也可找出 P K P M施工安全设施计算软件在楼板支撑拆除这一
43、计算模块的的不足之处以利于该软件使用者在施工实践运用中注意避免相应不足之处最后本文通过 S A C软件在工程上的实践运用对该软件在工程实践中运用及建模方面尚存在的一些不足之处进行了探讨并将作者在实践操作中对部分不足之处的解决办法进行了阐述以便今后软件工作者能对该软件进行更好的完善同时根据各工程的实践结果从工程实践应用的角度尝试印证S A C软件在工程实践应用上的科学性和可操作性以便早日能使 S A C软件作为我国工程技术人员在计算施工期钢筋混凝土结构安全分析方面的辅助设计工具提高施工期模板施工方案的安全性与经济性上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工
44、程实践评测11第二章 S A C 软件在工程实践上的应用与分析 为了尽量使SAC 软件在具体工程实践上的计算结果能反映目前大多数建筑工程的施工期结构的安全性与经济性同时也能反映出该软件在不同形式钢筋混凝土结构工程的适用性本文在进行工程实践评测时特地选取了上海一些使用功能不同结构形式不同施工单位不同的典型的钢筋混凝土结构工程通过在这些工程上对 SAC 软件的应用以期能使该软件的评测结果更具有代表性2 . 1 九百城市广场2 . 1 . 1 工程概况及结构形式上海九百城市广场如图 2-1 所示位于上海市静安寺地区由上海九百集团投资兴建 为一集餐饮 娱乐 购物为一体的大型百货广场 建筑面积 8600
45、0平方米地下一层上部结构九层整个工程地下地上结构全为钢筋混凝土框架结构混凝土等级为 C30楼板均为 0.1m 厚层高除底层为 5.9 米外其它楼层均为 5.4 米楼层呈阶梯型收缩逐层面积变小图 2 - 1 上海九百城市广场工程FIG. 2-1 Shanghai Jiubai Plaza Project上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测12在利用 SAC 软件对本工程结构进行计算时选择了该工程东侧空调机房部位结构形式及平面剖面分别如图 2-2图 2-3图 2-4 所示图 2 - 2 九百城市广场空调机房结构形式FIG. 2-1 The S
46、tructure form shape of Jiubai Plaza图 2 - 3 九百城市广场空调机房结构平面示意图FIG. 2-3 The Structure Plan drawing of Jiubai Plaza900012000上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测13图 2 - 4 九百城市广场空调机房结构剖面图FIG. 2-4 The Structure Section drawing of Jiubai Plaza该部位主梁尺寸为 400*1200mm 次梁尺寸为 400*1000mm 楼板厚 10mm配筋为上下两皮121
47、50mm 板截面配筋率为 1.58% 柱尺寸为 800*800mm2 . 1 . 2 模板支撑方案根据本工程施工方案模板脚手架体系备料为柱模板为二套定型钢模板梁板模板脚手架体系准备三套脚手采用483.5 钢管支撑脚手管间距1.0*1.0m模板采用高密度竹夹板重量为 0.25KN/m2由于本工程单层建筑面积很大有 1 万多建筑平方米每层施工周期较长为 14 天施工一层楼面本工程施工方案规定梁板模板脚手体系准备三套保证脚手体系撑足两层由于 14 天施工一层钢筋混凝土结构顶层混凝土浇注后底层支撑拆除时间为 1 天因此每层楼面拆模时该层混凝土养护时间均达到 28 天梁板混凝土强度均达到了设计强度2 .
48、 1 . 3 运用 S A C 软件计算1 通过 SAC 软件按照本工程施工方案对施工期结构楼板体系进行计算计算中每步施工过程均可生成弯矩与剪力图如图 2-5图 2-6所示 柱子800800次梁4001000板100主梁4001200上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测14图 2 - 5 第一层拆除支撑时上层楼板计算简图FIG. 2-5 The Moment Sketch when the bottom Falsework backout图 2 - 6 新建第四层时各层楼板计算简图FIG. 2-6 The Moment Sketch wh
49、en the top floor concrete cast2 具体计算结果及数据见表 2-1上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测15表 2-1九百城市广场施工期结构安全性计算数据施工工序施工天数楼层最大剪力最大正负弯矩KN.m每层荷载传递系数可靠度1 层浇砼01*00018.173.3-4.041.381012 层浇砼142*00014.961.26-2.451.381028.453.41-4.151.381023 层浇砼283*0001#2.550.14-1.061.381024.150.86-2.071.381031 层拆支撑293
50、3.220.40-1.381.5212.45-1.441.151.381026.171.73-3.071.381038.213.22-3.861.381044 层浇砼424*00012#3.070.76-1.451.381033.640.67-1.721.381052 层拆支撑4343.210.40-1.371.52上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测1625.01-1.781.771.381036.131.62-2.971.381048.303.24-3.901.381065 层浇砼565*00023#3.010.67-1.361.38
51、1043.700.69-1.761.381073 层拆支撑5753.210.40-1.371.5235.14-1.741.861.381046.151.62-3.021.381058.293.23-3.891.381086 层浇砼706*00034#3.020.69-1.371.381053.690.69-1.751.381094 层拆支撑7163.210.39-1.371.5245.08-1.871.701.381056.151.62-3.021.381068.293.23-3.891.3810107 层浇砼847*0004115 层拆支撑855#3.020.69-1.371.3810上海交
52、通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测1763.690.69-1.761.381073.210.39-1.371.5255.09-1.871.691.381066.161.61-3.031.381078.293.23-3.891.3810128 层浇砼988*00056#3.020.69-1.371.381073.690.69-1.761.3810136 层拆支撑9983.210.38-1.371.522 . 1 . 4 结果分析本工程因为 14 天施工一层且浇砼时连续撑 3 层模板从计算结果来看对每个关键施工步骤的计算每层安全系数均等于 10.
53、0由此表明该施工方案偏于安全但比较保守不够经济2 . 2 绿洲仕格维花园酒店公寓2 . 2 . 1 工程概况及结构形式绿洲仕格维花园酒店公寓项目(如图 2-7 所示)位于上海市卢湾区打浦路商务中心地段本工程为一栋 55 层超高层酒店式公寓建筑地面以上高度为250 米地面以上面积约 112000m2地下 12 层为车库和设备用房面积约20000m2建筑物基础采用钻孔灌注桩地下室为钢筋混凝土墙及楼板地面上为框架剪力墙中心为电梯和楼梯组成的内筒均为现浇混凝土筒体及墙厚由地下室 700mm厚随楼层高度逐渐减小混凝土结构高度为 250m以上为上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控
54、制软件 SAC 的工程实践评测18钢结构顶34 层以下外框采用劲性钢柱结构劲性柱截面采用 H 型钢钢板底层厚度为 100mm随楼层高度增加逐渐减小H 型钢的钢板采用以下规格的钢板 80mm60mm36mm图 2 - 7 绿洲仕格维酒店公寓FIG. 2-7 The Moment Sketch when the top floor concrete cas本工程 1-5 层为大堂空间本文主要节选该结构 6-18 层标准层进行施工阶段的结构安全性计算平面结构如图 2-8 所示6-18 层每层层高 3.3m混凝土强度为 C40板厚 120mm板的主筋为上下两皮12100,分布筋为上下两皮12150该部
55、位梁尺寸为 2 根 400*1000mm柱尺寸为 800*1200mm板跨度为 6m图 2 - 8 绿洲仕格维酒店公寓框架结构平面FIG. 2-8 The Structure Plan drawing of Oasis Apartment52005200520060006000600080010008000上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测192 . 2 . 2 模板支撑方案根据本工程施工方案每层施工周期为 7 天主楼竖向体系拟考虑配置两套模板采用角钢+九夹板定制钢框定型模板梁板等平台模板采用优质九夹板作为施工模板采用脚手钢管作为模板支
56、架脚手管间距 1.0*1.0m主楼施工期间考虑配置 3.5 套考虑 75%强度拆模在跨度8 米悬挑结构设临时支撑平台模板本工程主楼外围为 1.9 米的挑梁板结构及本工程内主楼大部分梁板跨度大于 8 米根据现行国家混凝土施工规范 GB50204-2002 要求底模的拆模时混凝土强度必须达到 100%为加快施工进度的周期节约模板的使用量拟考虑在所有跨度大于 8 米的梁板结构中间加设临时支撑以减小结构跨度对悬挑结构亦采取同样办法在悬挑结构的最外侧搭设临时支撑所有临时支撑的搭设均不得影响其他模板的安装与拆除临时支撑及临时支撑处模板的拆除必须待混凝土达到 100%强度后方可拆除2 . 2 . 3 运用
57、S A C 软件计算对本工程 6-18 层通过 SAC 软件进行计算为方便起见并与 EXCEL 输出表式相对应将 6 层以下视作刚性无限大将 6-18 层编号为 1-13 层计算方法不变计算结果如表 2-2所示表 2-2绿洲仕格维酒店公寓施工期结构安全性计算数据施工工序施工天数楼层最大剪力KN最大正负弯矩KN.m每层荷载传递系数可靠度1 层浇砼01*000113.652.84-9.51-0.7510.012 层浇砼72*00017.622.20-6.490.8810.0215.752.37-12.16-0.5410.023 层浇砼143*000上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期
58、安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测201#7.174.96-6.012.0310.028.084.02-7.991.1010.031 层拆支撑1534.751.00-3.410.4817.383.73-3.941.6510.0216.418.40-17.132.017.59319.865.62-17.600.0410.044 层浇砼214*00012#6.736.41-8.122.207.5937.613.84-7.501.0710.052 层拆支撑2243.700.17-2.050.3428.673.33-4.261.65317.529.87-18.922.176.72418.654
59、.60-16.03-0.1210.065 层浇砼285*00023#8.437.89-9.922.3646.402.83-5.930.9110.073 层拆支撑2953.700.17-2.050.3438.343.79-4.341.65417.059.34-18.222.107.17519.135.00-16.65-0.0610.086 层浇砼356*00034#7.747.35-9.222.3056.883.23-6.550.9710.094 层拆支撑3663.700.17-2.050.3448.443.65-4.331.65107 层浇砼42517.259.54-18.492.137.04
60、上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测21618.944.84-16.40-0.0810.007*00045#8.017.56-9.502.3266.693.07-6.310.9510.0115 层拆支撑4373.700.17-2.050.3458.393.70-4.331.65617.179.46-18.382.127.08719.014.91-16.50-0.0710.0128 层浇砼498*00056#7.907.48-9.392.3176.773.13-6.410.9610.0136 层拆支撑5083.700.17-2.050.34
61、68.413.68-4.331.65717.209.50-18.432.127.07818.924.88-16.46-0.0810.00149 层浇砼569*00067#7.947.51-9.432.3286.743.10-6.370.9510.0157 层拆支撑5793.700.17-2.050.3478.403.69-4.331.65817.199.48-18.412.127.07919.004.89-16.48-0.0810.001610 层浇砼6310*00078#7.937.50-9.412.3296.753.12-6.380.9610.0178 层拆支撑64103.700.17-2
62、.050.34上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测2288.413.69-4.331.65917.199.49-18.422.127.071018.994.89-16.47-0.0810.001811 层浇砼7011*0002 . 2 . 4 结果分析本工程经计算最小安全指标为 6.72出现在 5 层浇砼这一道工序逐渐在上面楼层施工过程中安全指标上下轻幅波动并趋于稳定稳定在 7.07可以说本工程施工方案是安全可靠的2 . 3 华业公寓2 . 3 . 1 工程概况及结构形式该工程为住宅楼为 32 层剪力墙结构体系如图 2-9 所示35.95
63、m 标高以下梁板墙混凝土均为 C4035.95m 标高以上混凝土均为 C30楼板板厚120mm上皮主筋为10100下皮主筋为10150分布筋上下皮均为10200层高 3 米图 2 - 9 华业公寓工程FIG. 2-9 Huaye Apartment Building Project上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测23本论文选取此住宅楼跨度较大的连续三跨房间作为计算范例具体平面形式及尺寸如图 2-10 所示图 2 - 1 0 华业公寓结构平面示意图FIG. 2-10 Plan drawing of Huaye apartment Bui
64、lding2 . 3 . 2 模板及支撑方案该工程模板施工方案为模板的支撑体系采用钢管排架体系根据常规做法每幢房配备三套顶板模板和一套墙模板施工进度为 5 天一层新建层浇好混凝土 1 天最下层即开始拆除模板保证模板撑足两层如进度加快为 4天一层适当时候视需要添加第 4 套梁板模板结构柱剪力墙模平台楼板模板均采用九夹板平台模板采用 50100mm 的木方作搁栅间距不超过300mm2 . 3 . 3 运用 S A C 软件计算计算结果如表 2-3所示表 2-3 华业公寓施工期结构安全性计算数据每层荷载传递系数施工工序施工天数楼层最大剪力KN最大正负弯矩KN.m第一跨第二跨第三跨可靠度4200420
65、03000上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测241 层浇砼01*0019.742.89;-5.890.041.31-0.031012 层浇砼52*0000016.232.63;-4.211.111.311.1310210.333.88;-6.960.181.311.131023 层浇砼103*000001#5.403.40;-3.121.811.311.851026.693.41;-4.081.171.311.141031 层拆支撑1134.280.99;-2.140.791.430.7813.672.03;-1.791.501.311
66、.5210211.816.99;-7.871.821.311.857.26311.695.23;-8.000.461.310.411044 层浇砼154*0000012#5.784.69;-4.041.921.311.9636.303.21;-3.661.141.311.111052 层拆支撑1643.710.49;-1.80.721.431.7125.181.39;-1.961.501.311.52312.307.94;-8.141.891.311.916.65411.264.96;-7.770.391.310.351065 层浇砼205*0000023#6.965.67;-4.341.98
67、1.312.0245.832.74;-3.411.071.311.051073 层拆支撑2153.710.49;-1.800.721.430.7134.971.90;-2.341.501.311.52412.147.71;-8.031.871.311.897.24511.425.06;-7.860.421.310.371086 层浇砼256*00000394 层拆支撑264#6.795.41;-4.221.961.312.00上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测2556.002.92;-3.501.101.311.071063.710.4
68、9;-1.800.721.430.7144.891.82;-2.301.501.311.52512.197.79;-8.071.871.311.907.17611.365.03;-7.830.411.310.3610107 层浇砼307*0000045#6.855.50;-4.261.971.312.0165.942.85;-3.471.091.311.0610115 层拆支撑3173.710.49;-1.800.721.430.7154.921.84;-2.311.501.311.52612.177.76;-8.051.871.311.907.19711.385.04;-7.840.411.
69、310.3610128 层浇砼358*0000056#6.835.47;-4.241.971.312.0075.962.88;-3.481.091.311.0610136 层拆支撑3683.710.49;-1.800.721.430.7164.911.83;-2.311.501.311.52712.187.77;-8.061.871.311.907.19811.375.03;-7.830.411.310.3610149 层浇砼409*0000067#6.845.48;-4.251.971.312.0085.952.87;-3.481.091.311.0610157 层拆支撑4193.710.4
70、9;-1.800.721.430.7174.911.84;-2.311.501.311.52812.187.77;-8.061.871.311.907.19911.385.04;-7.830.411.310.36101610 层浇砼4510*000007178 层拆支撑468#6.835.48;-4.251.971.312.00上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测2695.962.87;-3.481.091.311.0610103.710.49;-1.800.721.430.7184.911.84;-2.311.501.311.52912
71、.187.77;-8.061.871.311.907.191011.385.04;-7.830.411.310.36101811 层浇砼5011*000002 . 3 . 4 结果分析本工程经计算最小安全指标为 6.65出现在 5 层浇混凝土这一道工序以后逐渐在上面楼层施工过程中安全指标发生小幅波动但总体趋于稳定稳定在 7.07可以说本工程施工方案是安全可靠的而且从本工程计算结果可以看出建新层的安全系数明显比拆支撑低表明本工程混凝土浇筑阶段比拆模阶段更为危险2 . 4 中山医院新 5 号楼工程2 . 4 . 1 工程概况及结构形式复旦大学附属中山医院新 5 号楼工程如图 2-11 所示为医用办
72、公科研生产综合楼地上包括 12 层A 区和 6 层B 区两部分设一层地下室12 层结构为框架-剪力墙结构结构主体高度为 48.600m底层层高 5.0m上部结构层高基本在 4.2m左右上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测27图 2 - 1 1 中山医院新 5 # 楼工程FIG. 2-11 5# building of the Zhongshan Hospital该工程墙柱梁板混凝土强度均为 C30本文选取该工程 B-C/2-3 轴较大跨度的两跨框架结构进行计算该部位板厚 110mm板主筋为10150支座负弯矩钢筋为10120 及10200
73、(最左边一根梁)板分布筋为6250梁柱受力钢筋保护层厚度为 25mm板保护层厚度为 15mm具体框架结构部位如图 2-12 所示图 2 - 1 2 中山医院新 5 # 楼工程框架结构平面图FIG. 2-12 Plan drawing of the Project2 . 4 . 2 模板及支撑方案本工程模板体系采用全新木夹板加钢管支撑体系上部结构平台模板配置3.5 套 竖向结构模板配置 1.5 套 排架采用48 钢管脚手 间距纵横向 800mm345034506300上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测28水平牵管与立管纵横向连接排架高度范
74、围内设三道间距 2000mm 的水平牵杆最下面一道牵杆离地面 200mm排架搭接长度不小于 200mm立柱管用3.6m 接 1.6m 的钢管搭接40cm用双扣件连接结构施工进度基本为 7 天1 层新层浇筑混凝土一天后最下层模板脚手开始拆除保证建新层时下方撑足三层模板支撑2 . 4 . 3 运用 S A C 软件进行计算具体计算结果如表 2-4所示表 2-4中山医院新 5#楼施工期结构安全计算数据施工工序施工天数楼层最大剪力(KN)最大正负弯矩KN.m每层荷载传递系数可靠度1 层浇砼01*00018.493.67;-4.911.271012 层浇砼72*00016.071.82;-3.541.2
75、729.214.07;-5.531.271023 层浇砼143*0001#3.050.53;-1.351.2724.601.06;-2.571.271031 层拆支撑1533.440.35;-1.561.4713.931.02;-1.681.2728.222.65;-5.141.2739.143.95;-5.351.271044 层浇砼214*00012#3.760.87;-1.971.2734.000.77;-2.111.271052 层拆支撑2243.360.32;-1.511.47上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测2925.801
76、.94;-2.421.2738.132.57;-5.041.2749.243.98;-5.391.271065 层浇砼285*00023#3.680.81;-1.881.2744.060.80;-2.161.271073 层拆支撑2953.360.32;-1.511.4735.841.92;-2.461.2748.152.59;-5.051.2759.233.97;-5.371.271086 层浇砼356*00034#3.690.82;-1.901.2754.040.79;-2.151.271094 层拆支撑3663.360.32;-1.501.4745.771.87;-2.461.2758.
77、162.58;-5.041.2769.243.98;-5.371.2710107 层浇砼427*00045#3.740.84;-1.941.2764.140.89;-2.241.2710115 层拆支撑4373.340.35;-1.521.4755.571.67;-2.421.2768.522.96;-5.391.2778.074.35;-5.671.2710128 层浇砼498*00056#3.930.91;-2.101.2774.150.96;-2.291.2710136 层拆支撑5083.330.34;-1.511.47上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件
78、 SAC 的工程实践评测3065.551.56;-2.481.2778.683.15;-5.571.2788.214.41;-5.711.2710149 层浇砼569*0002 . 4 . 4 结果分析从以上计算结果可以看出本工程的模板支撑方案是安全可靠的但从各层楼板的安全系数均为 10 这一计算结果来看该模板施工方案是偏于保守的不够经济2 . 5 中山医院新建门诊及住院部大楼2 . 5 . 1 工程概况及结构形式复旦大学附属中山医院新建门诊及住院部大楼为上海市重点工程位于上海市徐汇区枫林路西侧平江路以南医学院路以北的地块中基地总面积为10632 ,总建筑面积 72076 (其中地上 6407
79、8 地下 7997 )本工程主要由 A 楼(22 层)B 楼(15 层)C 楼(8 层)裙房(4 层)门诊大厅(1 层)和空中连廊组成结构型式A 楼为剪力墙结构B 楼为框架 剪力墙结构C 楼及裙房为框架结构B 楼如图 2-13 所示图 2 - 1 3 中山医院新建门诊及住院部大楼 B 号楼工程FIG. 2-13 B# Building of the Zhongshan Hospital new building Project上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测31本文选取其 B 楼 4-9/4-10/4-11/4/12 与 4-B/4-
80、C 轴之间的三跨框架结构进行计算柱剪力墙混凝土强度等级B 楼0.05038.350(11 层结构面)混凝土强度等级为 C4038.350屋面混凝土强度等级为 C30所有梁板混凝土强度等级均为 C30结构形式如图 2-14 所示图 2 - 1 4 中山医院 B 号楼工程结构平面示意图FIG. 2-14 Plan drawing of the Project2 . 5 . 2 模板及支撑方案混凝土结构施工周期首层施工周期为 15 天标准层施工周期为 7 天梁平台模板配制均采用涂塑七夹板支撑均采用48 钢管排架排架立管纵横间距700 梁底加一排立管 横管间距不大于 1800 第一道横管距楼板底 25
81、0适当加剪刀撑加强整体性2 . 5 . 3 运用 S A C 软件进行计算具体计算结果如表 2-4 所示表 2-5 中山医院门诊住院部 B楼工程施工期结构安全性计算数据施工工序施工天数楼层最大剪力KN最大正负弯矩KN.m每层荷载传递系数可靠度5000500075005000上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测32第一跨第二跨第三跨1 层浇砼01*0000018.531.93;-5.68-0.640.57-0.641012 层浇砼72*0000015.761.67;-4.270.900.920.9010210.101.97;-7.38-0.
82、44-0.37-0.441023 层浇砼143*001#3.81-3.73;2.181.961.941.961025.72-4.69;2.080.991.000.991031 层拆支撑1533.470.46;-2.050.550.560.5514.761.82-1.751.521.501.5210211.554.85-10.251.901.891.905.04312.393.31;-9.960.020.050.022.6544 层浇砼214*0000012#4.47-5.05;3.072.112.102.1135.311.92;-4.300.960.950.9652 层拆支撑2242850.0
83、8;-1.370.440.450.4425.891.21;-1.971.521.501.52312.025.55;-11.082.012.002.01411.772.92;-9.29-0.09-0.06-0.095.7765 层浇砼285*0000023#5.543.76;-5.882.222.212.2244.691.52;-3.620.840.850.8473 层拆支撑2952.850.08;-1.370.440.450.4435.521.53;-1.971.521.501.52411.825.32;-10.771.971.961.975.12512.003.06;-9.53-0.05-0
84、.02-0.055.6686 层浇砼356*00000上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测3334#5.213.53;-5.572.182.172.1854.911.67;-3.870.880.880.8894 层拆支撑3662.850.08;-1.370.440.450.4445.571.44;-1.971.521.501.52511.915.40;-10.881.991.971.995.05611.913.01;-9.44-0.07-0.03-0.075.97107 层浇砼427*0000045#5.333.61;-5.682.192
85、.182.1964.831.61;-3.780.870.870.87115 层拆支撑4372.850.08;-1.380.440.450.4455.541.46;-1.971.521.501.52611.875.37;-10.841.981.971.985.21711.943.03;-9.48-0.06-0.03-0.065.95128 层浇砼498*000002 . 5 . 4 结果分析1 从以上结果可以看出本工程模板支撑方案从总体上来说是安全的从各层楼板的计算安全系数来说该方案也是经济的而且从安全系数计算结果可以看出建新层的安全系数明显比拆支撑低表明本工程浇筑阶段比拆模阶段更为危险2 需要
86、注意在计算过程中在底层拆模板后第四层浇混凝土时第三层梁板安全系数过低安全系数 值仅为 2.65此时第三层楼板发生抗弯破坏如图 2-15 所示上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测34图 2-15 B号楼 7 天施工一层时第三层梁板受弯破坏FIG. 2-15 the third floor was destroyed when the rate of progress was even days3 对表 2-15 计算数据进行分析本工程在逐渐施工到上面几层以后在新建层浇混凝土时其下一层的安全系数 逐渐回升并稳定从这一点可以看出第三层发生受弯破
87、坏与 SAC 软件建模时假设的基础刚度无限大是有关的由于假设基础刚度无穷大当底层拆模后刚度发生剧变而由于混凝土浇筑阶段比拆模阶段更危险因此第三层楼板出现受弯破坏是发生在第四层浇混凝土时4 在此建议本工程在第一层拆模后延缓第四层梁板的浇筑时间从而增加第三层楼板混凝土的养护时间提高该层混凝土强度达到保证该层楼板混凝土安全的目的为验证此建议的可行性现运用 SAC 软件在其他任何条件不变的情况下计算底层拆模后第四层结构延迟施工一天本工程的结构施工期安全系数5 第四层施工周期延长一天8 天时用 SAC 软件对本工程结构安全系数进行计算数据如表 2-6 所示表 2-6 第四层施工推迟一天时的结构安全性计算
88、数据上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测35每层荷载传递系数施工工序施工天数楼层最大剪力KN最大正负弯矩KN.m第一跨第二跨第三跨可靠度1 层浇砼01*0000018.531.93;-5.68-0.640.57-0.641012 层浇砼72*0000015.761.67;-4.270.900.920.9010210.101.97;-7.38-0.44-0.37-0.441023 层浇砼143*001#3.81-3.73;2.181.961.941.961025.72-4.69;2.080.991.000.991031 层拆支撑1533.4
89、70.46;-2.050.550.560.5514.751.81;-1.751.521.501.5210211.534.84;-10.221.891.891.895.74312.443.34;-10.010.020.050.025.2744 层浇砼224*0000012#4.46-5.03;3.062.112.102.1135.321.93;-4.310.960.950.9652 层拆支撑2342.850.08;-1.370.440.450.4425.891.21;-1.981.521.501.52312.045.56;-11.102.012.002.015.2265 层浇砼29411.752
90、.91;-9.27-0.10-0.06-0.105.786 由表 2-6 可以看出在其它条件均不变情况下只需将第四层结构施工延迟一天第三层楼板混凝土的安全系数 值立即从 2.65 上升到 5.27,该层楼板受弯计算安全计算结果如图 2-16所示上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测36图 2 - 1 6 第四层延期一天施工时第三层梁板计算安全FIG.2-16 the third Floor was safe at this time7 最后我们应该看出虽然基础刚度无限大与工程实际情况有出入但在施工过程中这一点仍应引起施工单位的重视如果基础刚
91、度确实比较大比如地下室顶板较厚且养护时间较长时在底层模板拆除支撑后最上层建新层的工期应适当延后这样可确保前期混凝土浇筑阶段其上层楼板混凝土的安全2 . 6 华馨公寓住宅小区2 . 6 . 1 工程概况及结构形式本工程为徐汇房产经营有限公司建设的长桥街道 380 街坊罗秀路 51 号华馨公寓住宅小区如图 2-16 所示该小区东近龙吴西路北靠罗秀路西临华育中学小区由 6幢 11层的小高层住宅1 幢地下停车库组成该小区基地面积为 23175m2,总建筑面积为 41624m2住宅基础采用 300*300 预制方桩带上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践
92、评测37型承台基础地下车库为阀板基础主体结构类型为框架剪力墙住宅墙体除混凝土剪力墙外其内外填充墙为轻质加气混凝土砌块图 2 - 1 7 华馨公寓住宅小区 5 号楼工程Fig.2-17 the 5# Building of Huaxin Apartment Project本文选取其 5#楼最大跨度一套住宅的三跨梁板进行计算该部位层高2.9m板厚 0.12m,竖向结构及梁板混凝土强度为 C305#楼内部结构形式如图2-18所示结构平面示意图如图 2-19所示图 2 - 1 8 华馨公寓 5 # 楼内部结构形式FIG. 2-18 The structure Form of the Huaxin ap
93、artment上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测38图 2 - 1 9 华馨公寓 5 # 楼结构平面示意图FIG. 2-19 Structure Plan drawing of the Project2 . 6 . 2 模板及支撑方案楼板模板安装采用九夹板下垫方木梁板底模支撑系统采用钢管扣件来支撑支架的支柱从边跨的一侧开始顺次逐排安装同时安装方木楞及横拉杆其间距按模板设计的规定立杆横纵向间距为 1m木楞间距为 50cm在梁底位置视梁大小实际情况适当加密水平杆间距 1.5-2.0m水平杆在同一方向上的连接用对接扣件不能使用旋转扣件代替同时
94、增加剪刀撑以加强整体稳定性架设搭设完毕后必须认真检查板下木楞与支柱连接及支架安装的牢固与稳定确保梁板重量能转移到每一根支杆上面梁板底模按混凝土结构施工质量验收规范GB50204-2002有关条款执行在本工程具体实施中在夏季高温施工时梁板底模及脚手仅配备 2 套冬天气温降低后梁板底模及脚手配备 3 套拆模时间均在新建层混凝土浇筑完毕 1 天之后本工程施工进度为 5-6天 1层2 . 6 . 3 运用 S A C 软件进行计算根据对本工程 5#楼的实际施工方案及环境条件考虑即夏天施工时20度采取两套模板脚手5 天施工一层建新层后一天底层拆模的施工方案利用 SAC 软件对本工程进行计算计算结果如表
95、2-7所示42003600390038004600上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测39表 2-7 华馨公寓 5#楼结构安全性计算数据施工工序施工天数楼层最大剪力KN最大正负弯矩KN.m每层荷载传递系数可靠度1 层浇砼01*0000016.961.84;-4.500.140.350.291012 层浇砼52*000001#7.233.07;-5.361.551.551.561021 层拆支撑624.601.04;-2.650.850.850.8414.892.26;-3.381.831.811.856.64211.374.84;-8.5
96、90.440.480.456.4133 层浇砼103#0000012*9.734.44;-7.231.501.481.495.3842 层拆支撑1135.031.35;-3.070.900.920.91211.683.15; -9.031.481.431.475.3839.233.71;-6.93;0.800.850.836.2254 层浇砼154#0000023*9.834.58;-7.361.521.501.515.3263 层拆支撑1643.931.26;-2.960.890.900.89311.834.21;-9.211.791.741.785.2749.063.59;-6.770.4
97、80.540.526.2775 层浇砼205#0000034*9.794.53;-7.311.511.501.505.3484 层拆支撑2154.951.29;-2.990.890.910.90411.775.86;-9.141.781.741.775.3059.113.63;-6.820.490.550.536.2596 层浇砼256#0上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测4045*9.804.54;-7.331.511.501.505.34105 层拆支撑2664.941.28;-2.980.890.910.89511.795.88;
98、-9.161.791.741.775.2969.103.62;-6.800.490.550.526.26117 层浇砼307#0000056*9.804.54;-7.321.511.501.505.34126 层拆支撑3174.941.28;-2.980.890.910.90611.785.87;-9.151.791.741.775.5079.103.62;-6.800.490.550.526.26138 层浇砼358#000002 . 6 . 3 结果分析通过本文可以看出本工程在温度较高时5 天施工一层采用两套模板支撑体系是安全可靠的同时也是经济的但是存在一个问题由于本工程是一个住宅小区有多
99、套住宅楼分批进行施工因此势必有在天冷时进行施工的小高层本方案虽然考虑到了这一点即天气冷时采用支三层模板支撑的方案天气热时采用两层模板支撑方案但是在由夏天到冬天这一渐进变化过程中什么温度比较适宜做一分界点呢施工单位监理单位该怎样明确什么温度采用三层支撑什么温度采用两层支撑呢采用 SAC 软件来计算就能比较容易地得出理论上的计算数据关于温度对施工期荷载传递的影响以及对支模方案的选择具体详见本文第四章从工程实践算例分析施工期混凝土结构安全性影响的主要因素2 . 7 中福会少年宫2 . 7 . 1 工程概况及结构形式中福会少年宫位于南京西路华山路路口是一幢 24 层高层工程层高变上海交通大学工程硕士学
100、位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测41化比较大下面 6 层为大堂及各类活动中心从 7 层开始至 16 层为上部结构标准层如图 2-20所示图 2-20中福会少年宫框架结构形式FIG. 2-20 The structure Form of the Project该工程标准层结构形式基本相同但各楼层层高又均有所变化本建筑 7-16层层高分别为 4.5m4.5m5.8m4.2m3.6m3.6m5.8m5.8m5.4m5.4m该工程混凝土强度为 C40板厚 180mm配筋为上下12150保护层为 15mm纵向梁长度为 9m本软件选取 7-16 层中跨度分别为 270
101、0mm3200mm3600mm三跨框架结构进行分析计算结构平面如图 2-21所示图 2-21中福会少年宫结构平面示意图FIG. 2-21 Structure Plan drowing of the Project280027003200360027009000上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测422 . 7 . 2 模板及支撑方案本工程支撑采用钢管脚手架支撑 模板采用 9夹板 支撑间距当层高5.0m时横竖向间距均为 1m当层高5.0m时支撑横竖向间距为 0.8m水平向支撑连杆要求步距1.5m,扫地杆距离地面0.20m本工程上部结构施工周
102、期基本为 8-10天一层竖向模板脚手准备 2-3 套拆模时间为第二层楼板浇筑混凝土 4天后第一层模板脚手开始予以拆除2 . 7 . 3 运用 S A C 软件进行计算本工程上部结构标准层为 7-16层所以对 7-16层运用 SAC 软件进行计算如图 2-21所示为软件计算结果显示方便仍将楼层计为 1-10 层计算结果如下表所示表 2-8 中福会少年宫结构安全性计算数据=施工工序施工天数楼层最大剪力KN最大正负弯矩KN.m每层荷载传递系数可靠度1 层浇砼01*00000115.287.83;-7.851.151.120.791012 层浇砼82*000001#7.632.49;-3.861.15
103、1.121.3421 层拆支撑1227.822.91;-4.051.291.280.961016.382.17;-2.781.151.121.30216.749.26;-8.621.151.120.961033 层浇砼163#0000012*7.642.71;-3.801.151.121.3442 层拆支撑2037.883.02;-4.051.291.280.961026.852.31;-2.981.151.121.2854 层浇砼24316.849.75;-8.691.151.120.9810上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测434#
104、0000023*7.913.09;-3.831.151.121.3763 层拆支撑2847.612.65;-3.781.291.280.931037.012.64;-2.881.151.121.31416.899.17;-8.291.151.120.951075 层浇砼325#0000034*7.913.09;-3.751.151.121.3984 层拆支撑3657.532.48;-3.641.291.280.921046.742.42;-2.661.151.121.29514.608.27;-7.781.151.120.981096 层浇砼406#0000045*7.933.13;-3.67
105、1.151.121.40105 层拆支撑4467.542.65;-3.701.291.280.901057.443.39;-2.881.151.121.31614.958.95;-8.061.151.120.9510117 层浇砼487#0000056*8.313.90;-3.821.151.121.33126 层拆支撑5278.093.41;-4.011.291.280.971067.253.34;-2.711.151.121.26715.609.76;-8.321.151.121.0010138 层浇砼568#0000067*8.374.12;-3.761.151.121.33147 层拆
106、支撑6088.063.42;-3.941.291.280.971077.253.54;-2.571.151.121.26815.569.81;-8.201.151.121.0010159 层浇砼649#00000168 层拆支撑687上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测448*8.374.20;-3.671.151.121.3497.963.35;-3.851.291.280.961087.213.62;-2.411.151.121.27915.429.72;-8.051.151.120.99101710 层浇砼7210#000002 .
107、 7 . 4 结果分析从以上计算结果可以看出本工程施工方案是安全可靠的由于本工程各楼层施工周期为 8 天且顶层楼板浇筑混凝土 4 天后其下层楼板才拆模板因此保证了下层楼板较长的养护时间但由于顶层浇筑混凝土后不久即要进入上层施工而下层模板排架要 4 天后才能拆除因此必须另外多配半套模板才能满足施工进度需要从材料使用上来讲不够经济从各层楼板的安全系数均为 10 这一计算结果也可以看出该模板施工方案偏于保守不够经济2 . 8 恒隆广场2 号楼工程2 . 8 . 1 工程概况及结构形式恒隆广场 2 号楼工程如图 2-22位于上海市静安区北临南阳路西临西康路南面紧靠恒隆广场 1 号楼是集商业办公为一体的
108、高档办公用房本工程占地面积约 6800m2总建筑面积约 11.2 万 m2新建二号楼包括地下 3层地上 46 层建筑总高 223m其中裙房为地下三层地下室结构该地下室建成后将拆除东侧及南侧原有 1 号楼部分的地下连续墙使新建地下室与原有一期地下室贯通均系地下车库本工程地上结构仅为塔楼部分共 46 层单层建筑面积约 2200m2结构总高 179.92m在新建塔楼 13 层14 层15 层采用钢天桥与原 1 号楼塔楼连接从而形成双塔本建筑首层为大堂层高较高达 9.9m局部夹层层高为 5.85m板厚为160mm局部 450mm在 14 层15 层29 层30 层44 层设置避难设备层层高在 3.95
109、m 到 4.11m之间不等板厚为 160mm局部 300mm其它楼层均为办公用房标准层层高有 3.95m4.03m4.13m 等几种板厚基本为上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测45130mm外轮廓基本不变外部柱子截面以及剪力墙厚度是随楼层高度增加而减小的其混凝土强度等级为 C40首层柱为 14 根大圆柱及 4 根大方柱组成2 层以上为方柱及异形柱截面由最大 2.3m*2.3m在 2 层8 层16 层24 层31 层39 层共分 6 次渐减至最小 1.0m*1.0m但始终保持平面定位坐标不变剪力墙厚度由外向筒内渐收图 2 - 2 2 恒隆
110、广场 2 # 楼工程FIG. 2-22 The 2th building of Hunglong Plaza本文选取 3-13 层标准层三跨梁板进行计算该部位层高取 4m板厚130mm沿板跨方向上皮钢筋通长配筋为12300板底通长钢筋为12150板面支座附加钢筋为14150板内分布筋为10250竖向结构及梁板混凝土强度为 C40具体结构形式如图 2-23所示图 2 - 2 3 恒隆广场 2 号楼结构平面示意图280033003300450600450600500600500600上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测46FIG. 2-23
111、Structure Plan drowing of the Project2 . 8 . 2 模板及支撑方案1 梁板模板采用 18mm厚 36夹板梁模板拟配 3 套2 支撑排架体系主要以483.5 钢管排架为主钢管接长采用双扣件搭接形式或对接扣件连接形式3 排架间距为 0.7m0.7m当梁宽400mm 时梁底部增加一道竖向支撑当梁宽800mm时梁底部增加二道竖向支撑4 排架应设置纵横向扫地杆立杆下脚面加垫木扫地杆距地面200mm第一道水平牵杠距扫地杆 1600mm以上的水平牵杠间距 1800mm并根据主梁跨度设置纵横剪力撑排架立杆间距必须按照施工方案的规定不得擅自加大间距且必须通过验收合格后方
112、可安装底模5 平台模板必须同下部搁栅充分固定保证不在施工时产生松动翘曲而影响施工质量搁栅间距板厚为 130mm160mm 的间距为 300mm6 本工程上部结构标准层计划 7 天施工一层原则上本工程采用三层梁板模板在顶层梁板浇筑混凝土 1 天后拆除底层支撑模板7 梁平台板底模及其排架在拆除前应送拆模试块交检测站试压并根据拆模试块抗压强度报告拆模所有承重构件的底模拆除应征得技术员项目工程师的同意严禁擅自拆除8 对于跨度大于 8m 的梁及悬臂构件拆模试块抗压报告未达到 100%设计强度其他构件拆模试块抗压报告未达到 75%设计强度须提前拆模时必须对其遵循部分拆除边拆边撑的原则使其实际拆模段跨度控制
113、在 35m 左右拆模后对该段及时采用杜卡或钢管支撑加固牢固后再对本跨梁其余部位梁底模及下部排架进行拆除并及时加固加固与拆模同时完成9 模板支撑形式如图 2-24 所示上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测47图 2 - 2 4 恒隆广场模板支撑形式FIG. 2-24 Falsework form of the Project2 . 8 . 3 运用 S A C 软件进行计算计算结果如表 2-9所示表 2-9 恒隆广场 2号楼工程结构安全性计算数据施工工序施工天数楼层最大剪力KN最大正负弯矩每层荷载传递系数可靠度1 层浇砼01*000124.
114、909.46;-13.001.261012 层浇砼72*00019.933.17;-5.791.2610226.1510.33;-14.291.267.3723 层浇砼143*0001#16.096.36;-2.361.261025.501.56;-2.551.2631 层拆支撑1533.900.51;-1.541.4044 层浇砼21115.025.70;-2.051.2610上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测4827.072.01;-3.841.26320.227.59;-10.671.26104*00012#8.011.94;-4
115、.561.2635.171.20;-2.701.261052 层拆支撑2244.190.57;-1.811.4029.282.06;-4.981.2639.793.07;-5.731.2610421.048.32;-11.491.261065 层浇砼285*00023#7.681.85;-4.131.261045.841.42;-3.051.261073 层拆支撑2954.020.48;-1.741.4038.762.32;-4.801.2610410.603.44;-6.251.2610520.868.19;-11.261.261086 层浇砼356*00034#7.601.86;-4.20
116、1.261055.491.31;-2.891.261094 层拆支撑3663.990.48;-1.731.4048.802.48;-4.821.261059.172.85;-5.271.2610616.886.39;-9.131.2610107 层浇砼427*000045#7.661.86;-4.231.261065.521.29;-2.931.2610115 层拆支撑4374.010.47;-1.741.40128 层浇砼4958.742.37;-4.721.2610上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测4969.422.95;-5.45
117、1.2610716.556.47;-8.691.26108*0005106#7.651.84;-4.231.261075.441.31;-2.941.2610136 层拆支撑508*4.010.47;-1.741.4068.462.27;-4.641.261078.462.58;-4.771.2610813.254.95;-6.991.2610149 层浇砼569*0002 . 8 . 4 结果分析对于本工程来说模板支撑方案是安全可靠的由于本工程是超高层建筑本文在建模时柱子自下而上是变截面的因此计算各层楼板所受弯矩与剪力时发现各层楼板剪力及弯矩值一直未稳定下来但变化幅度不是很大对工程的安全无影
118、响2 . 9 工程实践总结通过 SAC 软件对以上各项工程的计算作者对目前上海建筑市场各建筑工程在施工过程中的拆模安全性得出以下结论及建议1 目前上海建筑工程在实际施工中大多采用三层支撑的模板支撑体系浇筑最上层混凝土后即拆除最下一层的模板支架的施工方案从本文对以上工程的计算结果来看应该说此种模板支撑方案通常都完全能够满足大多数建筑工程即板厚在 10-12cm 之间板跨5.605.545.565.555.555.55注在施工周期为 6 天时SAC 软件对最上层建新层这一施工工序的安全系数进行计算时得出的底层楼板安全系数大于该层楼板拆支撑时计算出的楼板安全系数由于本软件自动保留前阶段计算出的最小安
119、全系数结果因此不能得出建新层时底层楼板的安全系数具体结果仅能知道该工序计算出的安全系数结果大于前面计算结果3 . 1 . 3 结果分析为便于分析对比并表达直观特将各楼层在不同施工周期下的最小安全系数汇总如表 3-2并绘制相应各楼层在不同施工周期下结构安全系数图 3-2表 3-2 不同施工周期各层楼板安全系数施工周期第一层第二层第三层第四层第五层第六层第七层4 天6.355.044.934.974.964.964.965 天6.645.385.275.305.295.305.306 天105.605.545.565.555.555.55上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与
120、控制软件 SAC 的工程实践评测564567一二三四五六七L e v e l4 天5 天6 天图 3 - 2 不同施工周期各层楼板结构安全系数折线图FIG. 3-2 Different at the different construction cycle period通过 SAC 软件对本工程在不同施工周期下的计算可以得出1 本工程施工周期分别为 4 天5 天6 天时每层楼板所承受的荷载荷载传递系数基本相同在底层拆模板与上层建新层时均是如此但随着施工周期的增长结构安全系数有明显增长如图 3-2 所示这是因为随着施工周期的增长混凝土结构在承受施工荷载时其自身刚度及强度在早期有明显增长的原因2
121、在对本工程施工周期为 4 天进行计算时尽管结构安全系数是满足的但在 SAC 软件对板裂缝计算过程中从第三层拆支撑开始该层楼板的裂缝计算超标裂缝宽度为 0.309mm已超过规范规定的无害裂缝0.3mm 的上限这是由于 楼板的受弯性能是混凝土与钢筋共同作用的在拆支撑时由于施工周期太短底层楼板混凝土的养护时间过少因此即使楼板在混凝土与钢筋共同作用下受弯计算通过抵抗弯矩/实际弯矩1.0但此时的混凝土龄期过短混凝土本身强度刚度及抗裂能力还较弱在此种情况下尽管结构安全不会出现垮塌危险但楼板混凝土会出现细小裂缝这也是当前很多工期过快的钢筋混凝土结构工程经常出现的质量通病这一质量通病对结构的耐久性会有影响因此
122、在温度 20 度的情况下如果按照 4 天一层的施工进度目前的结构支模方案是不适宜的对结构质量已造成不利影响3 从上述的计算图表可以看出当施工周期为 4 天时在建新层时各层上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测57楼板的最小安全系数明显均小于底层拆模这一施工步骤的楼板安全系数当施工周期为 5 天时尽管还是建新层比拆模的安全系数要小但两种施工工序对结构的安全影响已比较接近而当施工周期再延长当施工周期为 6 天时拆支撑的安全系数已经小于建新层的安全系数因此可以得出随着施工周期的变短不仅各层楼板的结构安全系数均明显下降而且相对来说建新层比拆底层支撑
123、要越来越危险这也提醒了施工单位在施工周期较短时施工期结构在混凝土浇筑阶段危险性要大于拆模阶段而施工周期较长时拆模阶段的危险性要大于混凝土浇筑阶段3 . 2 施工期间温度对结构安全性的影响混凝土结构的早期强度与养护温度是有密切关系的一般来说养护温度越高混凝土强度增长越快因此从理论上来说在同样支模层数同样施工周期的条件下温度越高施工期混凝土结构的安全性就越高反之亦然就像华馨公寓项目施工单位在编写施工方案时讲到的在工程具体实施中在夏季高温施工时梁板底模及脚手配备 2套冬天气温降低后梁板底模及脚手配备 3 套拆模时间均在新建层混凝土浇筑完毕 1 天之后虽然此种施工方案看似有道理但在实际施工中此种方案的
124、可操作性较差因为气温高低仅仅是一个相对概念具体在施工过程中到底多少温度算高可以采用两套模板的施工方案多少温度算低必须采用三套模板的支撑方案对于业主施工单位监理单位来说这都是一个难以判断界定的问题而通过 SAC 软件就可以很简单迅速地解决这一问题3 . 2 . 1 运用 S A C 软件进行计算为清楚气温对施工期结构安全性的影响现运用 SAC 软件对华馨公寓这一工程在 10 度15 度20 度25 度的温度情况下按配备两套模板的施工方案来进行计算从得出的各楼层的荷载效应系数及施工安全系数来进行分析对其施工方案的可行性进行具体把握同时也可以对温度对施工期混凝土结构的安全性影响所了解具体计算结果详见
125、表 3-3上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测58表 3-3 不同温度下各临界危险状态结构安全分析计算表施工温度第一层第二层第三层第四层第五层第六层第七层荷载效应系数1.291.251.261.261.261.261.26拆支撑安 全 系数105.385.325.345.345.345.34荷载效应系数2.422.332.372.352.362.362.3620度建新层安 全 系数6.645.385.275.305.295.305.30荷载效应系数1.291.251.261.261.261.261.26拆支撑安 全 系数5.814.904
126、.844.864.854.854.85荷载效应系数2.422.332.372.352.362.362.3615度建新层安 全 系数5.814.904.844.864.854.854.85荷载效应系数1.291.251.261.261.261.261.26拆支撑安 全 系数5.033.983.903.923.923.923.92荷载效应系数2.422.332.372.352.362.362.3610度建新层安 全 系数5.033.983.903.923.923.923.92上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测59荷载效应系数1.291.25
127、1.261.261.261.261.26拆支撑安 全 系数4.572.652.652.652.652.652.65荷载效应系数2.422.332.372.352.362.362.368 度建新层安 全 系数4.572.652.652.652.652.652.653 . 2 . 2 结果分析为便于分析对比并表达直观特将各楼层在温度下的最小安全系数汇总如表 3-4并绘制相应各楼层在不同温度下结构安全系数折线图 3-3表 3-4 不同温度下各层楼板安全系数温度第一层第二层第三层第四层第五层第六层第七层20 度6.645.385.275.305.295.305.3015 度5.814.904.844.
128、864.854.854.8510 度5.033.983.903.923.923.923.928 度4.572.652.652.652.652.652.65234567一二三四五六七L e v e l8 度1 0 度1 5 度2 0 度图 3 - 3 不同温度下各楼层安全系数折线图上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测60FIG. 3-3 Different at the different temperature从以上计算数据可以看出:1 混凝土养护期温度不同对每层楼板在施工过程中所承受的最大施工荷载没有影响但是由于养护期温度不同对混凝土强
129、度的增长有明显影响因此如果采用相同的施工方案随着外界温度越来越低施工期间混凝土结构的安全系数将明显减小2 从每道施工工序对施工期混凝土结构安全影响的大小来看当温度较高施工方案较安全时底层拆模时各层楼板结构安全系数要大于建新层而当温度越来越低时底层拆模这一临界危险状态的危险性越来越大因此当温度较低时建议施工单位可增加半套周转模板在保证施工周期不变的情况下尽量延迟最下层拆模的时间这样对提高施工阶段结构的安全性大有好处3 根据 SAC 软件计算结果当外界温度在 8 度时华馨公寓工程无论是底层拆支撑还是上层建新层楼板均会发生受弯破坏楼板结构安全系数最低仅为 2.65具体结果建新层时底层第一跨实际弯矩/
130、抵抗弯矩=1.188第二跨实际弯矩/抵抗弯矩=1.015拆模板时底层第一跨实际弯矩/抵抗弯矩=1.040同时在施工过程中楼板出现裂缝最大裂缝宽度为 0.348mm4 当外界温度在 10 度时结构安全系数最小为 3.90仅从结构安全角度考虑方案是可行的但在 SAC 软件的楼板抗裂缝计算过程中当温度在10度时 在建新层的施工过程中 最下层最大跨会出现0.334mm宽的裂缝超过规范规定的 0.3mm安全裂缝上限5 根据以上计算结果可以做出对华馨公寓模板支撑施工方案的审核意见在外界温度为 10 度时采用两套模板 5 天施工一层是不适宜的易出现楼板裂缝影响工程质量而在外界温度为 8 度时采用两套模板方案
131、是绝对不允许的施工期间的楼板会发生受弯破坏3 . 3 支撑刚度对施工期结构安全性的影响3 . 3 . 1 支撑刚度的计算上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测61同种支撑的刚度可根据线刚度公式 3-4进行计算K=EA/L 3-4因此对于单位面积支撑刚度来讲支撑越密刚度越大层高越高支撑刚度越小目前上海建筑工地上使用的支撑基本上均是48*3.5 的钢管脚手在搭设排架时在钢管脚手与混凝土模板之间垫木楞在钢管脚手与下层楼板混凝土之间垫木块由于木材的弹性模量要远远小于钢材弹性模量因此尽管支撑垫木在楼层之间厚度较小 但在计算支撑的刚度时 不仅要考虑48
132、*3.5钢管的刚度 K1同时也要考虑支撑当中木块的刚度 K2其实楼层之间的支撑刚度是由这两种材料在一起作用时表现出来的综合刚度 K我们对于此种支撑体系刚度的估算可根据串连弹簧胡克定律公式 3-5得出支撑综合刚度K=K1.K2/(K1+K2) 3-5其中K1=E1A1/L1K2= E2A2/L2E1为脚手钢管的弹性模量可取 210KN/mm2;A1 为单位面积竖向承压脚手管的面积其中单根脚手管面积为 3.142424-3.143.53.5=489mm2L1为楼层之间脚手管高度可近似取为楼层层高净距E2 为木材的弹性模量根据木结构设计规范25木材横纹承压弹性模量可取 8000N/mm2;A2为单位
133、面积内受压木材的面积L2为楼层之间垫木及木楞的总体厚度3 . 3 . 1 运用 S A C 软件进行计算根据公式 3-5 计算结果即可算出单位面积支撑综合抗压刚度现分别选取支撑抗压刚度为 184002875035400 三种情况对具体工程模型进行计算具体结果见表 3-5表 3-5 不同支撑刚度下各临界危险状态结构安全分析计算表上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测62支撑刚度第一层第二层第三层第四层第五层第六层第七层荷载效应系数1.291.251.261.261.261.261.26拆支撑安 全 系数105.385.325.345.345.
134、345.34荷载效应系数2.422.332.372.352.362.362.3618400建新层安 全 系数6.645.385.275.305.295.305.30荷载效应系数1.291.261.271.261.271.261.26拆支撑安 全 系数105.265.235.245.245.245.24荷载效应系数2.412.352.382.372.382.382.3828750建新层安 全 系数6.565.175.135.155.145.145.14荷载效应系数1.281.261.271.271.271.271.27拆支撑安 全 系数105.215.205.205.205.205.20荷载效应
135、系数2.392.372.382.382.382.382.3835400建新层安 全 系数6.555.105.095.095.095.095.09上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测633 . 2 . 2 结果分析为便于分析对比并表达直观现特将各楼层在不同刚度下的最小安全系数汇总如表 3-6并绘制相应各楼层在不同温度下结构安全系数折线图 3-3表 3-6 不同支撑刚度各层楼板安全系数支撑刚度第一层第二层第三层第四层第五层第六层第七层184006.645.385.275.305.295.305.30287506.565.175.135.155
136、.145.145.14354006.555.105.095.095.095.095.0955 . 15 . 25 . 35 . 45 . 5一二三四五六七楼 层安全系数1 8 4 0 02 8 7 5 03 5 4 0 0图 3 - 4 不同支撑刚度下各楼层安全系数折线图FIG. 3-4 Different at the different Falsework Stiffness从以上计算数据及图表可以看出:1 随着支撑刚度越来越大拆模及浇筑混凝土时施工期各层楼板的安全性会略有变小本工程在刚度为 34500N/m 时楼板安全系数虽符合要求但在建新层时通过 SAC 软件裂缝计算发现楼板会出现裂缝
137、最大宽度达 0.318mm超过了规范规定的 0.3mm 的无害裂缝的上限值2 支撑越密对保证该层支撑排架的受力稳定性安全性有好处但在保证模板排架安全稳定的前提下支撑立杆间距并不是越密越好一上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测64个是会导致所用支撑材料过多不经济同时支撑过密导致排架支撑刚度过大影响各层楼板间的施工荷载分配反而会降低高层建筑施工过程中楼板的安全系数当然根据公式 3-5施工单位也可以采用适当增厚钢管支撑底部木垫块的厚度来相应降低整体排架支撑的抗压刚度如此既不会降低支撑排架的稳定性安全性也避免了由于刚度过大导致施工期楼板安全性降低
138、3 各楼层安全系数在施工起初阶段会出现一个由高到低再回升的振荡衰减过程波幅迅速减小最后趋于稳定当支撑刚度较大时施工期结构安全系数较小但安全系数振动波幅也小比较稳定而当支撑刚度较小时虽然结构安全系数相对较大但安全系数振动波幅也较大在利用 SAC 软件对中山医院门诊大楼 B 号楼工程模拟计算时就出现过由于振动波幅较大第一层拆模后第四层建新层时第三层楼板发生受弯破坏的现象4 作者分析出现这种安全系数振荡并迅速趋于稳定现象的原因是由于 SAC 软件在建模时假定 基础刚度无穷大 所造成的 而对于 SAC软件来说它最适用于上部标准层的施工期结构安全分析对有些工程来说其下面是大堂中庭等挑空层对其上部标准层来
139、说它的基础刚度是不可能无限大的因此在计算这种工程时安全系数出现波动实际上不符合工程实际情况但由于无论基础刚度如何各楼层楼板安全系数到后来均会逐渐稳定在一个定值因此作者认为此种情况下上部标准层施工期结构的安全系数可按上层楼板的安全系数稳定值来考虑上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测65第四章 S A C 软件与相应规范和其它工程软件对比验证为了对 SAC 软件的计算结果进行验证本章通过九百城市广场这一钢筋混凝土框架结构工程实例从二个途径1相关规范规定2PKPM施工安全设施计算软件上海版来审核计算该工程的模板支撑施工方案再与 SAC 软件对九
140、百城市广场的计算过程进行比对通过比较的方式对 SAC软件的合理性和准确性进行印证与分析4 . 1 相关规范及行业标准规定4 . 1 . 1 混凝土结构工程施工质量验收规范根据中华人民共和国 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-20022002 年 4 月 1 日实施第 4.3.1 条规定底模及其支架拆除时的混凝土强度应符合设计要求当设计无具体要求时混凝土强度应符合表 4-1 的规定检查数量全数检查检验方法检验同条件养护试件强度试验报告表 4-1 底模拆除时的混凝土强度要求构件类型构件跨度m达到设计的混凝土立方体抗压强度标准值的百分率2502, 875板8100875梁拱壳8100悬
141、臂构件-100本规范条文说明由于过早拆模混凝土强度不足而造成混凝土结构构件沉降变形缺棱掉上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测66角开裂甚至塌陷的情况时有发生为保证结构的安全和使用功能提出了拆模时混凝土强度的要求该强度通常反映为同条件养护混凝土试件的强度考虑到悬臂构件更容易因混凝土强度不足而引发事故对其拆模时的混凝土强度应从严要求4 . 1 . 2 高层建筑混凝土结构技术规程根据中华人民共和国行业标准高层建筑混凝土结构技术规程 第 13.3.3条规定两端有支承的梁板底模的拆模强度在 8m 跨度以内时为设计强度的 75大于 8m跨度时为设计强
142、度4 . 1 . 3 运用规范对工程实例进行判别关于施工期混凝土楼板的拆模规定混凝土结构工程施工质量验收规范与高层建筑混凝土结构技术规程是一致的 从规范与行业标准角度对九百城市广场施工方案进行审定由于该部位板为单向板跨度为 3m因此板的混凝土强度达到 75时即可拆除板部位的脚手及模板本工程施工方案规定梁板脚手体系准备三套保证脚手体系撑足两层由于 14 天施工一层钢筋混凝土结构因此每层楼面拆模时该层混凝土养护时间均达到 28 天梁板混凝土强度正常情况下均可达到设计强度且在拆模之前有同条件养护混凝土试块的强度报告供监理检查因此本施工方案的安全性符合国家规范规定4 . 2 P K P M 施工安全设
143、施软件4 . 2 . 1 P K P M 施工安全设施计算软件介绍PKPM 施工安全设施计算软件上海版是由中国建筑科学研究院-建筑工程软件研究所开发由上海市建筑工程质量安全监督总站合作研制的一项最新施工计算软件已通过国家鉴定是目前上海市质量安全监督总站向全市施工企业监理单位大力推广使用的软件该软件内含有模板支撑系统设计与计上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测67算模块可以对施工期钢筋混凝土结构拆模的安全进行分析4 . 2 . 2 运用 P K P M 施工安全设施计算软件进行计算利用PKPM施工安全设施计算软件对九百城市广场支撑结构体系进
144、行计算1 计算楼板强度说明及建模验算楼板强度时按照最不利考虑,楼板的跨度取3.00m取1m宽度的板带作为计算单元楼板承受的荷载按照线均布考虑1米宽度范围内配筋2级钢筋配筋截面积As=1580.0mm2fy=300.0N/mm2钢筋混凝土自重取值25KN/M3模板自重0.25KN/M2倾倒混凝土荷载标准值2.0KN/M2施工均布荷载1.0KN/M2板的截面尺寸为 bh=1000mm100mm截面有效高度 h0=80mm输入参数界面如图4-1所示图4 - 1 P K P M 施工安全设施计算软件输入界面FIG.4-1 The Interface of PKPF software按照楼板每14天浇筑
145、一层所以需要验算14天28天42天.的承载能力是否满足荷载要求其计算简图如图4-2所示上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测68 图4 - 2 P K P M 施工安全设施计算软件计算简图FIG. The calculation sketch of PKPM software2 计算楼板混凝土14天的强度是否满足承载力要求楼板跨度范围内摆放4排脚手架将其荷载转换为计算宽度内均布荷载第2层楼板所需承受的荷载为q=21.2(0.25+25.000.10)+11.2(0.804/3.00)+1.4(2.00+1.00)=12.09kN/m2取1m
146、宽度的板带作为计算单元每米宽板带所承受均布荷载q=12.09kN/m板带所需承担的最大弯矩为Mmax=ql2/12=12.093.002/12=9.07kN.m验算楼板混凝土强度的平均气温为15.00查温度龄期对混凝土强度影响曲线得到14天后混凝土强度达到79.20%C30.0混凝土强度近似等效为C23.8混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=11.33N/mm2则可以得到矩形截面相对受压区高度= Asfy/bh0fcm = 1580.00300.00/(1000.0080.0011.33)=0.52查表得到钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯能力计算系数为上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工
147、期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测69s=0.389此层楼板所能承受的最大弯矩为M1=sbh02fcm = 0.3891000.00080.000211.310-6=28.2kN.m结论由于Mi = 28.21=28.21 Mmax=9.07第14天以后的各层楼板强度足以承受以上楼层传递下来的荷载所以第2层以下的模板支撑可以拆除4 . 3 施工期结构安全分析与控制软件S A C根据本文第二章对九百城市广场模板支撑方案的算例结果九百城市广场配三套梁板模板支撑14天建一层楼板养护到 28天时再拆支撑是非常安全的但由于根据 PKPM软件计算结果九百城市广场采用两套梁板模板体系即可为与 PK
148、PM软件进行对比分析现运用 SAC 软件按照两套模板支撑体系14天建一层其他条件不变的施工方案对九百城市广场模板支撑方案进行计算计算结果见表 4-2表 4-2九百城市广场施工期结构安全计算数据表施工工序施工天数楼层最大剪力最大正负弯矩跨中支座每层荷载传递系数可靠度1 层浇砼01*00018.173.3-4.041.381012 层浇砼142*0001#3.040.81;-1.311.381021 层拆支撑1523.140.40;-1.271.5212.460.27;-0.941.381029.133.68;-4.481.381033 层浇砼283*00042 层拆支撑291上海交通大学工程硕士
149、学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测702#3.090.74;-1.391.381033.090.39;-1.231.5223.650.82;-1.301.381039.113.73;-4.481.381054 层浇砼424*00023#3.090.72;-1.421.381063 层拆支撑4343.093.09;-1.231.5233.640.87;-1.251.381049.123.73;-4.481.381075 层浇砼565*00034#3.090.72;-1.421.381084 层拆支撑5753.090.39;-1.231.5243.640.86
150、;-1.251.381059.123.73;-4.481.381096 层浇砼706*000从以上 SAC 软件计算结果可以看出九百城市广场采用配二套梁板模板支撑14天建一层楼板养护到 14天时即可拆底层模板支撑也是安全可靠的此时各层梁板在施工阶段的最低安全系数均为 10可以说很安全这与 PKPM施工安全设施计算软件结果是相符的4 . 4 对比分析意见1 通过运用SAC软件及PKPM软件对工程实例进行计算根据计算结果来看两种软件的计算结论是比较一致的2 通过PKPM软件和SAC软件计算结果均可以看出国家规范规定的梁板模板拆除条件相对来说是比较保守的当然作为施工质量验收规范来讲保证工程安全是第一
151、位的因此规范制定的标准偏于安全更有上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测71指导意义和实践意义3 PKPM软件的优点在于计算过程浅显明了立即可以得出支撑层数及相应的计算过程为施工单位编写施工方案及计算书提供了很大的便利4 通过SAC计算原理及过程可以看出SAC软件是将施工期的钢筋混凝土结构作为一个时变结构来考虑的它对施工期整个阶段每次施工步骤对各楼层受力的影响均进行分析因此相对来讲它更具有科学性与严谨性5 通过与SAC软件计算过程进行对比可以看出PKPM软件在计算梁板支撑拆模条件时还存在以下不足之处1 PKPM软件在验算底层模板是否可拆时仅
152、对底层拆除模板后即将承受的现有施工荷载进行了计算但是根据大多数工程实践经验底层拆模之后很快将会在顶层搭设排架支撑建新层而此时建新层的施工荷载将通过施工期的混凝土结构位移协调新增加到底层混凝土梁板上因此尽管底层混凝土楼板龄期有所增加但所受施工荷载也将有明显增加PKPM软件未考虑这一点2 在计算底层梁板所承受的施工荷载时PKPM软件将其上层的梁板自重全部作为底层楼板承受的施工荷载这一点忽略了施工期混凝土是一个时变结构的这一点当对底层楼板所承受的施工荷载进行计算时其上层混凝土楼板的刚度强度均在迅速增长通过位移变形协调其上层楼板必将能承受相当一部分其自重荷载而PKPM软件将其上层的梁板自重全部作为底层
153、楼板承受的施工荷载与实际情况是不相符的但如此计算夸大了梁板拆模验算时其承受的施工荷载从结果上看是偏于保守的3 PKPM软件在验算时仅对板的跨中弯矩进行了计算只要根据混凝土的时间强度曲线算出板跨中可承受弯矩大于板的施工荷载引起的跨中弯矩即可得出拆除该层模板安全的结论但是该软件未对板的支座负弯矩进行计算其实有时连续板的支座负弯矩是大于其跨中弯矩的通过SAC软件计算结果就可以看出在九百城市广场实例中板的支座负弯矩即大于其跨中弯矩值因此PKPM软件仅上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测72仅对板的跨中弯矩进行计算而不考虑板的支座负弯矩是不全面的4
154、 PKPM在对是否可拆除底层模板进行计算时仅对底层楼板进行计算也是欠妥的因为施工期通过支撑体系连系在一起的各层楼板是一个相互影响的时变结构体系如果底层楼板下部支撑拆除势必整个时变结构体系将发生位移协调变形底层上面的楼板其所承受的施工荷载必将有所增加而此时上层楼板的混凝土养护时间肯定不长因此该层楼板通过位移协调增加的施工荷载有可能会对该层楼板造成破坏而且如果拆掉底层楼板下的支撑立即在顶层建新层的话底层上面的楼板所承受的施工荷载必又将有所增加因此是否可拆除模板应该不仅对要拆模的底层楼板进行强度验算还应该对其上面的每一层楼板的强度进行验算才更妥当也更安全上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施
155、工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测73第五章 S A C 软件的优缺点及改进建议5 . 1 S A C 软件存在问题及解决建议再好的应用软件在运用过程中终究会发现一些或大或小的问题及缺陷作者在利用 SAC 软件对工程实例进行计算的过程当中也发现了 SAC 软件存在的一些问题既然是对软件进行工程实践评估本文在此指出该软件在使用及运行中出现的一些问题期望 SAC 软件将来在更新的版本中解决这些问题将 SAC 软件尽早予以完善5 . 1 . 1 S A C 软件的建模方式还需改进一个工程软件计算结果的正确性及真实性一方面是看其理论计算基础是否科学程序测试运算是否准确另一方面就是在采用该工
156、程软件对工程进行计算时建模是否能真实反映工程结构形式SAC软件在建模方面还存在以下尚待改进之处1 问题一? 问题描述SAC软件对钢筋混凝土结构的建模形式分框架剪力墙柱板三种形式在建模过程中SAC软件要求这三种结构形式必须均需输入每跨楼板的框架柱尺寸但是现在多数钢筋混凝土框架结构是类似于井隔梁结构即每跨楼板作用于次梁上而次梁再作用于主梁上一般要隔三四跨楼板才会有框架柱在目前建筑工程中只有多数住宅楼工程采用每一跨楼板均有框架柱或短支剪力墙的结构因此要求对于每跨楼板均需输入框架柱与当前的工程实际结构形式有出入? 解决办法对此问题在本文的工程实例建模中采取了以下方式来解决此问题首先从理论上分析对于拆掉
157、模板后纵向梁在主梁节点处的位移变形主上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测74要是由于主梁在该处的挠度变形所决定的而主梁在次梁搁置点的挠度变形可以采用受弯构件的挠度变形计算公式26得到EIMlSf2= 5-1式中 S 与荷载类型和支承条件有关的系数 EI 梁截面的抗弯刚度 L 受弯构件跨度由于是匀质弹性材料所以当梁截面的尺寸确定后其抗弯刚度即可确定且为常量挠度f与M成线性关系这里M由两部分组成一部分为主梁自重均布荷载所带来的弯矩一部分为次梁作用在主梁上的集中荷载所带来的弯矩这里考虑板为单向板假定板的自重荷载均通过次梁再以集中荷载形式作用于主
158、梁由以上公式可得出主梁在自重及次梁作用下所产生的挠度f由于SAC软件建模时要求次梁是作用于框架柱上的于是根据柱的轴向受力变形公式EAFLX = 5-2式中 F 柱的轴向抗压值可由梁板自重荷载计算得出 EA 柱轴向抗压刚度L 楼层间的柱高 假设柱的轴向抗压变形x与主梁的挠度变形f相同则可得出2SMlFLIA = 5-3公式5-3中SFLIM l 均可求出由此即可得出假定柱的横截面积而且注意到尽管此时的混凝土结构处于养护期混凝土弹性模量E是不断变化的但由于混凝土结构主梁与框架柱同时浇筑它们的弹性模量同时发生变化是可以在公式中约掉的根据以上方法得出的假定柱的横截面积应能基本反映出次梁作用在主梁上这一
159、工程实际情况的位移变形从而使建模能基本反映工程的实际情况虽然此种方法能基本解决建模时不一定每跨梁板下都有柱的问题但作为工程软件来讲在工程实践中应尽可能使使用者觉得方便因此建议该软件在对框架结构进行建模时应考虑此种多跨楼板通过次梁搁在主梁上的结构形上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测75式毕竟此种结构形式是非常常见的多跨钢筋混凝土结构形式2 问题二? 问题描述在利用 SAC 软件对具体工程进行计算的过程中建模时感觉输入的支撑刚度难以完全反映工程实际情况SAC 软件在建模过程中需要输入支撑的刚度从支撑刚度对施工期结构安全性影响及 SAC 软件
160、的理论基础来看楼层之间支撑刚度对各楼层荷载传递系数来说影响是较为明显的而在前面已讨论过在支撑方案不变的情况下支撑刚度与楼层高度是有关系的因此对于一些楼层高度不同的工程来讲比如本文介绍的中福会少年宫工程每层支撑刚度 K 也应不同而在该软件计算中只让使用者一次性输入楼层的标准支撑刚度这就势必会对计算结果造成影响? 对此问题解决方法的建议1 建议一在建模时分层输入支撑刚度这样比较精确但建模时会比较麻烦与软件使用应简单方便宗旨不同2 建议二由于本来此软件就是要分层输入层高的因此在建模时要求输入单位面积单位层高支撑刚度由计算机编程自动计算各层支撑刚度但这样存在一个问题前面讨论过了计算支撑刚度时要统一考虑
161、钢管支撑与木垫块的线性综合刚度此时支撑刚度并不是与层高成线性反比关系的因此此种方法还应该输入垫块厚度3 建议三建议 SAC 软件不要再要求使用者输入单位面积支撑刚度单位面积支撑重量等数据考虑到现在工程上基本都在使用48*3.5mm 钢管支撑作为排架支撑因此在建模时仅需输入支撑立杆间距横杆步距及垫块厚度即可通过计算机对数据进行处理很容易即可得出每层支撑刚度支撑重量这样既直观明了又能精确计算而且对于 SAC 这种以面向工地为主的工程软件来说让使用者输入支撑刚度单位面积支撑重量这种还需要计算的数据远没有让使用者仅按照施工方案输入支撑间距横杆步距及垫块厚度受大家欢迎5 . 1 . 2 S A C 软件
162、在软件使用方面还需改进的问题上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测761 软件应用环境的问题该软件在输入建模及结果存储模式中均自动调用了 EXCEL 电子表格这给建模过程及对计算结果的分析均带来了很大的便利但是由于该软件在调用及存储 EXCEL 电子文件时由于软件程序编程的问题目前该软件只能在 Office97 中使用而 Office97 仅能在 WIN98 中安装使用这就给目前广大电脑使用者带来极大麻烦毕竟现在还在使用 WINDOWS98的电脑用户已经不多了这给对该软件的推广带来极大阻碍应在 SAC新版本中予以改进2 软件的菜单操作问题该
163、软件在计算施工步骤的菜单操作中有拆模板与拆支撑两种施工步骤实际上经过实践计算该软件拆支撑与拆模板的实际效果是完全一样的而且对于工程实际情况来说拆梁板底模时必须要拆支撑而拆支撑后必然也会同时拆除梁板底模既然效果完全一样却将其分为两个施工步骤既显得多余也极容易给软件使用人员带来疑惑可完全将其合并为同一施工步骤5 . 2 S A C 软件在工程实践中体现出优越性经过作者在多项工程中对 SAC 软件的应用钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件具有以下几方面优越性1 为施工现场工程技术人员科学合理地制定模板施工方案提供了可靠的理论依据如何科学合理地确定楼板模板及其支撑体系的施工方法一直是施工现场争议较大
164、悬而未决的问题SAC 软件的应用使工程技术人员在确定楼板施工方案使监理人员在对模板施工方案的审核方面有据可依2 由于 SAC 软件可对各种不同模板施工方案如不同施工周期不同气温不同支模层数不同支撑刚度不同拆模时间等条件进行调试演算因此SAC 软件可很方便简捷地对楼板模板施工方案进行优化对方案中的不足之处予以弥补3 SAC 软件能够给出施工中各种关键步骤包括装支撑装模板浇上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测77筑混凝土施加荷载拆除支撑等与施工期钢筋混凝土结构安全密切相关的施工操作的力学模型并对任意状态下的结构安全进行分析给出结构施工是否安全
165、的提示从而在施工前和施工中对实际施工情况进行分析和模拟判断该步施工是否安全实现了结构施工质量和安全的全过程控制同时该软件的计算结果可以给出任意状态下的结构分析的计算结果信息如某跨某断面的弯矩弯矩总量弯矩增量剪力剪力总量剪力增量挠度总量及挠度增量等从而为工程技术人员对各种操作下的施工情况作出科学分析4 SAC 软件功能众多综合了人机交互式软件设计技术实现了从优化方案详细检验结构内力到评价施工安全度的众多功能同时该软件操作较简便易学易用对任何装备电脑的施工现场只需对一般工程技术人员稍作培训即能掌握使用这对该软件走向工程第一线创造了条件上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制
166、软件 SAC 的工程实践评测78第六章 结论在中国广阔的土地上正在进行着世界上最大规模的基本建设工程建造阶段的风险多来自设计施工的失误和疏忽3为解决上述问题必须全面突破传统格式这不仅在空间上要由个别构件的分析扩展到整个结构及其耦联系统的分析更重要的是在时间上要由单纯的重视使用阶段延伸到考虑施工使用和维修全过程合理的工程安全水平是关系到国民经济发展和企业经济效益的重要问题钢筋混凝土建筑结构在整个生命周期中应该有一个较为统一的符合生命周期各个阶段特点的安全水平1这个安全水平客观上是由经济发展决定的在钢筋混凝土建筑结构的施工期建造商一方面要确保结构安全另一方面也要保证工期追求效率和降低费用同样也要求
167、施工期有一个合理的安全水平而目前钢筋混凝土结构施工规范还没有给企业提供这样的标准施工企业也缺乏科学分析和控制钢筋混凝土结构施工期安全水平的方法和手段尽管国内外学术界在高层建筑结构施工楼板荷载传递及施工期钢筋混凝土结构安全性控制方面已进行了较深入的基础理论研究并由国内清华大学在这一系列研究理论的基础上开发出了面向生产第一线的施工期结构安全分析与控制软件-SAC但至今 SAC 软件尚未在工程实践上系统地运用过而一项工程软件的成熟完善是离不开大量实践工程检验的因此通过大量的实际工程来对 SAC 软件进行实践评测尽早使 SAC 软件在工程实践运用方面成熟起来使该软件真正能作为工程技术人员的辅助计算工具
168、来指导施工将有很大的意义和应用价值本文通过对上海地区的若干个典型的钢筋混凝土结构工程运用 SAC 软件进行施工期的结构安全计算详细分析了各个工程利用 SAC 软件计算的施工期结构安全情况在具体的实践中来印证 SAC 软件在理论上的严谨性与实践上的可操作性同时通过 SAC 软件的研究计算详细分析了影响钢筋混凝土工程施工期结构安全性的主要因素对具体工程的施工方案进行了审核与优化为了使对该软件的实践评测更全面本文还将其与市场上已推广使用的同上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测79类软件进行实践比对通过比较验证来发现 SAC 软件的优越性与不足之
169、处通过以上工作本文从工程实践的角度验证了 SAC 软件可给施工单位安全经济地确定施工方案带来极大便利可帮助工程技术人员从过去凭经验和规范规定对施工方案进行审核变为通过理论计算对方案的安全经济性进行把握做到了从感性认识走向理性认知由于 SAC 软件所具有的科学性和严谨性是建立在其科学严谨的理论基础上的完全有理由相信通过实践对 SAC 软件进一步完善使 SAC 软件尽早能为工程技术人员服务这对提高我国的施工技术水平提高我国钢筋混凝土工程在施工期的结构安全性将带来很大的帮助上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测80参考文献1 赵国藩 工程结构可靠
170、性论及应用 大连理工大学出版社 1996年2 刘西拉 结构工程学科的现状与展望 人民交通出版社 1997年3 王贺 金玉琬 贺玉仙建筑工程质量事故分析中国建筑工业出版社 1986年4 叶耀先 中国建筑结构倒塌事故分析 建筑知识 1993年 3月 37-43.5 P C Stivaros, G T Halvorsen. Equivalent frame analysis ofconcrete buildingsduring constructionJ. ConcreteInternational ACI, August,1991, 13(8):57-62.6 P.Grundy A.Kabaila
171、 Construction loads on slabs with shored formwork inmultistory building J.ACI 60(12) 19637 N.J.Gardner R.K.Agarwal Form and Shor Requirements For MultistoryFlat Slab Type Buildings ACI journal 11 19748 Xila Liu W.F.Chen M.D.Browman Construction load analysis forconcrete structures J.ACI 112 (3) 1986
172、9 H.M.Lee X.L.Liu and W.F.Chen 1991 Creep Analysis of ConcreteBuildings During Construction Journal of Stuctureal Engineering ASCEVol.117 No10 Oct.pp 3135-314810 李惠明 高层建筑结构过程中的安全分析 清华大学博士学位论文, 指导教授刘西拉北京清华大学199211 W.F.Chen and K.Mosallam 1991 Concrete Buildings Analysis for SafeConstruction CRC Inc12
173、 M Z Duan, W F Chen. Design guidelines for safe concrete construction J.ACI, Concrete International, 1996, 18(10): 44-49.13 Ming-zhu Duan and W.F.Chen 1995Improved Simplified Method for Slaband Shore Load Analysis During Construction Project Report:CE-STR-95-24Purdue University 199514 李莹 施工期钢筋混凝结构荷载
174、传递分析的改进 上海交通大学硕士学位论文指导教授刘西拉上海上海交通大学2000 年上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测8115 祝宏毅 方东平 刘西拉 钢筋混凝土结构施工过程中的安全性研究 清华大学土木工程系 1999年16 方东平, 耿川东, 祝宏毅, 刘西拉. 施工期钢筋混凝土结构特性的计算研究J. 土木工程学报, 2000,33(6): 57-62.文 2000 年17 赵挺生 方东平 顾祥林 张誉 施工期现浇钢筋混凝土结构的受力特性工程力学 1000-4750(2004)02-0062-07 2004 年18 赵国藩 关于钢筋混凝
175、土结构施工期安全分析与控制软件SAC及其应用的推荐意见2000 年19 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件SAC及其应用鉴定资料20 中华人民共和国国家标准-建筑结构荷载规范 GB50009-200121 中华人民共和国国家标准-建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001)22 中华人民共和国国家标准-混凝土结构设计规范(GB50010-2002)23 方秋清 等译 混凝土 中国建筑工业出版社 1989 年24 黄国兴 惠荣炎 混凝土的收缩 中国铁道出版社 1990 年25 中华人民共和国国家标准-木结构设计规范 GB50009-200126 单辉祖 材料力学 高等教育出版社 1
176、999 年上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测82致 谢本文是在导师刘西拉教授的悉心指导和深切关怀下完成的同时也得到了作者单位工作导师吴德操高级工程师的指教在此要特别感谢刘西拉教授和吴德操高工在我攻读工程硕士学位以及撰写学位论文期间对我的关心培养和帮助刘西拉教授是国内外土木工程界的资深学者对中国土木工程的发展作出了重要贡献本文在撰写过程中遇到的很多困难都是在刘西拉教授启发和帮助下完成的论文中的每一点成绩无不凝结着导师的辛勤汗水和思想光环刘西拉教授渊博的学识严谨的治学态度以及对我的严格要求将是我终生受益的财富在攻读工程硕士学位期间上海交通大
177、学土木工程系的领导和老师黄醒春教授赵金城教授陈龙珠教授王洁老师等都给了我许多关怀和帮助在此向诸位老师给予我的帮助表示由衷的感谢在此特别要致谢上海建工集团九百城市广场项目部袁东工程师绿洲仕格维项目部李勇工程师华业公寓项目部单琦工程师中山医院门诊及住院部大楼项目部潘兆芳经理中山医院新建 5#楼项目部姜杰工程师上海一建恒隆广场项目部胡昌禄副经理徐汇房产华馨公寓小区工程部张金凤工程师上海建科建设监理咨询有限公司中福会少年宫项目部席与元总监等各位工程界前辈及同仁的大力帮助作者在本论文工作的过程中对工地的实地调查并获得原始资料数据的工作得到上述各位同志无私的大力帮助这些工地第一手资料的获得为我论文的完成起
178、到了至关重要的作用还要向我的同学陈其锋朱纪文林铧单俊生包志强张静宜梁明车松岩陈焱华等表示感谢他们在我学习和做论文的过程中给了我很多有益的建议和帮助最后向一直默默支持和理解我的单位领导同事亲人和朋友表示深深的谢意尤其是我的妻子在我撰写论文时负担起绝大部分照顾家庭和小孩的重担但愿我在成长过程中所取得的每一点小小的成绩可以作为对他们的微薄回报上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测83攻读学位期间发表论文情况1 . 第一作者浅谈建设工程项目管理的重要领域采购管理的模式探讨建设监理 2004 年第 5 期钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件SAC的
179、工程实践评测钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件SAC的工程实践评测作者：曹军学位授予单位：上海交通大学被引用次数：1次 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1. 周同和.郭院成 复合地基变形预测理论与控制技术及工程实践期刊论文-建筑结构学报2003,24(2)2. 王庶懋.陈昌斌.高倚山.朱海骏 某超超临界燃煤电厂桩基工程实践会议论文-20103. 覃亚伟 基于蒙特卡罗法的施工期结构可靠性研究学位论文20034. 朱轩 施工期钢筋混凝土结构安全性分析与评价研究学位论文20055. 马福雷 黄河冲积平原粉喷桩复合地基试验研究及施工优化学位论文20076. 张国利 逆作法在道排工程地下结构中的工程实践学位论文20067. 寇秉厚.王擎忠 截桩迫降扶正多层建筑倾斜的工程实践会议论文-20048. 单显勇 预应力管桩在温州地区的工程实践与应用研究学位论文20089. 蔡国平 时滞系统振动主动控制及其在结构抗震设计中的应用学位论文200210. 李莹 施工期钢筋混凝土结构荷载传递分析的改进学位论文2002 引证文献(1条)引证文献(1条)1.郭驰.蒋正涛 高层建筑结构设计中安全性鉴定的分析期刊论文-中国新技术新产品 2011(9) 本文链接：http:/
