早拆模施工梁板正截面承載力分析與應用

劉鳳翰

(南京交通職業技術學院建筑工程學院,南京 211188)

(comparison list ξb)

(unrestricted development of plasticity)

早拆模施工梁板正截面承載力分析與應用

劉鳳翰*

(南京交通職業技術學院建筑工程學院,南京 211188)

梁板結構早拆模施工的截面承載力增長與混凝土強度增長關系為非線性關系，且早期承載力計算不宜直接按規范給定的方法進行計算。從限制塑性發展與不限制塑性發展的不同角度，對不同情況下承載力的發展情況進行研究，并對計算結果進行相應的分析，繪制出可直接查用的正截面承載力達設計值比率的曲線圖表，可提供早拆模施工技術人員使用，或作相關研究參考。

早拆模, 梁板, 正截面承載力, 實用曲線圖表

早拆模施工下，截面承載力與混凝土強度發展關系為非線性關系。本文對正截面承載力在不同的條件下，與混凝土強度發展情況相應的關系進行研究，并給出相應的關系曲線，以供技術人員參考。

研究分限制塑性發展與不限制塑性發展兩種情況進行，限制塑性發展與不限制塑性發展的概念參見文獻[1]。初步建議，對于一般結構可考慮不限制塑性發展，對于不限制塑性發展情況的限制，將在后續試驗研究予以驗證。

1 基本計算原理與公式

部分公式及數據的推導與計算，詳見文獻[1]。

根據規范給出的相關假定與計算簡化，經過推導，矩形截面α1，β1系數的計算公式在不限制塑性發展情況下可采用規范給定的公式及數據進行計算。

限制截面混凝土應力塑性發展情況下，對規范給定的應力應變情況，不考慮塑性發展段，僅考慮0-ε0階段，可推導矩形截面α1，β1系數的計算公式，見式(1)、式(2)(推導過程從略)。根據公式采用matlab進行計算，各相關系數見表1。

(1)

(2)

表1α1,β1系數調整后的計算結果

Table 1 α1,β1 after adjustment coefficient calculation

以下均以混凝土強度等級小于等于C50進行研究，α1t取0.89，β1t取0.75，則限制塑性發展情形時的ξbt經計算，如表2所示,表中同時列出正常正截面設計時的ξb。

表2ξbt的計算結果(對比列出ξb)

Table 2 ξbt calculation results

混凝土梁板結構早拆模齡期為t時，混凝土強度達到設計強度的比率為rt(百分率rt× 100%)，正截面承截力為Mt，設計承載力為Mu(常規均為適筋)，計算時按限制非塑性發展考慮，各系數按前述計算方法確定值取用。

Mt=ηMu

(3)

(4)

(4a)

(4b)

由于早拆模時，混凝土強度低，則較早期必然會出現超筋現象，故計算時需要檢驗是否超筋。不限制塑性發展情況計算時可加入ξt≤ξb,限制塑性發展時加入ξt≤ξbt的條件限制。

不超筋時，采用以下公式(公式括號內為限制塑性發展時用式，其余為不限制塑性發展時用式)：

(5)

(5a)

(5b)

則rt≥rtb可按式(3)、式(4)計算混凝土強度所達百分比時，梁板正截面承載力Mt、承截力達設計值的比率η。

超筋時，采用以下公式(括號內公式為限制塑性發展時用式，其余為不限制塑性發展時用式)：

當rt

(6)

(7)

因此，當rt≤rtb時，按式(5)、式(6)計算混凝土強度所達百分比時，梁板正截面承載力Mt、承截力達設計值的比率η。

2 正截面承載力隨主要參數變化分析

按上述計算原理進行分析計算得出正截面承載能力達設計值比率與混凝土強度增長比率關系(圖1)。承載力增長與混凝土強度增長為非線性關系，相對來說，承載力增長速度高于強度增長，采用限制塑性發展條件計算時承載力低于不限制塑性發展。

圖1以相對受壓區高ξ=0.3進行計算與繪制，混凝土強度初期較低值時，截面承載為超筋狀態，即圖示直線階段。混凝土強度達到一定數值，截面承載力為適筋狀態，即圖示曲線階段。

圖2、圖3中各條曲線分別對應不同ξ值情況下的正截面承載力與混凝土強度發展比率間關系曲線。由圖可見，ξ值越小的曲線各點斜率越大，曲線越上揚，表明正截面承載力發展更快，因而越易早拆模。結構中，通常板等構件截面ξ值較小，更宜采用早拆模施工。

圖1 正截面承載力達設計值比率隨混凝土強度增長比率變化情況

圖2 限制塑性發展，不同受壓區高度正截面承載力變化情況

圖3 不限制塑性發展，不同受壓區高度正截面承載力變化情況

圖4所示為當混凝土強度達設計強度的比率為0.5時，不同相對受壓區高度ξ值情況下對應的正截面承載力情況，兩根曲線分別相對于限制塑性發展與不限制塑性發展情況。由圖可見，相對受壓區高度越大，承載力達設計值的比率越小，也表明相對受壓區高度越小越宜采用早拆模施工。

圖4 正截面承載力達設計值比率隨不同受壓區高度變化

3 可供施工查用的正截面承載力達設計值比率實用圖表

經過對以上公式的使用，制作如下曲線圖表(圖5—圖10)，反映不限制塑性發展時梁板正截面承載力發展比率情況，可供施工人員直接查用。

縱坐標值為正截面承載力發展達設計值比率，橫坐標ξ值為相對受壓區高度(按式(8)計算)，各條曲線分別為混凝土強度達設計值比率rt所對應的正截面承載力達設計值比率與相對受壓區高度的關系曲線。

(8)

圖5—圖7為考慮不限制塑性發展時，梁板正截面承載力達設計值比率與相對受壓區高度關系曲線。分別對應于HPB300，HRB335，HRB400(RRB400)受力筋的情況。

圖8-圖10為考慮限制塑性發展時，梁板正截面承載力達設計值的比率。分別對應于HPB300，HRB335，HRB400(RRB400)受力筋的情況。

圖5 HPB300鋼筋，不限制塑性發展，正截面承載力達設計值比率與相對受壓區高度關系曲線

各圖可以用作施工人員評判正截面承截力達到設計值的比率(可采用插值法查得相應數值。)

圖6 HRB335鋼筋，不限制塑性發展，正截面承載力達設計值比率與相對受壓區高度關系曲線

圖7 HRB400、RRB400鋼筋，不限制塑性發展，正截面承載力達設計值比率與相對受壓區高度關系曲線

圖8 HPB300鋼筋，限制塑性發展，正截面承載力達設計值比率與相對受壓區高度關系曲線

圖9 HRB335鋼筋，限制塑性發展，正截面承載力達設計值比率與相對受壓區高度關系曲線

圖10 HRB400,RRB400鋼筋，限制塑性發展，正截面承載力達設計值比率與相對受壓區高度關系曲線

4 結 語

梁板結構早拆模施工的截面承載力增長與混凝土強度增長關系為非線性關系，且早期承載力計算不宜直接按規范給定的方法進行計算。本文對此進行了相應的研究與分析，結合前期研究成果，制作了相關的圖表，分析早拆模梁板結構正截面承載力達設計值比率的關系曲線，并系統地提供了工程使用的實用圖表。

[1] 劉鳳翰.混凝土結構正截面設計α1和β1系數研究與應用[J].四川建筑科學研究,2012,38(4):55-57.

Liu Fenghan .The concrete structure isα1,β1and the coefficient of cross-section design and application[J]. Building Science Research of Sichuan,2012,38(4):55-57.(in Chinese)

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB 50010—2010 混凝土結構設計規范[S]．北京：中國建筑工業出版社，2011.

Ministry of Housing and Urban-Rural Development.GB 50010—2010 of the People’s Republic of China Code for design of concrete structures[S]．Beijing: China Building Industry Press,2011. (in Chinese)

[3] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB 50204—2002(2011年版)混凝土結構工程施工質量驗收規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2011.

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China. GB 50204—2002(2011 edition)Code for acceptance of constructional quality of concrete structures.[S].Beijing: China Building Industry Press,2011.(in Chinese)

[4] 張曉亮.混合配筋混凝土梁抗彎性能研究[J].結構工程師,2013,29(3):133-138.

Zhang Xiaoliang.Hybrid reinforced concrete beam flexural behavior study[J].Structural Engineers,2013,29(3):133-138.(in Chinese)

[5] 張良杰．建筑業10項新技術(2010版)之模板及腳手架技術[J]．施工技術，2011，40(3):23-25.

Zhang Liangjie . Formwork and scaffold technology in 2010 edition ten new technologies of buildings[J].Construction Technology, 2011，40(3):23-25.(in Chinese)

[6] 李俠，孫世東，崔榮強，等.多種模板主梁樓板早拆模板施工技術[J].施工技術,2012,375(41):105-107.

Li Xia, Sun Shidong, Cui Rongqiang, et al. Construction of early-dismantling floor formwork with mutiple main beam [J]. Construction Technology,2012,375(41):105-107.(in Chinese)

Analysis and Application of Normal Section Bearing Capacity of Early Dismantling Construction of Beam and Slab

LIU Fenghan*

(College of Civil Engineering and Architecture, Nanjing Communications Institute of Technology, Nanjing 211188, China)

The correlation between carrying capacity and the growth of the strength of concrete beam slab was nonlinear at the early dismantling construction stage, and early bearing capacity calculation should not be directly according to the specification given calculation method. This paper from the limited development of plastic and non plastic development of different angle, conducts the research to the development situation of bearing capacity under different conditions, and the corresponding analysis on the calculation results, draw force curve chart design value ratio of normal section bearing can be directly used, can provide early dismantling construction technical personnel as a reference.

early dismantling, beam and plate, the bearing capacity of normal section, the utility curve

2014-02-13

*聯系作者，Email:kx99@qq.com