談如何根據結構受力情況進行施工

張 晶 亮

(山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030002)

談如何根據結構受力情況進行施工

張 晶 亮

(山西建筑工程(集團)總公司，山西 太原 030002)

針對設計中未考慮施工時的荷載、順序、工藝等時，在施工過程中易對結構增加應力或產生與設計受力變形不同的情況，提出應當在施工中充分考慮設計受力變形情況，并采取相應措施及合理的施工工藝，以確保工程質量。

設計，受力情況，措施，施工工藝

0 引言

結構施工完成后達到合格標準的要求包括，安全與使用功能要符合要求，觀感質量要符合要求。所以結構需要滿足各種荷載作用下所引起的內力以及變形量不超過限值，使其具備足夠的承載能力和正常的使用要求，結構的幾何尺寸與設計建筑造型之間的偏差也在允許范圍內。

那么，對于工程質量來說，施工過程控制尤為重要，且不單單是按照設計和規范進行過程質量控制，還應多一層對結構本身的再深層次認識，即對設計承載能力、受力方式、設計功能、設計意圖、設計愿景完全理解，甚至對設計合理性應提出質疑。然后，在施工前，再針對每一分項工程、每一部位、每一構件的施工工藝詳加斟酌，明確提出應特別注意的地方，尤其是涉及施工時實時受力和變形與工程完成時不一樣的情況。

1 施工過程中的受力與設計存在著不同

對一般工程而言，設計人員往往只進行建筑物使用期間的結構受力和變形計算，很少考慮施工過程中結構的受力變形情況，缺少對在施工過程中產生的附加應力和荷載的計算分析。設計所考慮的和施工過程中實際的荷載、受力特點是有區別的。施工中的“時間和路徑效應”對結構施工過程中和完成時的受力狀態和幾何變形存在影響，近年來，發生很多大跨結構垮塌情況，很多高支撐、大跨度、大荷載、異形結構、空間三維整體受力結構等結構復雜的垮塌事故多數都是在施工過程中發生的。

然而，設計在先施工在后，讓設計人員在設計之初結合施工方案進行受力分析和計算是比較困難的，只能憑經驗虛擬施工過程，加以適當考慮。所以，施工階段結構的受力計算和分析顯得尤為重要和必然，施工人員應具備這種能力，編制施工方案時必須考慮結構受力情況，經過驗算和分析在驗證結構安全性的同時，選擇和確定合理的施工方案。

2 施工時要考慮設計受力的幾種情形

一般需要施工時考慮設計受力和變形的，也是指在施工過程中會產生與設計受力不同甚至完全相反的情形，這種受力是隨著施工進展動態變化的。列舉如下幾種情況加以分析：

1)混凝土結構施工中，常見的有以下幾種情況：預制鋼筋混凝土構件的制作、堆放、支撐、吊裝、就位過程中的受力是不斷變化的；簡支梁、連續梁或剛構、懸臂構件混凝土澆筑時的澆筑順序，支撐架和模板拆除的先后順序與設計受力及變形的關系。

上層結構施工荷載對下層結構的影響；大跨度、高支模、厚重構件施工時的支撐措施與下部結構承載能力的關系。

大型懸挑結構支座錨固范圍內，平衡反懸挑力的上部結構壓重施工與懸挑結構支撐拆除的先后順序。

抵抗混凝土終凝前沉降變形和收縮徐變(設計成型即終凝后由此產生的應力大幅減小)應采取的施工措施，如薄壁構件與厚重結構連接處混凝土的澆筑方法。

2)對于鋼結構等其他結構。大跨度和異形鋼結構、索、膜、殼等結構中，利用空間三維整體受力的結構體系施工時的方案是否在設計受力和變形要求范圍內。

加工、運輸、吊裝、焊接、安裝過程中的應力控制。

組合結構體系中，各種結構受力形式在施工過程中應注意的問題。

綜合預應力結構中施加預應力的順序、方法、時間、應力控制等，預應力與結構強度、剛度、穩定性的合理控制。

3 細化施工工藝使施工時受力情況接近設計

對于上述各種情形應注意以下問題：

1)預制鋼筋混凝土構件的制作、堆放、支撐時，應與構件參與結構受力后的上下方向一致，并且除在兩(多點)重心處下部設置支點外應增設支點，如在設計支座處和因重心下支撐導致彎矩加大的其他部位，吊點應與支撐點相同(該部位可承受一定的負彎矩)，注意吊繩與構件角度防止由此加大偏心力矩或者產生力偶。

2)現澆構件，混凝土澆筑時，支撐體系和地基、簡支梁全部承受正彎矩，跨中彎矩最大，混凝土澆筑時和支撐架、模板拆除順序為了滿足支撐架的承力順序和構件相對跨度的由小變大，保證施工時與設計受力情況相同，防止構件上部產生裂縫，如果條件允許的情況下，均應從中部向支座對稱進行。

連續梁和連續剛構為剛性節點，跨中為正彎矩，支座處承受負彎矩，設計一般都增設負彎矩筋抵抗受力，對支架來說，只承受從上到下傳來的正彎矩荷載，因此，支架和模板拆除順序也是從跨中依次對稱向支座進行；如果先拆除支座處支撐，那么，梁在支座處本應承受負彎矩而突然變為正彎矩，在鋼筋構造上如果考慮不周未加設計，是容易在此處產生裂縫?；炷翝仓r，也應由跨中向兩側對稱進行，如果節點處混凝土強度等級與橫向構件不同，應先將節點澆筑完成，但應保證前后澆筑應在混凝土初凝前完成，不產生接縫。

懸臂構件施工時，混凝土澆筑和支撐拆除順序均應從懸臂端向支座處進行。

上述幾種情況支架體系地基須為剛性(半剛性)地基，變形量要控制在允許范圍內。

3)多層結構施工時，一般應滿足上層結構混凝土澆筑完成后方可拆除下層結構的支撐體系。如果遇到特殊情況，比如下層結構比較單薄，承載能力有限，或者遇到上層為大跨度、高支模、厚重構件等施工荷載較大時，下層結構必須進行承載能力、抗變形能力驗算，混凝土的抗沖切驗算，如不滿足要求，需在下層構件底部豎向力傳遞的相同位置增加支撐。

大跨度井字梁結構施工時，主支座在周邊，可以理解為四周鉸接(或剛接)的簡支(或剛構)結構，其支撐體系的拆除應從跨中向四周放射依次進行。

4)大型懸挑結構，其支座的錨固范圍，水平錨固筋一般在墻柱內，必須等上一層次的墻柱施工完成，即平衡反懸挑力的上部壓重結構施工完成后，方可拆除懸挑結構支撐，防止反撬。

5)混凝土終凝前存在一定幅度的沉降和收縮徐變(設計成型即終凝后由此產生的應力大幅減小)，比如較為厚重的墻柱與薄壁的板相接并同時澆筑時，豎向構件澆筑完成后立即澆筑水平薄壁構件，由于厚重結構的沉降變形和收縮變形較大，在凝固的過程中會在交接處產生裂縫。為避免和降低裂縫產生，如果墻柱與板同時澆筑，澆筑時需待厚重構件完成一定時段的沉降收縮變形，這個時段最好掌握在混凝土即將初凝前進行。如果難以保證時間，設計和施工工藝允許分開澆筑時，盡可能采用分開澆筑的方法。

6)大跨度和異形鋼結構、索、膜、殼等結構中，利用空間三維整體受力的結構體系施工時，施工方案一般分為整體吊裝、散件高空拼裝、分單元(體系)地面散拼后高空安裝或其他安裝方法幾種情況。如大型鋼結構屋蓋，采取的施工方法不同，其施工過程中受力變形的控制側重點不同。如果是整體吊裝，必須考慮吊點位置是否能夠承載集中荷載，計算設計受力與施工受力正負差值是否超出構件強度、剛度承載能力，另外，還應考慮整個體系的整體空中吊裝穩定性；如果是高空散拼，則需考慮栓接和焊接應力疊加對屋跨結構變形的影響，對薄弱構件承載力和變形的影響；如果是分單元(體系)地面散拼后高空安裝，則應綜合考慮上述兩種情況，各參數是否在設計受力和變形要求范圍內，同時，施工時還要進行應力和變形監測，防止突發情況發生。

另外，在構件的加工、運輸、吊裝、焊接、安裝過程中均應采取應力控制。

組合結構體系中，比如傘狀索塔和膜、殼組合型的建筑物，膜、殼主要承受表面張力，拉索主要承受軸心拉力，邊柱(樁、錨定)抗拔(抗彎、抗剪)、中柱抗壓，其他梁板結構按正常受力考慮。各種結構受力形式在施工時盡量按照設計受力形式進行，混凝土強度必須達到設計強度或規范要求的施工強度后進行安裝和上部結構施工。

綜合預應力結構中施加預應力的順序、方法、時間、應力控制等必須按照設計要求和預應力施工的有關規范進行，預應力施工時結構強度的要求，構件剛度的要求，施加應力時結構和輔助設施的整體穩定性要求均應合理控制，嚴格按照工藝順序和設計規范執行。

4 結語

工程施工人員不一定會搞圖紙設計，但必須懂得結構受力，必須懂得設計意圖，對設計文件完全理解。施工過程中，如果盲目施工，不考慮構件的過程受力和變形，很可能會導致構件破壞或者垮塌的嚴重后果，因此，這個問題絕對不可以忽略，是值得施工人員深究的問題。

[1] GB 50010—2010,混凝土結構設計規范[S].

[2] JGJ 99—2012，高層民用建筑鋼結構設計技術規程[S].

[3] 白璐石.鋼筋混凝土框架結構施工過程受力分析[J].城市建設(下旬刊)，2011(19)：21-23.

Discussion on how to construction according to structural stress conditions

Zhang Jingliang

(ShanxiConstructionEngineering(Group)Co.,Ltd,Taiyuan030002,China)

In view of the design did not consider the construction load, order, process, etc., in construction process easy to produce and design to structure increase stress or the stress of the mechanical characteristics of different situation, proposed should give full consideration to design force in the construction, take corresponding measures and reasonable construction technology, to ensure the engineering quality.

design, stress condition, measures, construction technology

2015-08-26

張晶亮(1980- )，男，工程師

1009-6825(2015)31-0114-03

TU745

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