淺論施工期鋼筋混凝土結構的安全分析與安全指標

黃長勝

現今的建筑業在鋼筋混凝土結構施工過程中，建筑單位不僅要保證整個工程結構的安全性，更要努力抓緊工程進度從而縮短工程的施工周期。為了達到上述兩個方面的效果，在施工期必須有一個合理、安全的結構設計。但就目前我國的鋼筋混凝土結構設計規范及施工規范來看，并沒有對施工期結構的安全要求做出明確的要求，從而使得我國施工期結構安全事故發生率明顯高于使用期結構安全事故發生率。對鋼筋混凝土結構施工期的安全性研究，涉及結構在施工過程中的結構特征、抗力、荷載、荷載效應。

1 施工期荷載的特點

（1）隨著施工過程的不斷進行，施工期結構的荷載類型也不斷發生著變化。如在樓板澆注時，模板與支架的重量就應該歸為恒荷載的范疇；但是當澆筑完成、模板拆除時，附近單元拆下來的模板與支架堆就應該歸為活荷載。

（2）在施工期由于混凝土內含有大量的水分，隨著水分的蒸發以及混凝土的不斷收縮變化，混凝土的重量也會隨之產生變化。所以，雖然混凝土在正常使用過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構安全的重要因素。

（3）由于施工所在地的經濟、地理、結構類型以及施工單位的現場管理水平、施工方案、環境溫濕度、施工場地條件等因素的影響，從而使得在施工的不同階段所產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力荷載特征，荷載效應大大增加，按照相關規定的要求對于此類的活荷載應該乘以1.1～1.3的動力系數；某些建筑材料堆積在建筑中的局部面積上，這些材料堆就會以集中荷載的形式出現。

2 施工期抗力的特點

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

在施工期內鋼筋混凝土結構的抗力會隨著時間的不斷增加而逐漸增長，這一增長值在前期會較大。當達到28 d齡期后，增長值會逐漸變小，而抗力也會逐漸接近設計時所要求的范圍。而在使用期前期結構的抗力變化較小，但隨著時間的推移，混凝土碳化、鋼筋腐蝕的影響從而使得整個結構的抗力逐漸下降。

2.1.2抗力分析的時間有著很大的差異

根據相關建筑結構可靠度設計統一標準的規定，一般建筑的設計基準期為50 a，但結構施工期只有2～3 a。施工期的抗力分析應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，如地震作用、強風作用等。

2.2 施工期抗力的影響因素

影響鋼筋混凝土結構構件抗力的主要因素有混凝土時變強度、鋼筋與混凝土間黏結、早期抗力計算方法、構件幾何尺寸、縱筋配筋率、鋼筋類別等。

在施工期中，混凝土的抗壓強度與澆注齡期呈正比關系，而早齡期構件的抗力直接受混凝土強度的影響，早齡期構件抗力的增長速度又與拆模時間有著密切的關系。在實際工程中，混凝土強度的推算是以同條件下養護試塊為依據的，因此，進行必要的試塊與實體強度的對比分析，在施工期中的安全分析上是一種有效的手段。

2.3 施工期結構的可靠度

相比較于使用階段和老化階段，在施工期結構的整體風險較大。所以，進行鋼筋混凝土結構施工期可靠度和安全性分析是必要的，而且這一分析應該建立在準確把握荷載及荷載效應、抗力的時變特性及可靠度指標合理計算的基礎上。在我國現在對施工期結構的可靠度分析方法較少，并且對施工荷載的統計資料很不全面。在建筑施工期內，安全性和可靠度的分析是隨時間的變化而不斷變化的，多數情況下，采用的是離散型的時間凍結進行處理，把施工期建筑結構化為一序列時不變結構進行受力分析，研究結構工作過程中若干最不利狀態，在每個狀態的分析過程中均不考慮結構性能隨時間的變化。在實際分析中，首先力學分析的最不利工作狀態的確定，應根據建設經驗、現場調查、結構特點和建造過程確定；其次確定各個最不利工作狀態的荷載種類，并對其進行適當的荷載組合；最后確定在結構強度、剛度和穩定性計算校核中使用的安全系數，并考慮結構所處的工作狀態及其在各個工作狀態的持續時間、施工超載發生的概率等因素的影響。

總之，在不同階段，建筑結構的荷載分布以及抗力增長有很大的不同，實際生產中應該結合具體的施工結構特點，根據不同施工階段進行相應的可靠度安全性分析，從而得到施工期內剛及混凝土結構的最不利狀態，從而為施工期鋼筋混凝土結構的安全分析提供重要的依據。