論鋼筋混凝土結構施工過程溫度影響

胡騰

摘?要：鋼筋混凝土結構作為由模板支撐系統所構建的方式結構和部分完工結構處于國內外鋼筋混凝土施工階段必須品。現階段隨著模板支撐系統的更替，鋼筋混凝土施工過程可能導致的不穩定因素及受力影響不均，從而引發事故。為了防止此類事故的發生，國內外大量研究表明，原先木支撐結構逐漸被鋼支撐所替代，確實有效控制了事故發生率。從實際數據測量來看，由于晝夜溫差作用使得施工過程支撐結構的相對荷載傳遞，簡單來說，溫度差別引起了鋼筋混凝土施工支撐鋼結構熱脹冷縮。本文從溫度影響下的鋼筋混凝土結構施工影響角度來對其中問題作出分析以及相對應的看法，希望對國內現場施工人員帶來一些參考價值。

關鍵詞：鋼筋混凝土結構;施工過程;溫度影響;鋼支撐

文章編號：2095-4085（2020）06-0115-02

在我國現階段大量擴展建筑工程當中，混凝土結構依舊占據著重要市場以及主導地位，經個人研究發現，國內也有部分建筑方向開始往綠色環保方向行走，這是一個好的方向。雖然我國屬于水泥生產大國，但是其高耗能、高耗資源以及嚴重污染環境等問題已經日漸凸顯，鋼筋混凝土作為我國現階段低廉的建筑材料依舊被大部分產業和個人使用。由于溫度的不可控性，同時鋼筋混凝土等建筑材料過多的暴露在外界當中，又受限于各種物體荷載以及自然環境的變化因素，造成各種形式的危險。

1?熱傳導和熱對流

在各個物體之間不發生相對位移的情況下，由自由電子和原子等微觀粒子的熱運動所產生的熱能傳遞稱為熱傳導。當某個固體內部能量或熱量從較高的一端向較低的一端傳導，這種現象就可以根據具體傳輸導熱時間和溫度變化率的關系來成立公式。熱對流一般來說不能夠用相對的獨立方式傳輸能量，在此過程當中必然會產生熱傳導。如未凝固混凝土等流體當中溫度不同的各部分物質在空間當中發生了相對運動而發生的熱量傳遞現象被稱為熱對流。

2?溫度產生影響的原因及后果

2.1?溫度產生的影響

從實際方向來說，任何物體或是材料都會形成熱脹冷縮的性質，當材料或是物體由于溫度的下降以及上升或同時伴有收縮和膨脹。在一定的結構或是部件當中，由熱脹冷縮的影響所產生的變形與材料或者物體本身的膨脹系數和所處環境溫度有關。在鋼筋混凝土結構施工當中用兩個方向的距離去計算我們稱其為線膨脹系數，而以物體自身的體積去計算則稱為體膨脹系數。膨脹系數單位表示為1/℃，在物理上的作用為衡量材料熱學性。在鋼筋混凝土結構施工當中一般認為鋼材與混凝土對比的線膨脹系數相近時，就是說當所處環境溫度變化一致時，不論是墻板結構還是支撐系統當中的鋼支撐的溫度變形相對的量應當一致，以保障施工過程時變結構內力分布影響不足以造成威脅。

在鋼筋混凝土結構當中，應當要對材料本身予以高度了解。一般的鋼支撐結構質量較小，材料自身比熱及體積也相對較小，同時鋼支撐結構比傳統支撐結構導熱性能較為優良，在很大程度上可以使自身與外界環境溫度相一致。而混凝土由于自身比熱大，導熱性能不佳，甚至還有承重構件體積較大和質量較重等原因，不能夠像鋼支撐結構那樣快速達到溫度一致。其中所含有的熱傳導率就是用來表示由材料直接傳導熱量的能力大小，我們也可以稱其為導熱系數，單位為W/（m·K），在一般的普通碳鋼支撐結構當中導熱系數基本為45W/（m·K）左右，而混凝土導熱系數只有普通碳鋼的1/35左右，由此我們可以得出在相同環境下線膨脹系數相近的兩種材料，其自身溫度不能夠保持相對一致，那么就會導致時變結構當中的內力分布不均勻。

2.2?溫度影響的后果

在我國國土分布上，各地區隨著全球氣候逐漸變暖而使晝夜溫差發生了明顯差異。在一些西北荒漠地區晝夜溫差甚至達到了20～30℃，而南方等地區，在一天氣溫變化當中，一般下午兩點左右氣溫達到最高，冬季一般為14℃左右，而夏季最高氣溫則平均達到了37℃左右，一般來說南方的氣溫較為正常，冬季溫差大致在10℃左右，而夏季溫差平均達到了17℃。在客觀的晝夜溫差上表現出來的影響使得鋼筋混凝土結構施工期間的支撐結構荷載傳遞不得不進一步改進支撐方案。由于在一天當中，晝夜溫差的變化導致鋼筋混凝土結構支撐受力情況總體下滑而且十分不穩定，這極有可能引起工程事故的發生，浪費材料，施工工人安全得不到切實保障。

近年來，國內外建筑工程危險事故不斷發生，特別是在鋼筋混凝土結構施工中。2005年西班牙地區就曾因材料暴露溫度熱脹冷縮導致高速公路橋面突然坍塌，這與溫度導致下方土層結構不斷縮小分不開。土層接受溫度的膨脹系數與高速公路系數完全不相一致，溫度傳導不開，導致土層結構受到影響，再加之公路上車輛以及行人的重量對路面形成壓力，久而久之，便有了坍塌事故的發生。而在2011年一年之內，印度一橋發生坍塌，北京寶山寺白河橋也發生了坍塌。這些跡象都表明，在人工制作或是材料選擇上都已經做到了最好，依舊有事故發生，這與相對的溫差變化所導致的鋼筋混凝土結構施工過程影響緊密相連。

3?自我思考

總體來說，由于溫度引起的鋼筋混凝土內部環境應力變化必須通過相對應的時間以及測定來完成影響判斷，這是一個漫長的過程，所以現階段國內對于溫度影響下的鋼筋混凝土結構施工過程研究少之又少。對于長期有效地來實時監控鋼筋混凝土結構施工過程溫度在其中影響與相對應的解決策略還需要更多的一線工程師來完成研究，筆者在此粗略地針對其中出現的部分問題進行探討。由于溫度改變引起的相對線膨脹系數不斷變化，兩種物體之間的溫度傳導始終不能達成一致，導致其中內應力發生改變，從而對鋼筋混凝土結構施工過程產生影響，其帶來的直接后果就是支撐平面不穩定，以點及面，后果是非常可怕的。

對此，我認為應當選取線膨脹系數相近的材料來對其起支撐作用，或者以期達到溫差變化較低的方法。后者尚不能夠使用各種實際操作來完成，前者不僅要在符合支撐系統所應當做到的條件下選擇最合適的材料，同時還應當對已完成工程予以追加監測，分析晝夜溫差在其中可能存在問題并經過研究討論加以策略控制穩定系數，這還需要國內有關方面的大力投入與研究。

參考文獻：

[1]陳永紅，張文瑞.溫度應力對鋼筋混凝土結構影響及構造措施[J].林業科技情報，2006，（02）：35，37.

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