钢筋混凝土结构施工期质量的可靠性控制.pdf

钢筋混凝土结构施工期质量的可靠性控制 乔以东 ， 黄超 ( 1 淮南市房开建筑安装工程有限责任公司， 安徽淮南2 3 2 0 0 0 ； 2 淮南市大纬房地产开发有限公 司， 安徽淮南2 3 2 0 0 0 ) 现浇钢筋混凝土结构的施工， 需要在模板及其支架的支护 下进行， 由于种种不 良因素对这两种不同系统的作用 ， 常常诱 发施工期钢筋混凝土结构质量事故， 且施工期发生的事故在结 构全寿命过程所发生质量事故中占有相当大的比例。 现浇钢筋混凝土结构的施工是结构随时间的增加而逐步 “ 生长” 的过程， 其中任一时刻的施工荷载由部分混凝土结构构 件和模板及其支架组成的临时承载体系来承担。 一方面临时承 载体系中混凝土结构构件尚未达到设计强度 ， 另一方面施工荷 载对混凝土结构构件产生的荷载效应比使用荷载有可能更为 不利， 从而容易造成混凝土结构构件( 甚至整个结构1 发生质量 事故， 如结构性裂缝、 过大的变形甚至倒塌等。 1 施工期结构的可靠性涵义 结构的可靠性定义适用于施工期钢筋混凝土结构， 但由于 施工期钢筋混凝土结构所具有的特点， 以致该定义对施工期钢 筋混凝土结构表现出与正常使用期结构相区别的涵义。 对于结 构可靠性定义中规定的时间、 条件及预期的功能， 就施工期钢 筋混凝土结构来说， 规定的时间是指大大短于设计基准期的施 工期； 规定的条件是指结构的正常设计和正常施工； 预期的功 能是指 ， 在结构施工期费用经济合理的情况下 ， 符合结构在安 全性和正常施工的要求 。 由于结构可靠性定义在施工期的特殊涵义， 施工期结构或 结构构件 的极 限状态可区分为 承载能力极 限状态和正常 施工 极限状态， 承载能力极限状态相应于施工期结构或结构构件的 安全性要求， 正常施工极限状态相应于结构或结构构件在施工 期的正常施工要求。 由于结构或结构构件的施工期和正常使用期时间要求不 同， 施工期要短得多， 因此结构或结构构件的施工荷载及抗力 的统计 目标期、 统计方法等方面均将有别于正常使用期的这些 方面。 2 施工期结构的可靠性分析方法 结构从开始建造到投入使用的施工过程是结构随时间的 增加而逐步“ 生长” 的过程， 在整个施工过程中， 任一时刻结构 的形状 、材料性能以及承受的施工荷载均随时间的变化而变 化， 可称之为“ 时变结构” 。施工期结构分析即以“ 时变结构” 为 研究对象， 分析其结构行为， 这与使用期只考虑荷载作用于最 后形成投入使用的结构分析思想有所不同。 由于前述的结构或结构构件在施工期和正常使用期规定 的条件、 预期的功能及区分的极限状态等方面的相异 ， 导致施 工期结构或结构构件具有不同于正常使用期结构或结构构件 的可靠性分析方法。文献 1 首先建立了施工期钢筋混凝土结 构构件抗力及施工荷载效应的概率模型， 然后基于结构动态可 靠性分析模型， 并结合结构的施工期特点， 提出了考虑施工期 结构各施工阶段功能函数间相关性的可靠性分析方法， 该法考 虑到结构构件的施工是按施工阶段f 支模、 浇筑混凝土、 养护混 凝土及拆模等) 进行的， 因而， 可以将结构构件的动态可靠性分 析视为各施工阶段可靠性分析的集合。 3 施工期结构的可靠性目标水准 为了保证钢筋混凝土结构在施工期的安全， 现行施工规范 规定了结构构件拆除底模时混凝土早期强度应达到的值， 但这 均为确定值， 它们不能体现不同设计状况 、 不同结构形式、 不同 施工方案等情况下施工期结构的可靠度水平， 不能在施工期结 构安全与经济之间寻求最佳的平衡。 按概率意义的量值f 如可靠指标) 度量结构安全可靠程度的 方法 ， 已被公认为较各种定值度量更为科学， 为了保证混凝土 结构正常使用期间的安全可靠 ， 现行标准规定了结构构件设计 时应采用的可靠指标。为了使现行施工规范协调于现行标准， 可以基于现行标准及现行施工规范各 自有关结构构件安全的 规定， 以及文献 5 中确定结构构件可靠性水准的校准法， 提出 用于确定施工期钢筋混凝土结构可靠性水准的校准法； 该法可 基本涵盖影响施工期结构可靠度的各种因素，如设计荷载、 施 工荷载、 支模方案及施工周期等。 4 施工期结构质量的可靠性控制 结构构件的抗力主要受其材料性能、 几何尺寸及计算模式 的精确性等因素影响，其中又以材料性能的质量影响最为显 著。为了使结构构件具有所预期的可靠度 ， 目前的方法是要求 材料性能满足现行标准规定的质量方程式。 明确了现行标准要 ( 下转第 1 3 9页 ) 墨 f 心 室 垦 耋 量 _ f 8 自 缄 圄 I 水 。 污 水 西 L3 9 m 4 d 5 0 m 图 5 求， 也极大地方便了道路两侧地块建筑物污水的就近接入， 大大节约了工程造价。 图 6 是一个典型的 6 0 m宽的路幅的雨污水管线位置布置图。 2 老路改造项目 图 6 污水干管是否宜布置在距道路红线内边 l m 的位置， 需要充分结合道路两侧现状建筑物 的情况再确定。如果老路两侧有现状建筑 物 ， 并且离道路较近 ， 小于 2 m， 则污水管道 就不能再设计在距道路红线 内边 l m的位 置。因为污水管道埋设一般较大， 深挖沟槽 会对建筑物的基础安全有影响。所以在设 计时， 必须以安全为第一考虑， 在满足安全 和使用功能的情况下， 再考虑方便收水、 缩 短预留管长度、 减少预留井数量等。 2 2老路下面没有现状雨污水管道 此情况参照老路改建项 目中新建雨污 水管道情况处理 。 总之， 雨污水管线位置设计必须在满足 排水规范和管线综合规范的前提下， 针对不 同情况， 灵活处理， 以达到适用、 方便、 造价 省 。 参考文献 1 C B 5 0 0 1 4 2 0 0 6 ， 室外排水设计规范 s 北 京 ： 中国计划 出版社 ， 2 0 0 6 2 1 老路下面原来已经埋设过雨污水管道 2 G B 5 0 2 8 9 9 8 ， 城市工程管线综合 规划规范 s 】 _ 对于这种情况 ， 一般设计时， 如果采用老管利用， 则原有位置不变。如设计废 北京： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 8 除老管， 新建雨水和污水管道 ， 建议根据拟改造道路下已建保留和拟建的各种管 3 3 0 6 M S 2 0 1 ， 市政排水管道工程及附属设施 线情况， 以及改建道路的路幅分配， 参照新建项 目酌情处理。但是必须注意的是， s 北京： 中国计划出版社， 2 0 0 7 ( 上接 第 1 2 5页) 求的质量水平后， 设计所预期的结构可靠度就可以通过材料性能的质量控制来保 证 。 基于现行标准方法所验证的材料性能 ，是一个基本不随时间变化的随机变 量， 它已渡过了随时间的增加而变化比较明显的施工期 ， 对处于施工期的材料性 能的质量控制， 则不能按照该法进行。 具有部分强度的混凝土结构和模板及其支架， 共同组成了施工期临时承载体 系， 结构的施工按照由支模 、 浇筑混凝土、 养护混凝土及拆模等施工阶段组成的施 工周期循环进行。这些施工阶段的交替， 须基于一定的结构构件抗力水平。 此抗力 水平可通过相应施工阶段结构材料性能的质量控制来保证。 施工期结构构件的质量水平可以其施工期目标可靠指标 来衡量， 施工期内 z 时刻材料性能 【 ) 的实际质量水平可用其统计特征值均值 ) 和标准差 ) 来 表示， 为了控制施工期材料性能的质量 ， 须建立 B与 t ) 、 盯 ， ( ) 之间的函数关系， 以明确提出施工对 t 时刻材料性 ， ( t ) 的质量要求。 在选用的施工方案下， 并考虑与包括施工荷载、 支模方案和施工周期在内的 众多因素， 文献 1 建立了对施工期结构构件材料性能进行质量控制的“ 动态质量 方程式” 的通式， 它表达为： f ) ， f ) ， JB ) = 0 当结构构件尚处于施工期 ，即其材料性能的变化随时间的增加比较明显时， 对材料性能的质量控制按“ 动态质量方程式” 式进行 ； 当结构构件由施工期跨入使 用期时， 材料性能的变化随时问的增加基本不变， 施工期结构 目标可靠指标口为 使用期结构 目标可靠指标 所替代，则此时试件材料性能的质量控制应按现行 标准规定的“ 质量方程式” 进行， 以检验施工过程中形成的结构对设计质量的符合 程度 “ 动态质量方程式” 的使用 。 应基于一定 的施工荷载水平。对施工荷载水平的控制， 主要是针对在施工各阶段随时间及空间变 异性较大的楼面活荷载的水平控制。 5 结语 钢筋混凝土结构的施工， 绝对安全是不 可能达到的， 但在可接受的概率水平上可以 得到保证， 该水平可以通过可靠性理论的应 用得到。 参考文献 1 巴松涛 钢筋混凝土结构施工期可靠性控制 研究【 M】 大连 ： 大连理工大学 出版社 ， 1 9 9 9 2 杨宗放， 郭正兴 现代模板工程【 M 】 北京： 中 国建筑工业出版社， 1 9 9 5 3 G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2 ， 混凝土结构工程施工质量 验收规范圈 匕 京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 2 4 G B J 6 8 8 4 ， 建筑结构设计统一标准【 s 】 j E 京 ： 中国建筑工业出版社 ， 1 9 8 4 5 余安东， 叶润修 建筑结构的安全性与可靠 性【 M 】 上海科技技术文献出版杜 ， 1 9 8 6