裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工驗(yàn)算評(píng)析

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2012年3月上第41卷第360期施工技術(shù)

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工驗(yàn)算評(píng)析

CONSTRUCTIONTECHNOLOGY

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工驗(yàn)算評(píng)析

1222

趙勇，王曉鋒，姜波，白生翔

（1.同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，上海200092；2.中國(guó)建筑科學(xué)研究院，北京100013）

［摘要］在總結(jié)和比較了國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工驗(yàn)算規(guī)定的基礎(chǔ)上，根據(jù)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)GB50153—2008的有關(guān)規(guī)定，GB50666—2011中提出了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)一標(biāo)準(zhǔn)》在《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》施工驗(yàn)算規(guī)定。討論了施工規(guī)范GB50666—2011中預(yù)制構(gòu)件制作、預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸與堆放、預(yù)制構(gòu)件安裝與連接等不同階段的荷載取值、計(jì)算模型以及預(yù)制構(gòu)件、臨時(shí)支撐、預(yù)埋吊件的驗(yàn)算方法和驗(yàn)算要求等規(guī)定。通過(guò)算例說(shuō)明了有關(guān)規(guī)定的應(yīng)用。

［關(guān)鍵詞］混凝土；裝配式混凝土結(jié)構(gòu)；預(yù)制混凝土構(gòu)件；臨時(shí)支撐；預(yù)埋吊件；安全系數(shù)［中圖分類號(hào)］TU755

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

［文章編號(hào)］1002-8498（2012）05-0029-06

DiscussiononDesignofPrecastConcreteStructures

DuringConstruction

ZhaoYong1，WangXiaofeng2，JiangBo2，BaiShengxiang2

（1.CollegeofCivilEngineering，TongjiUniversity，Shanghai

2．ChinaAcademyofBuildingResearch，Beijing

200092，China；

100013，China）

Abstract：Asummaryandcomparisonondesignofprecastconcretestructuresduringconstructionspecifiedindifferentstandardsarepresented．BasedonUnifiedstandardforreliabilitydesignforengineeringstructuresGB50153—2008，thespecificationsoncheckingcalculationofprecastconcretestructuresduringdifferentconstructionstagesareproposedinCodeforconstructionofconcretestructuresGB50666—2011.Theloadvalues，calculationmodels，thecheckingmethodandrequirementsforprecastmember，temporarybracing，handlinginsert，andsoon，duringproduction，handling，storage，transportationanderectionarediscussed．SomecalculationexamplesaregiventoexplaintheapplicationofthecodeGB50666—2011．

Keywords：concrete；precastconcretestructures；precastconcretemember；temporarysupports；pre-embeddedhoist；safetyfactor

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)指由預(yù)制混凝土構(gòu)件或部件裝配、連接而成的混凝土結(jié)構(gòu)，其施工過(guò)程主要包括構(gòu)件制作、構(gòu)件運(yùn)輸與堆放、安裝與連接3個(gè)階段

［1］

）中缺少對(duì)施工階段荷載取值的下簡(jiǎn)稱“荷載規(guī)范”

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010—2010［3］規(guī)定，

（以下簡(jiǎn)稱“設(shè)計(jì)規(guī)范”）中鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件的施工階段驗(yàn)算的控制指標(biāo)和計(jì)算方法不夠充分；對(duì)于臨時(shí)支撐鋼構(gòu)件，應(yīng)考慮其重復(fù)使用性、臨時(shí)性、受力復(fù)GB50017—2003雜性等特點(diǎn)，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》

［4］

。施工過(guò)程中的裝配式結(jié)構(gòu)和建好的結(jié)構(gòu)在

受力上會(huì)有較大差別，很多時(shí)候會(huì)處于更不利的受力狀態(tài)，因此需要對(duì)預(yù)制構(gòu)件、預(yù)制構(gòu)件中的配件及臨時(shí)支撐等進(jìn)行專門的施工驗(yàn)算。我國(guó)現(xiàn)行相如《建筑關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在施工驗(yàn)算方面的規(guī)定仍不完善，GB50009—2001結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》

［2］

驗(yàn)算是否能完全適用值得商榷。為此，在現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)結(jié)合國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定和工程經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)基礎(chǔ)上，

針對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)，在《混凝土結(jié)構(gòu)工程施GB50666—2011工規(guī)范》

［1］

（2006年版）（以

（以下簡(jiǎn)稱“施工規(guī)范”）中

［收稿日期］2012-02-13

［基金項(xiàng)目］國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目課題（2011BAJ10B06）［作者簡(jiǎn)介］趙勇，同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院講師，上海市四平路1239號(hào)200092，E-mail：yongzhao@tongji．電話：（021）65980245，edu．cn

［通訊作者］王曉鋒，中國(guó)建筑科學(xué)研究院副研究員，北京市北三環(huán)

30100013，E-mail：wxf77@139．com東路號(hào)

提出較為完整的裝配式結(jié)構(gòu)施工驗(yàn)算規(guī)定。11.1

驗(yàn)算工況和荷載取值預(yù)制構(gòu)件制作1）構(gòu)件脫模起吊

脫模起吊時(shí)，構(gòu)件和模板間

會(huì)產(chǎn)生吸附力，可通過(guò)引入脫模吸附系數(shù)來(lái)考慮，即將構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值乘以脫模吸附系數(shù)作為等效荷載標(biāo)準(zhǔn)值。脫模吸附系數(shù)與構(gòu)件和模具表面狀況有很大關(guān)系，但為簡(jiǎn)化和統(tǒng)一，基于國(guó)內(nèi)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，施工規(guī)范規(guī)定脫模吸附系數(shù)取1.5，同時(shí)還規(guī)定可根據(jù)構(gòu)件和模具表面狀況適當(dāng)增減。復(fù)雜情況的脫模吸附系數(shù)可通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。表1為美

［5］

國(guó)《PCI設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定的一些常用預(yù)制構(gòu)件的脫

且脫模起吊的吊點(diǎn)和后系數(shù)和動(dòng)力系數(shù)取值一致，

期其他施工環(huán)節(jié)吊運(yùn)的吊點(diǎn)相同時(shí)，考慮到混凝土強(qiáng)度隨時(shí)間增長(zhǎng)，顯然脫模起吊是最不利的施工環(huán)對(duì)此，不需要再進(jìn)行后期的吊運(yùn)驗(yàn)算。節(jié)，1http://m.clearvueentertainment.com.3

預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸與堆放1）構(gòu)件運(yùn)輸

預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸除需考慮運(yùn)輸

尚需根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的放路線和運(yùn)輸車輛的要求外，

置方式以及由于構(gòu)件的尺寸和自重限制以及路面條件引起的振動(dòng)效應(yīng)。對(duì)于運(yùn)輸過(guò)程的動(dòng)力系數(shù)，國(guó)內(nèi)外規(guī)范的取值比較統(tǒng)一，除我國(guó)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD62—2004［11］和《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)TB10002.3—2005構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》

［9］

可供參考。模系數(shù)，

表1Table1

美國(guó)《PCI設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的脫模吸附系數(shù)StrippingcoefficientinPCIdesignhandbook

模具表面狀況

構(gòu)件類型

外露骨料，

涂脫模劑

1.21.31.41.5

光滑表面，涂油

1.31.41.61.7

取1.2外，其他標(biāo)

［5］

美國(guó)《PCI設(shè)計(jì)手冊(cè)》還強(qiáng)調(diào)，準(zhǔn)多取1.5。另外，

當(dāng)?shù)缆繁砻�、運(yùn)輸工具等條件偏于不利時(shí)，動(dòng)力系數(shù)可采用更高數(shù)值。經(jīng)綜合考慮，施工規(guī)范對(duì)運(yùn)輸階段的動(dòng)力系數(shù)仍取1.5。

2）構(gòu)件堆放

構(gòu)件堆放時(shí)的支座位置宜與脫

模、吊裝時(shí)的位置一致，當(dāng)不一致時(shí)，應(yīng)根據(jù)堆放條件進(jìn)行驗(yàn)算。在堆放期間，預(yù)制構(gòu)件主要受到自重、預(yù)應(yīng)力以及混凝土收縮徐變的作用；另外，對(duì)于則尚需考慮構(gòu)件截放置室外且有特殊要求的構(gòu)件，

面溫差分布的影響，特別是帶有面磚或石材飾面的構(gòu)件，應(yīng)充分考慮飾面對(duì)混凝土約束的影響。堆放時(shí)如需考慮其他施工荷載不利影響造成的荷載放可考慮1.2的動(dòng)力系數(shù)。大，1.4

預(yù)制構(gòu)件的安裝與連接

預(yù)制構(gòu)件的安裝與連接階段，對(duì)于簡(jiǎn)支受彎構(gòu)如空心板、雙T板、預(yù)制梁等，主要考慮自重的件，

作用；對(duì)于疊合受彎構(gòu)件，則尚需考慮鋼筋混凝土現(xiàn)澆層的自重及澆筑混凝土?xí)r的施工荷載；對(duì)于預(yù)制外墻掛板、預(yù)制柱等豎向圍護(hù)構(gòu)件，則尚需考慮風(fēng)荷載等水平方向的作用。

對(duì)于自重作用，當(dāng)自重為不利作用時(shí)，應(yīng)通過(guò)動(dòng)力系數(shù)考慮由于固定時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和沖擊力效應(yīng)，施工規(guī)范取該系數(shù)為1.2；當(dāng)自重為有利作用時(shí)，如動(dòng)力系數(shù)則應(yīng)取1.0。進(jìn)行抗傾覆或抗滑移驗(yàn)算時(shí)，

在進(jìn)行疊合構(gòu)件驗(yàn)算時(shí)，宜根據(jù)混凝土的實(shí)際當(dāng)采密度和鋼筋的實(shí)際配筋量確定現(xiàn)澆層的自重，

鋼筋混凝土自重可取25kN/m；施用普通混凝土?xí)r，

工活荷載宜按實(shí)際情況計(jì)算，且宜≥1.5kN/m。

帶活動(dòng)側(cè)模且無(wú)槽口、槽邊的平板帶活動(dòng)側(cè)模且有槽口、槽邊的平板有斜槽的板（如T形板、雙T板）有雕飾面的板

2）預(yù)應(yīng)力張拉和放張根據(jù)《工程結(jié)構(gòu)可靠性

［6］

GB50153—2008設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱“統(tǒng)一

），可將預(yù)應(yīng)力視為作用。對(duì)于施加預(yù)應(yīng)力階標(biāo)準(zhǔn)”

段，需要驗(yàn)算預(yù)應(yīng)力構(gòu)件是否會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的預(yù)拉應(yīng)力或預(yù)壓應(yīng)力；同時(shí)，還需要驗(yàn)算由于混凝土徐變是否會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的反拱。工程上一般采用等效荷載法進(jìn)行預(yù)應(yīng)力作用效應(yīng)分析。1.2

預(yù)制構(gòu)件吊運(yùn)

構(gòu)件吊運(yùn)是指將構(gòu)件吊起并放置到指定場(chǎng)地的動(dòng)作，包括預(yù)制構(gòu)件的起吊、運(yùn)輸?shù)踹\(yùn)及現(xiàn)場(chǎng)吊裝等。從構(gòu)件在空中的位置，可把吊運(yùn)分為平吊、直吊和翻轉(zhuǎn)吊等。

施工驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)考慮吊運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)荷載和沖擊力。施工規(guī)范通過(guò)引入動(dòng)力系數(shù)來(lái)考慮該動(dòng)荷載，即將構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值乘以動(dòng)力系數(shù)作為等效荷載標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于吊運(yùn)過(guò)程的動(dòng)力系數(shù)，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的取值并不統(tǒng)一，其中《混凝土結(jié)構(gòu)GB50010—2010、《裝配大板居住建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》

JGJ1—91設(shè)計(jì)和施工規(guī)程》

［7］［3］

的動(dòng)力系數(shù)取1.5，而

［8］

《鋼筋混凝土升板結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GBJ130—90范》TB10002.3—2005

［9］

、

《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)

以及美國(guó)《PCI設(shè)計(jì)手

［5］［10］

冊(cè)》、香港《預(yù)制混凝土施工規(guī)范》的動(dòng)力系數(shù)

則取1.2�？紤]到吊運(yùn)過(guò)程的復(fù)雜性與重要性，并與設(shè)計(jì)規(guī)范統(tǒng)一，施工規(guī)范對(duì)吊運(yùn)階段的動(dòng)力系數(shù)取1.5；當(dāng)有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)，動(dòng)力系數(shù)可根據(jù)實(shí)際受力情況適當(dāng)增減。應(yīng)當(dāng)注意，脫模與吊運(yùn)不會(huì)同時(shí)發(fā)生，故吸附系數(shù)和動(dòng)力系數(shù)不需連乘。如脫模吸附

預(yù)制外墻掛板承受的水平作用主要為風(fēng)荷載，風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可按荷載規(guī)范的有關(guān)規(guī)定確定，此時(shí)風(fēng)

壓可按10年一遇采用，且應(yīng)≥0.20kN/m。對(duì)于預(yù)制

柱的臨時(shí)支撐，需要考慮混凝土澆筑或不均勻堆載等因素產(chǎn)生的附加水平荷載，可按施工規(guī)范附錄A對(duì)模

板支架驗(yàn)算的荷載規(guī)定，即附加水平力可取施工時(shí)作用在預(yù)制柱上的豎向荷載的2%（可不考慮施工活荷載），且該荷載應(yīng)作用在預(yù)制柱頂端。2

驗(yàn)算基本要求

對(duì)施工階段的驗(yàn)算內(nèi)容，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)4.2.1條規(guī)定，施工階段屬于短暫設(shè)計(jì)狀況，應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)；4.3.1條規(guī)定，可根據(jù)需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)；4.1.2條對(duì)這兩種極限狀態(tài)均要求提出明確的標(biāo)志或限值。對(duì)于施工階段的驗(yàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)1.0.3條規(guī)定：“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)宜算方法，

采用概率理論為基礎(chǔ)，以分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法；當(dāng)缺乏統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可根據(jù)可靠的工程經(jīng)驗(yàn)或必要的試驗(yàn)研究進(jìn)行，也可采。用容許應(yīng)力或單一安全系數(shù)等經(jīng)驗(yàn)方法進(jìn)行”

裝配式結(jié)構(gòu)施工驗(yàn)算中，由于缺少施工階段荷缺少采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的依載的統(tǒng)計(jì)資料，

據(jù)：對(duì)于臨時(shí)支撐，往往需要重復(fù)使用，其設(shè)計(jì)控制水平與永久結(jié)構(gòu)構(gòu)件有區(qū)別；對(duì)于形狀復(fù)雜的商品預(yù)埋吊件，其承載能力需要通過(guò)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得到，難以采用現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算模式；對(duì)工具式配件或設(shè)備，如預(yù)埋吊件、吊索、吊車等，設(shè)計(jì)中主要采用施工規(guī)范對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)安全系數(shù)法。因此，

包括預(yù)制構(gòu)件、預(yù)埋吊件、臨時(shí)支撐的施工驗(yàn)算，

等，采用容許應(yīng)力法或安全系數(shù)法，對(duì)工程應(yīng)用可能更為簡(jiǎn)單、可靠。2.1

預(yù)制構(gòu)件施工驗(yàn)算

并施工階段的預(yù)制構(gòu)件主要承受自重的作用，將自重標(biāo)準(zhǔn)值乘以脫模吸附系數(shù)或動(dòng)力系數(shù)得到以考慮脫模、振動(dòng)等不利影響。等效荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，

對(duì)預(yù)制構(gòu)件的施工驗(yàn)算，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行規(guī)范大多要求在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下驗(yàn)算混凝土應(yīng)力，具體要求如表2所示。采用應(yīng)力驗(yàn)算方法，既可控制裂縫又可起到保證安全的作用。

由表2可以看到，對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，大多數(shù)規(guī)范是不允許其開裂的，且對(duì)預(yù)應(yīng)力施加時(shí)的要

表2

Table2

規(guī)范

我國(guó)規(guī)范GB50010—2010［3］我國(guó)規(guī)范JTGD62—2004［11］英國(guó)規(guī)范BS5400—4［12］

求和其他工況有所區(qū)別；對(duì)于普通鋼筋混凝土構(gòu)件，除一些特殊情況外，如脫模起吊時(shí)或建筑要求較高的外墻掛板等，則大多是可以開裂的。結(jié)合國(guó)并考慮國(guó)內(nèi)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，施工內(nèi)外的規(guī)范要求，規(guī)范的規(guī)定如下。

1）鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件正截面邊應(yīng)滿足：緣的混凝土法向壓應(yīng)力，

σcc≤0.8f'ck

（1）

式中：σcc為各施工環(huán)節(jié)在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下產(chǎn)可按毛截生的構(gòu)件正截面邊緣混凝土法向壓應(yīng)力，面計(jì)算；f'ck為與各施工環(huán)節(jié)的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

2）鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件正截面邊宜滿足下式要求：緣的混凝土法向拉應(yīng)力，

σct≤1.0f'tk

（2）

式中：σct為各施工環(huán)節(jié)在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下產(chǎn)生的構(gòu)件正截面邊緣混凝土法向拉應(yīng)力，可按毛截面計(jì)算；f'tk為與各施工環(huán)節(jié)的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度相應(yīng)的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

3）對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的端部正截面邊緣的混凝土法向拉應(yīng)力可適當(dāng)放松，但應(yīng)≤1.2f'tk。

4）對(duì)施工過(guò)程中允許出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土構(gòu)件，其正截面邊緣混凝土法向拉應(yīng)力限值可適當(dāng)放松，但開裂截面處受拉鋼筋的應(yīng)力應(yīng)滿足下式要求：

σs≤0.7fyk

（3）

式中：σs為各施工環(huán)節(jié)在荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下產(chǎn)生的構(gòu)件受拉鋼筋應(yīng)力，應(yīng)按開裂截面計(jì)算；fyk為受拉鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

對(duì)于不允許開裂的情況，施工規(guī)范的上述規(guī)定與設(shè)計(jì)規(guī)范有一定區(qū)別。在設(shè)計(jì)規(guī)范中，第10.1.11條控制的是預(yù)拉區(qū)和預(yù)壓區(qū)的應(yīng)力，其目的在于控制預(yù)加應(yīng)力不過(guò)大，且設(shè)計(jì)規(guī)范第10.1.12條還要求在允許出現(xiàn)拉應(yīng)力的預(yù)拉區(qū)配置配筋率≥0.15%的受拉鋼筋。施工規(guī)范是對(duì)整個(gè)施

國(guó)內(nèi)外規(guī)范對(duì)預(yù)制構(gòu)件的施工驗(yàn)算要求

Constructioncheckingrequirementsforprecastelementincodes

鋼筋混凝土構(gòu)件

預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件

混凝土受壓應(yīng)力

≤0.80f'ck（預(yù)壓區(qū)）≤0.70f'ck（預(yù)壓區(qū)）≤0.75f'ck（施加預(yù)應(yīng)力時(shí)）

≤0.80f'ck（其他）

混凝土受拉應(yīng)力≤f'tk（預(yù)拉區(qū)）≤1.15f'tk（預(yù)拉區(qū)）≤1MPa（施加預(yù)應(yīng)力時(shí)）

≤0.60f'tk（其他）

≤0.60f'tk

≤1.5f'tk（施加預(yù)應(yīng)力時(shí)）

≤f'tk（其他）

混凝土受壓應(yīng)力

—≤0.80f'ck

—

混凝土受拉應(yīng)力—

允許開裂σs≤0.75fyk

—

美國(guó)規(guī)范ACI318—08［13］

［5］

《PCI設(shè)計(jì)手冊(cè)》美國(guó)

——

允許開裂≤f'tk（脫模時(shí)）允許開裂（其他）

≤0.70f'ck≤0.80f'ck

工過(guò)程的控制要求，控制的是各施工環(huán)節(jié)截面的最大壓應(yīng)力和最大拉應(yīng)力。對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件，試對(duì)于配置500MPa及以下級(jí)別鋼筋，當(dāng)驗(yàn)研究表明，

受拉鋼筋應(yīng)力σs≤0.7fyk時(shí)，短期裂縫寬度不會(huì)過(guò)大，且承載力安全仍有保證。σs應(yīng)按開裂截面計(jì)算，對(duì)于規(guī)則的截面，可采用設(shè)計(jì)規(guī)范第7.1.4條的簡(jiǎn)對(duì)復(fù)雜截面可按設(shè)計(jì)規(guī)范第化公式進(jìn)行計(jì)算，

7.1.3條規(guī)定的正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算平截面基本假定進(jìn)行計(jì)算，即①截面應(yīng)變保持平面；②受壓區(qū)混凝土的法向應(yīng)力圖取為三角形；③不考慮受拉區(qū)混凝土的抗拉強(qiáng)度。2.2

預(yù)埋吊件、臨時(shí)支撐驗(yàn)算

我國(guó)傳統(tǒng)使用的預(yù)埋吊件是用熱軋光圓鋼筋其設(shè)計(jì)也采用類似安全系加工而成的吊鉤和吊環(huán)，

數(shù)法的方法。設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，在構(gòu)件的自重標(biāo)準(zhǔn)值當(dāng)采用HPB300熱軋光圓鋼筋時(shí)，每個(gè)吊環(huán)按2下，

個(gè)截面計(jì)算的吊環(huán)應(yīng)力應(yīng)≤65MPa，即相應(yīng)的施工安全系數(shù)為4.6。實(shí)際上，施工安全系數(shù)的取值需要考慮較多的因素，包括構(gòu)件自重荷載分項(xiàng)系數(shù)、鋼筋彎折后的應(yīng)力集中對(duì)強(qiáng)度的折減、動(dòng)力系數(shù)、鋼絲繩角度影響、臨時(shí)結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)、臨時(shí)支撐因此其安全系數(shù)比按持久性設(shè)計(jì)的重復(fù)使用性等，的結(jié)構(gòu)大。

參考國(guó)外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)全系數(shù)法進(jìn)行設(shè)計(jì)：

KcSc≤Rc

（4）

式中：Kc為施工安全系數(shù)，臨時(shí)支撐取2，臨時(shí)支撐的連接件、預(yù)制構(gòu)件中用于連接臨時(shí)支撐的預(yù)埋件取3，普通預(yù)埋吊件取4，多用途的預(yù)埋吊件取5；當(dāng)Kc可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增減；Sc為有可靠經(jīng)驗(yàn)時(shí)，

施工階段荷載標(biāo)準(zhǔn)組合作用下的效應(yīng)值；Rc為按材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算或根據(jù)試驗(yàn)確定的預(yù)埋吊件、臨時(shí)支撐的承載力。3

預(yù)制構(gòu)件的驗(yàn)算

對(duì)于水平構(gòu)件，大多采用平躺方式制作，其最不利的荷載工況可能是脫模起吊，而對(duì)于疊合構(gòu)件，當(dāng)沒(méi)有設(shè)置豎向臨時(shí)支撐時(shí)，其最不利的荷載還可能出現(xiàn)在澆筑混凝土?xí)r。對(duì)于豎向構(gòu)件，有些也采用平躺方式制作，如預(yù)制樁、預(yù)制框架柱等，也可能采用水平方式吊運(yùn)和運(yùn)輸，即施工階段的受力與其作為正式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力狀態(tài)完全不同，此種情況下構(gòu)件的配筋可能由施工階段控制，特別是類似于預(yù)制樁那樣的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。為通過(guò)施工驗(yàn)算，加而通過(guò)調(diào)整大構(gòu)件的截面和配筋是最直接的方式，

［5］

吊點(diǎn)的位置、數(shù)量以及吊運(yùn)形式則是較為經(jīng)濟(jì)的方式。對(duì)于柱、墻板等豎向構(gòu)件，安裝后大多會(huì)及時(shí)作用在構(gòu)件上的水平荷載相對(duì)于構(gòu)安裝臨時(shí)支撐，

件的自重是比較小的，對(duì)此種施工狀態(tài)只需對(duì)支墊和臨時(shí)支撐進(jìn)行驗(yàn)算即可。

預(yù)制構(gòu)架吊運(yùn)應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的形狀以及現(xiàn)場(chǎng)的吊運(yùn)條件來(lái)確定吊運(yùn)方案，可采用多線機(jī)械設(shè)備、

吊運(yùn)、多臺(tái)起重機(jī)、多個(gè)滾動(dòng)裝置、多個(gè)分配梁等方式。由于吊運(yùn)方式會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件吊運(yùn)的受力有很大影響，吊運(yùn)驗(yàn)算的計(jì)算模型必須與吊運(yùn)方案保持一致。預(yù)制構(gòu)件在吊運(yùn)階段的受力大多可采用“點(diǎn)支撐”的模型計(jì)算，對(duì)于梁、柱、樁等構(gòu)件可以采用簡(jiǎn)支梁或連續(xù)梁模型，而對(duì)于樓板或墻板則可采用應(yīng)按等代梁模型。采用等代梁計(jì)算樓板或墻板時(shí)，縱、橫2個(gè)方向分別計(jì)算，且均應(yīng)考慮全部荷載的作用；等代梁寬可取支點(diǎn)兩側(cè)半跨之和或支點(diǎn)到板邊且不宜大于板厚的緣的距離與一側(cè)半跨之和，15倍［5］。3.1

算例1

某實(shí)心鋼筋混凝土平板長(zhǎng)b=4800mm，寬a=2500mm，厚t=200mm，采用4點(diǎn)水平起吊。為使參吊點(diǎn)處板面的負(fù)彎矩與吊點(diǎn)間正彎矩大致相等，

［5］

考美國(guó)《PCI設(shè)計(jì)手冊(cè)》，確定吊點(diǎn)位置如圖1所

和我國(guó)的工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)嚴(yán)格要求該平板不得開裂。脫模前，示。脫模時(shí)，

經(jīng)測(cè)試知道同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土立方體試塊抗壓強(qiáng)度為18.5MPa。驗(yàn)算是否可以脫模起吊

。

預(yù)埋吊件、臨時(shí)支撐的施工驗(yàn)算，施工規(guī)范采用安

圖1Fig．1

算例1的4點(diǎn)水平起吊外墻板

4pointsliftingforpanelinexample1

解

－63

鋼筋混凝土容重取25×10N/mm，脫模

吸附系數(shù)取1.5，則等效均布荷載qe為：

qe=200×25×10－6×1.5=7.5×10－3（N/mm2）。由于0.5a=0.5×2500=1250（mm）＜15t=15×200=3000（mm），取計(jì)算寬度為0.5a，最大的彎矩為

+－Mmax=Mmax=

×a×22

qe×（0.207b）

=0.0107qeab2。

因此，板面最大拉應(yīng)力σct，max為：

2012No．360

+Mmax

趙勇等：裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工驗(yàn)算評(píng)析33

σct，max

at/12

=0.1284qe

()

以避免由于系統(tǒng)應(yīng)能夠承受預(yù)制樓板的重力荷載，

荷載不平衡而造成預(yù)制梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)、側(cè)翻。對(duì)多層

0.1284×7.5×10－3×0.555（MPa）。

(4800

200)

整個(gè)結(jié)構(gòu)的整體性較樓板系統(tǒng)未形成整體剛度前，

差，支撐系統(tǒng)應(yīng)能確保避免意外荷載造成的結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌。4.2

豎向構(gòu)件的臨時(shí)支撐

包括自重在內(nèi)的豎向豎向構(gòu)件在安裝就位后，

荷載可以傳遞到下層的支撐結(jié)構(gòu)上，施工驗(yàn)算需考慮的是風(fēng)荷載以及結(jié)構(gòu)施工所可能產(chǎn)生的附加水平荷載。臨時(shí)斜撐是豎向構(gòu)件最常用的臨時(shí)固定措施。連接臨時(shí)斜撐后，采用經(jīng)緯儀或吊線確定柱子的水平標(biāo)高和垂直度偏差，并通過(guò)臨時(shí)斜撐上的微調(diào)裝置進(jìn)行調(diào)整。

對(duì)于預(yù)制墻板，臨時(shí)斜撐一般安放在其背面且一般≥2道，對(duì)于寬度比較小的墻板也可只設(shè)置1道斜撐。當(dāng)墻板底部沒(méi)有水平約束時(shí)，墻板的每道下部支撐可做臨時(shí)支撐包括上部斜撐和下部支撐，

成水平支撐或斜向支撐。臨時(shí)支撐與柱、墻板及樓板一般做成鉸接，可通過(guò)預(yù)埋件進(jìn)行連接。對(duì)于預(yù)制柱，由于其底部縱向鋼筋可以起到水平約束的作因此其支撐主要以斜撐為主。柱子的斜撐最少用，

且要設(shè)置在2個(gè)相鄰的側(cè)面上。當(dāng)也要設(shè)置2道，

有條件時(shí)，中柱或邊柱也可在柱的4個(gè)側(cè)面或3個(gè)側(cè)面設(shè)置支撐。考慮到臨時(shí)斜撐主要承受的是水平荷載，為充分發(fā)揮其能力，對(duì)上部的斜撐，其支撐點(diǎn)距離板構(gòu)件底部的距離不宜小于構(gòu)件高的2/3。4.3

算例3

北京某30層（高90m）辦公樓建筑采用預(yù)制復(fù)長(zhǎng)為3900mm，高為3300mm。預(yù)制合保溫外墻板，

墻板總厚為250mm，其中輕質(zhì)保溫厚度為60mm。采用臨時(shí)支撐產(chǎn)品，根據(jù)廠家提供的產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè)，擬選用的臨時(shí)斜撐承載力標(biāo)準(zhǔn)值為24kN，臨時(shí)水平支撐承載力標(biāo)準(zhǔn)值為12kN（見(jiàn)圖2）。試驗(yàn)算臨時(shí)支撐是否滿足要求

。

對(duì)于f'按規(guī)范GB50010—2010中表cu=18.5MPa，4.1.3-2插值可得相應(yīng)的f'則有σct，tk=1.46MPa，max＜f'tk，滿足施工規(guī)范的要求，可以脫模起吊。3.2

算例2

某方形鋼筋混凝土預(yù)制樁總長(zhǎng)為20.65m，截面為400mm×400mm�；炷翉�(qiáng)度等級(jí)為C30。試確定該預(yù)制樁的運(yùn)輸及吊立方案，并確定相應(yīng)的配筋量。

解

樁在運(yùn)輸過(guò)程中的受力狀態(tài)與梁相同，一

而在打樁架下豎起時(shí)，則按1點(diǎn)吊般設(shè)置2個(gè)支點(diǎn)，

立。支點(diǎn)的設(shè)置也是使樁身在自重下產(chǎn)生的正、負(fù)彎矩相等，其中2個(gè)支點(diǎn)的最大彎矩Mk=0.0214ql，1個(gè)支點(diǎn)的最大彎矩Mk=0.0429ql。1個(gè)支點(diǎn)的彎矩比2個(gè)支點(diǎn)的要大，顯然，因此，只需進(jìn)行樁的翻轉(zhuǎn)吊立驗(yàn)算，并取相應(yīng)的動(dòng)力系數(shù)為1.5。

h0=400－35=365（mm），

Mk=0.0429×0.4×0.4×25×20.652=

73.17（kN·m），σs，lim=0.7fyk=280（MPa），

As≥

1.5Mk

0.87σs，hlim0

1.5×73.17×10

=1234（mm2）。

0.87×280×365

預(yù)制樁內(nèi)每側(cè)配置2?22+1?25（As=1251mm）即可。4

臨時(shí)支撐的驗(yàn)算

采取臨時(shí)固定措施有利于保證預(yù)制構(gòu)件的穩(wěn)定和裝配施工精度，臨時(shí)支撐是最主要的臨時(shí)固定措施，應(yīng)進(jìn)行必要的施工驗(yàn)算。4.1

水平構(gòu)件的臨時(shí)支撐

在裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)中，水平預(yù)制梁、板大多采用疊合構(gòu)件，預(yù)制構(gòu)件承受的施工荷載比較當(dāng)豎向支撐構(gòu)件無(wú)法滿足施工支撐要求，或者大，

預(yù)制構(gòu)件自身不能承受施工荷載時(shí)，需要在水平構(gòu)件下方設(shè)置臨時(shí)豎向支撐、在預(yù)制構(gòu)件兩端設(shè)置臨時(shí)牛腿或臨時(shí)支撐次梁等。施工規(guī)范要求每個(gè)預(yù)制構(gòu)件的臨時(shí)支撐宜≥2道，水平構(gòu)件的臨時(shí)支撐道數(shù)指的是立桿數(shù)。臨時(shí)支撐頂部標(biāo)高應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，并應(yīng)考慮支撐系統(tǒng)自身在施工荷載作用下的變形。在預(yù)制梁與預(yù)制板形成整體剛度前，支撐

圖2

Fig．2

算例3預(yù)制外墻臨時(shí)板支撐

Temporarybracingforwallpanelinexample3

34施工技術(shù)第41卷

解預(yù)制外墻板吊裝就位后，需要在墻的背面安2

因此，可選擇?14（As1=154mm）鋼筋作為吊筋。

裝臨時(shí)支撐以抵抗風(fēng)荷載或其他施工荷載的作用。預(yù)制外墻板的臨時(shí)支撐共設(shè)置2道，每道包括上部的臨時(shí)斜撐以及底部的水平支撐各1道（見(jiàn)圖2）。

根據(jù)荷載規(guī)范，按外圍護(hù)結(jié)構(gòu)確定預(yù)制外墻板的風(fēng)荷載，取風(fēng)荷載重現(xiàn)期為10年，相應(yīng)的風(fēng)壓w0=0.30kN/m2，按最不利的情況考慮（90m高），則有βgz=1.62，μz=1.62，μs1=1.3，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：wk=βgzμs1μzw0=

1.62×1.3×1.62×0.30=1.02（kN/m2）。因此，上部臨時(shí)斜撐的軸力標(biāo)準(zhǔn)值為：T1k

1.02×3.9×3.3×3.3/2

=8.58（kN）。=

2×2.2×cos55°

T2k=1.02×3.9×3.3/2－8.58×cos55°=1.64（kN）。

對(duì)于上部的臨時(shí)斜撐，其施工安全系數(shù)為24/8.58=2.8，對(duì)于下部的臨時(shí)支撐，其施工安全系數(shù)為12/1.64=7.3，均＞2.0，滿足施工規(guī)范的要求。5

預(yù)埋吊件的驗(yàn)算

預(yù)埋吊件是指在混凝土澆筑成型前埋入預(yù)制構(gòu)件內(nèi)用于吊裝連接的金屬件。吊環(huán)是我國(guó)傳統(tǒng)使用的預(yù)埋吊件，在設(shè)計(jì)規(guī)范中有詳細(xì)的設(shè)計(jì)要由于用熱軋光圓鋼筋制作求。在實(shí)際工程應(yīng)用中，

的吊環(huán)設(shè)計(jì)強(qiáng)度低、錨固長(zhǎng)度長(zhǎng)，故耗材較多，經(jīng)濟(jì)性差，且當(dāng)構(gòu)件安裝就位后，需將吊環(huán)外露部分切割掉，影響有高品質(zhì)要求的預(yù)制件外觀質(zhì)量和耐久性。國(guó)外很少采用熱軋光圓鋼筋吊環(huán)，而主要采用螺紋埋件以及專高強(qiáng)鋼絲繩或預(yù)應(yīng)力鋼絞線吊環(huán)、

用預(yù)埋件產(chǎn)品等。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)也有工程開始采用其形式有內(nèi)埋式螺母、內(nèi)埋式吊桿專用預(yù)埋吊件，

或預(yù)留吊裝孔等，并采用配套的專用吊具實(shí)現(xiàn)吊實(shí)際承載力計(jì)算裝。專用預(yù)埋吊件構(gòu)造比較復(fù)雜，

缺少相關(guān)公式作為依據(jù)，需要通過(guò)試驗(yàn)加以統(tǒng)計(jì)確目前我國(guó)缺乏專用預(yù)埋吊件性能的檢驗(yàn)定。但是，

標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)置專用預(yù)埋吊件時(shí)，預(yù)埋吊件到構(gòu)件邊緣最小距離、預(yù)埋吊件的中心最小間距、預(yù)埋吊件的固定方式、吊件周圍的附加鋼筋以及起吊時(shí)混凝土的最小強(qiáng)度應(yīng)嚴(yán)格遵守產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)的要求。

算例4

算例1的預(yù)制構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值為

60kN，構(gòu)件上共設(shè)有4個(gè)吊點(diǎn)。

吊環(huán)采用HPB300鋼筋制作。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，應(yīng)按3個(gè)吊環(huán)進(jìn)行計(jì)算，因此，制作吊環(huán)的單根鋼筋面積為：

As1≥

60×1000

=154（mm2）。

3×2×65

08SJ110—查標(biāo)準(zhǔn)圖集《預(yù)制混凝土外墻掛板》

208SG333［14］附錄中預(yù)埋件的相關(guān)技術(shù)資料，選擇螺紋提升繩套作為預(yù)埋吊件和配套的吊具。構(gòu)件上共設(shè)有4個(gè)預(yù)埋吊件，每個(gè)吊件的載荷為15kN，因此選用的規(guī)格M16的提升繩套埋件載荷為16kN，安全系數(shù)為4。6

結(jié)語(yǔ)

施工驗(yàn)算是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是確定施工方案的重要依據(jù)。施工規(guī)范從驗(yàn)算工況、施工荷載、驗(yàn)算方法、驗(yàn)算要求等方面對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)的施工驗(yàn)算提出了較為完整的規(guī)定。根據(jù)現(xiàn)有情況和工程經(jīng)驗(yàn)，仍有一些問(wèn)題，如預(yù)埋復(fù)雜預(yù)制構(gòu)件的吊件產(chǎn)品受力性能試驗(yàn)檢驗(yàn)方法、

施工驗(yàn)算、裝配式結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工荷載的差異值得進(jìn)一步研究，并在今后的規(guī)范修訂中作出等，補(bǔ)充規(guī)定。

參考文獻(xiàn)：

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（2006年版）［S］．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006．

［3］中國(guó)建筑科學(xué)研究院．GB50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

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