早拆模施工梁板正截面承载力分析与应用

刘凤翰

(南京交通职业技术学院建筑工程学院,南京 211188)

(comparison list ξb)

(unrestricted development of plasticity)

早拆模施工梁板正截面承载力分析与应用

刘凤翰*

(南京交通职业技术学院建筑工程学院,南京 211188)

梁板结构早拆模施工的截面承载力增长与混凝土强度增长关系为非线性关系，且早期承载力计算不宜直接按规范给定的方法进行计算。从限制塑性发展与不限制塑性发展的不同角度，对不同情况下承载力的发展情况进行研究，并对计算结果进行相应的分析，绘制出可直接查用的正截面承载力达设计值比率的曲线图表，可提供早拆模施工技术人员使用，或作相关研究参考。

早拆模, 梁板, 正截面承载力, 实用曲线图表

早拆模施工下，截面承载力与混凝土强度发展关系为非线性关系。本文对正截面承载力在不同的条件下，与混凝土强度发展情况相应的关系进行研究，并给出相应的关系曲线，以供技术人员参考。

研究分限制塑性发展与不限制塑性发展两种情况进行，限制塑性发展与不限制塑性发展的概念参见文献[1]。初步建议，对于一般结构可考虑不限制塑性发展，对于不限制塑性发展情况的限制，将在后续试验研究予以验证。

1 基本计算原理与公式

部分公式及数据的推导与计算，详见文献[1]。

根据规范给出的相关假定与计算简化，经过推导，矩形截面α1，β1系数的计算公式在不限制塑性发展情况下可采用规范给定的公式及数据进行计算。

限制截面混凝土应力塑性发展情况下，对规范给定的应力应变情况，不考虑塑性发展段，仅考虑0-ε0阶段，可推导矩形截面α1，β1系数的计算公式，见式(1)、式(2)(推导过程从略)。根据公式采用matlab进行计算，各相关系数见表1。

(1)

(2)

表1α1,β1系数调整后的计算结果

Table 1 α1,β1 after adjustment coefficient calculation

以下均以混凝土强度等级小于等于C50进行研究，α1t取0.89，β1t取0.75，则限制塑性发展情形时的ξbt经计算，如表2所示,表中同时列出正常正截面设计时的ξb。

表2ξbt的计算结果(对比列出ξb)

Table 2 ξbt calculation results

混凝土梁板结构早拆模龄期为t时，混凝土强度达到设计强度的比率为rt(百分率rt× 100%)，正截面承截力为Mt，设计承载力为Mu(常规均为适筋)，计算时按限制非塑性发展考虑，各系数按前述计算方法确定值取用。

Mt=ηMu

(3)

(4)

(4a)

(4b)

由于早拆模时，混凝土强度低，则较早期必然会出现超筋现象，故计算时需要检验是否超筋。不限制塑性发展情况计算时可加入ξt≤ξb,限制塑性发展时加入ξt≤ξbt的条件限制。

不超筋时，采用以下公式(公式括号内为限制塑性发展时用式，其余为不限制塑性发展时用式)：

(5)

(5a)

(5b)

则rt≥rtb可按式(3)、式(4)计算混凝土强度所达百分比时，梁板正截面承载力Mt、承截力达设计值的比率η。

超筋时，采用以下公式(括号内公式为限制塑性发展时用式，其余为不限制塑性发展时用式)：

当rt

(6)

(7)

因此，当rt≤rtb时，按式(5)、式(6)计算混凝土强度所达百分比时，梁板正截面承载力Mt、承截力达设计值的比率η。

2 正截面承载力随主要参数变化分析

按上述计算原理进行分析计算得出正截面承载能力达设计值比率与混凝土强度增长比率关系(图1)。承载力增长与混凝土强度增长为非线性关系，相对来说，承载力增长速度高于强度增长，采用限制塑性发展条件计算时承载力低于不限制塑性发展。

图1以相对受压区高ξ=0.3进行计算与绘制，混凝土强度初期较低值时，截面承载为超筋状态，即图示直线阶段。混凝土强度达到一定数值，截面承载力为适筋状态，即图示曲线阶段。

图2、图3中各条曲线分别对应不同ξ值情况下的正截面承载力与混凝土强度发展比率间关系曲线。由图可见，ξ值越小的曲线各点斜率越大，曲线越上扬，表明正截面承载力发展更快，因而越易早拆模。结构中，通常板等构件截面ξ值较小，更宜采用早拆模施工。

图1 正截面承载力达设计值比率随混凝土强度增长比率变化情况

图2 限制塑性发展，不同受压区高度正截面承载力变化情况

图3 不限制塑性发展，不同受压区高度正截面承载力变化情况

图4所示为当混凝土强度达设计强度的比率为0.5时，不同相对受压区高度ξ值情况下对应的正截面承载力情况，两根曲线分别相对于限制塑性发展与不限制塑性发展情况。由图可见，相对受压区高度越大，承载力达设计值的比率越小，也表明相对受压区高度越小越宜采用早拆模施工。

图4 正截面承载力达设计值比率随不同受压区高度变化

3 可供施工查用的正截面承载力达设计值比率实用图表

经过对以上公式的使用，制作如下曲线图表(图5—图10)，反映不限制塑性发展时梁板正截面承载力发展比率情况，可供施工人员直接查用。

纵坐标值为正截面承载力发展达设计值比率，横坐标ξ值为相对受压区高度(按式(8)计算)，各条曲线分别为混凝土强度达设计值比率rt所对应的正截面承载力达设计值比率与相对受压区高度的关系曲线。

(8)

图5—图7为考虑不限制塑性发展时，梁板正截面承载力达设计值比率与相对受压区高度关系曲线。分别对应于HPB300，HRB335，HRB400(RRB400)受力筋的情况。

图8-图10为考虑限制塑性发展时，梁板正截面承载力达设计值的比率。分别对应于HPB300，HRB335，HRB400(RRB400)受力筋的情况。

图5 HPB300钢筋，不限制塑性发展，正截面承载力达设计值比率与相对受压区高度关系曲线

各图可以用作施工人员评判正截面承截力达到设计值的比率(可采用插值法查得相应数值。)

图6 HRB335钢筋，不限制塑性发展，正截面承载力达设计值比率与相对受压区高度关系曲线

图7 HRB400、RRB400钢筋，不限制塑性发展，正截面承载力达设计值比率与相对受压区高度关系曲线

图8 HPB300钢筋，限制塑性发展，正截面承载力达设计值比率与相对受压区高度关系曲线

图9 HRB335钢筋，限制塑性发展，正截面承载力达设计值比率与相对受压区高度关系曲线

图10 HRB400,RRB400钢筋，限制塑性发展，正截面承载力达设计值比率与相对受压区高度关系曲线

4 结 语

梁板结构早拆模施工的截面承载力增长与混凝土强度增长关系为非线性关系，且早期承载力计算不宜直接按规范给定的方法进行计算。本文对此进行了相应的研究与分析，结合前期研究成果，制作了相关的图表，分析早拆模梁板结构正截面承载力达设计值比率的关系曲线，并系统地提供了工程使用的实用图表。

[1] 刘凤翰.混凝土结构正截面设计α1和β1系数研究与应用[J].四川建筑科学研究,2012,38(4):55-57.

Liu Fenghan .The concrete structure isα1,β1and the coefficient of cross-section design and application[J]. Building Science Research of Sichuan,2012,38(4):55-57.(in Chinese)

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50010—2010 混凝土结构设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2011.

Ministry of Housing and Urban-Rural Development.GB 50010—2010 of the People’s Republic of China Code for design of concrete structures[S]．Beijing: China Building Industry Press,2011. (in Chinese)

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50204—2002(2011年版)混凝土结构工程施工质量验收规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011.

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China. GB 50204—2002(2011 edition)Code for acceptance of constructional quality of concrete structures.[S].Beijing: China Building Industry Press,2011.(in Chinese)

[4] 张晓亮.混合配筋混凝土梁抗弯性能研究[J].结构工程师,2013,29(3):133-138.

Zhang Xiaoliang.Hybrid reinforced concrete beam flexural behavior study[J].Structural Engineers,2013,29(3):133-138.(in Chinese)

[5] 张良杰．建筑业10项新技术(2010版)之模板及脚手架技术[J]．施工技术，2011，40(3):23-25.

Zhang Liangjie . Formwork and scaffold technology in 2010 edition ten new technologies of buildings[J].Construction Technology, 2011，40(3):23-25.(in Chinese)

[6] 李侠，孙世东，崔荣强，等.多种模板主梁楼板早拆模板施工技术[J].施工技术,2012,375(41):105-107.

Li Xia, Sun Shidong, Cui Rongqiang, et al. Construction of early-dismantling floor formwork with mutiple main beam [J]. Construction Technology,2012,375(41):105-107.(in Chinese)

Analysis and Application of Normal Section Bearing Capacity of Early Dismantling Construction of Beam and Slab

LIU Fenghan*

(College of Civil Engineering and Architecture, Nanjing Communications Institute of Technology, Nanjing 211188, China)

The correlation between carrying capacity and the growth of the strength of concrete beam slab was nonlinear at the early dismantling construction stage, and early bearing capacity calculation should not be directly according to the specification given calculation method. This paper from the limited development of plastic and non plastic development of different angle, conducts the research to the development situation of bearing capacity under different conditions, and the corresponding analysis on the calculation results, draw force curve chart design value ratio of normal section bearing can be directly used, can provide early dismantling construction technical personnel as a reference.

early dismantling, beam and plate, the bearing capacity of normal section, the utility curve

2014-02-13

*联系作者，Email:kx99@qq.com