谈如何根据结构受力情况进行施工

张 晶 亮

(山西建筑工程(集团)总公司，山西 太原 030002)

谈如何根据结构受力情况进行施工

张 晶 亮

(山西建筑工程(集团)总公司，山西 太原 030002)

针对设计中未考虑施工时的荷载、顺序、工艺等时，在施工过程中易对结构增加应力或产生与设计受力变形不同的情况，提出应当在施工中充分考虑设计受力变形情况，并采取相应措施及合理的施工工艺，以确保工程质量。

设计，受力情况，措施，施工工艺

0 引言

结构施工完成后达到合格标准的要求包括，安全与使用功能要符合要求，观感质量要符合要求。所以结构需要满足各种荷载作用下所引起的内力以及变形量不超过限值，使其具备足够的承载能力和正常的使用要求，结构的几何尺寸与设计建筑造型之间的偏差也在允许范围内。

那么，对于工程质量来说，施工过程控制尤为重要，且不单单是按照设计和规范进行过程质量控制，还应多一层对结构本身的再深层次认识，即对设计承载能力、受力方式、设计功能、设计意图、设计愿景完全理解，甚至对设计合理性应提出质疑。然后，在施工前，再针对每一分项工程、每一部位、每一构件的施工工艺详加斟酌，明确提出应特别注意的地方，尤其是涉及施工时实时受力和变形与工程完成时不一样的情况。

1 施工过程中的受力与设计存在着不同

对一般工程而言，设计人员往往只进行建筑物使用期间的结构受力和变形计算，很少考虑施工过程中结构的受力变形情况，缺少对在施工过程中产生的附加应力和荷载的计算分析。设计所考虑的和施工过程中实际的荷载、受力特点是有区别的。施工中的“时间和路径效应”对结构施工过程中和完成时的受力状态和几何变形存在影响，近年来，发生很多大跨结构垮塌情况，很多高支撑、大跨度、大荷载、异形结构、空间三维整体受力结构等结构复杂的垮塌事故多数都是在施工过程中发生的。

然而，设计在先施工在后，让设计人员在设计之初结合施工方案进行受力分析和计算是比较困难的，只能凭经验虚拟施工过程，加以适当考虑。所以，施工阶段结构的受力计算和分析显得尤为重要和必然，施工人员应具备这种能力，编制施工方案时必须考虑结构受力情况，经过验算和分析在验证结构安全性的同时，选择和确定合理的施工方案。

2 施工时要考虑设计受力的几种情形

一般需要施工时考虑设计受力和变形的，也是指在施工过程中会产生与设计受力不同甚至完全相反的情形，这种受力是随着施工进展动态变化的。列举如下几种情况加以分析：

1)混凝土结构施工中，常见的有以下几种情况：预制钢筋混凝土构件的制作、堆放、支撑、吊装、就位过程中的受力是不断变化的；简支梁、连续梁或刚构、悬臂构件混凝土浇筑时的浇筑顺序，支撑架和模板拆除的先后顺序与设计受力及变形的关系。

上层结构施工荷载对下层结构的影响；大跨度、高支模、厚重构件施工时的支撑措施与下部结构承载能力的关系。

大型悬挑结构支座锚固范围内，平衡反悬挑力的上部结构压重施工与悬挑结构支撑拆除的先后顺序。

抵抗混凝土终凝前沉降变形和收缩徐变(设计成型即终凝后由此产生的应力大幅减小)应采取的施工措施，如薄壁构件与厚重结构连接处混凝土的浇筑方法。

2)对于钢结构等其他结构。大跨度和异形钢结构、索、膜、壳等结构中，利用空间三维整体受力的结构体系施工时的方案是否在设计受力和变形要求范围内。

加工、运输、吊装、焊接、安装过程中的应力控制。

组合结构体系中，各种结构受力形式在施工过程中应注意的问题。

综合预应力结构中施加预应力的顺序、方法、时间、应力控制等，预应力与结构强度、刚度、稳定性的合理控制。

3 细化施工工艺使施工时受力情况接近设计

对于上述各种情形应注意以下问题：

1)预制钢筋混凝土构件的制作、堆放、支撑时，应与构件参与结构受力后的上下方向一致，并且除在两(多点)重心处下部设置支点外应增设支点，如在设计支座处和因重心下支撑导致弯矩加大的其他部位，吊点应与支撑点相同(该部位可承受一定的负弯矩)，注意吊绳与构件角度防止由此加大偏心力矩或者产生力偶。

2)现浇构件，混凝土浇筑时，支撑体系和地基、简支梁全部承受正弯矩，跨中弯矩最大，混凝土浇筑时和支撑架、模板拆除顺序为了满足支撑架的承力顺序和构件相对跨度的由小变大，保证施工时与设计受力情况相同，防止构件上部产生裂缝，如果条件允许的情况下，均应从中部向支座对称进行。

连续梁和连续刚构为刚性节点，跨中为正弯矩，支座处承受负弯矩，设计一般都增设负弯矩筋抵抗受力，对支架来说，只承受从上到下传来的正弯矩荷载，因此，支架和模板拆除顺序也是从跨中依次对称向支座进行；如果先拆除支座处支撑，那么，梁在支座处本应承受负弯矩而突然变为正弯矩，在钢筋构造上如果考虑不周未加设计，是容易在此处产生裂缝。混凝土浇筑时，也应由跨中向两侧对称进行，如果节点处混凝土强度等级与横向构件不同，应先将节点浇筑完成，但应保证前后浇筑应在混凝土初凝前完成，不产生接缝。

悬臂构件施工时，混凝土浇筑和支撑拆除顺序均应从悬臂端向支座处进行。

上述几种情况支架体系地基须为刚性(半刚性)地基，变形量要控制在允许范围内。

3)多层结构施工时，一般应满足上层结构混凝土浇筑完成后方可拆除下层结构的支撑体系。如果遇到特殊情况，比如下层结构比较单薄，承载能力有限，或者遇到上层为大跨度、高支模、厚重构件等施工荷载较大时，下层结构必须进行承载能力、抗变形能力验算，混凝土的抗冲切验算，如不满足要求，需在下层构件底部竖向力传递的相同位置增加支撑。

大跨度井字梁结构施工时，主支座在周边，可以理解为四周铰接(或刚接)的简支(或刚构)结构，其支撑体系的拆除应从跨中向四周放射依次进行。

4)大型悬挑结构，其支座的锚固范围，水平锚固筋一般在墙柱内，必须等上一层次的墙柱施工完成，即平衡反悬挑力的上部压重结构施工完成后，方可拆除悬挑结构支撑，防止反撬。

5)混凝土终凝前存在一定幅度的沉降和收缩徐变(设计成型即终凝后由此产生的应力大幅减小)，比如较为厚重的墙柱与薄壁的板相接并同时浇筑时，竖向构件浇筑完成后立即浇筑水平薄壁构件，由于厚重结构的沉降变形和收缩变形较大，在凝固的过程中会在交接处产生裂缝。为避免和降低裂缝产生，如果墙柱与板同时浇筑，浇筑时需待厚重构件完成一定时段的沉降收缩变形，这个时段最好掌握在混凝土即将初凝前进行。如果难以保证时间，设计和施工工艺允许分开浇筑时，尽可能采用分开浇筑的方法。

6)大跨度和异形钢结构、索、膜、壳等结构中，利用空间三维整体受力的结构体系施工时，施工方案一般分为整体吊装、散件高空拼装、分单元(体系)地面散拼后高空安装或其他安装方法几种情况。如大型钢结构屋盖，采取的施工方法不同，其施工过程中受力变形的控制侧重点不同。如果是整体吊装，必须考虑吊点位置是否能够承载集中荷载，计算设计受力与施工受力正负差值是否超出构件强度、刚度承载能力，另外，还应考虑整个体系的整体空中吊装稳定性；如果是高空散拼，则需考虑栓接和焊接应力叠加对屋跨结构变形的影响，对薄弱构件承载力和变形的影响；如果是分单元(体系)地面散拼后高空安装，则应综合考虑上述两种情况，各参数是否在设计受力和变形要求范围内，同时，施工时还要进行应力和变形监测，防止突发情况发生。

另外，在构件的加工、运输、吊装、焊接、安装过程中均应采取应力控制。

组合结构体系中，比如伞状索塔和膜、壳组合型的建筑物，膜、壳主要承受表面张力，拉索主要承受轴心拉力，边柱(桩、锚定)抗拔(抗弯、抗剪)、中柱抗压，其他梁板结构按正常受力考虑。各种结构受力形式在施工时尽量按照设计受力形式进行，混凝土强度必须达到设计强度或规范要求的施工强度后进行安装和上部结构施工。

综合预应力结构中施加预应力的顺序、方法、时间、应力控制等必须按照设计要求和预应力施工的有关规范进行，预应力施工时结构强度的要求，构件刚度的要求，施加应力时结构和辅助设施的整体稳定性要求均应合理控制，严格按照工艺顺序和设计规范执行。

4 结语

工程施工人员不一定会搞图纸设计，但必须懂得结构受力，必须懂得设计意图，对设计文件完全理解。施工过程中，如果盲目施工，不考虑构件的过程受力和变形，很可能会导致构件破坏或者垮塌的严重后果，因此，这个问题绝对不可以忽略，是值得施工人员深究的问题。

[1] GB 50010—2010,混凝土结构设计规范[S].

[2] JGJ 99—2012，高层民用建筑钢结构设计技术规程[S].

[3] 白璐石.钢筋混凝土框架结构施工过程受力分析[J].城市建设(下旬刊)，2011(19)：21-23.

Discussion on how to construction according to structural stress conditions

Zhang Jingliang

(ShanxiConstructionEngineering(Group)Co.,Ltd,Taiyuan030002,China)

In view of the design did not consider the construction load, order, process, etc., in construction process easy to produce and design to structure increase stress or the stress of the mechanical characteristics of different situation, proposed should give full consideration to design force in the construction, take corresponding measures and reasonable construction technology, to ensure the engineering quality.

design, stress condition, measures, construction technology

2015-08-26

张晶亮(1980- )，男，工程师

1009-6825(2015)31-0114-03

TU745

A