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摘要：一个结构从开始设计到最后投入使用必然要经历施工期、使用期和老化期3个阶段，而施工前期间结构的安全问题越来越受到人们的广泛关注。施工期早龄期钢筋混凝土结构与模板支撑系统组成临时承载体系为时变结构，其承担的荷载主要有新浇筑混凝土自重与包括施工人员和设备荷载以及混凝土浇筑时产生的冲击和振捣荷载在内的施工活荷载。本文以内框架箱型钢筋混凝土框架结构为研究对象，根据现场实测结果，通过统计分析发现，施工期各阶段活荷载均可用指数分布描述，建议施工活荷载标准值取2.5kN/m2。
关键词：内框架箱型；混凝土结构；施工活荷载；实测分析
前言
钢筋混凝土结构施工过程中，由模板及支撑承担新浇筑混凝土的自重及施工活荷载，随后该层混凝土具有一定的承载能力，故施工期临时支撑系统由早龄期钢筋混凝土及模板支撑两部分组成，它是一个时变结构体系，随着龄期的增长，新浇筑混凝土的强度不断提高。目前，在施工期间发生的倒塌事故较多，对比结构正常使用和结构老化阶段，建筑结构施工期的整体失效、破坏风险更高。因此，只有认真开展建筑结构施工期荷载与抗力的实测调查，真正了解建筑结构施工期荷载和抗力的时变规律。本文以内框架箱型结构岛式连续模板支撑的现场实测为基础，运用弹性连续支撑板模型，以构件有效承载面积为统计对象进行施工期活荷载反演，为多层内框架箱型钢筋混凝土结构施工阶段的可靠性分析提供了基本数据。
1.弹性支撑连续板简化模型
在对多层混凝土结构进行分析时，楼板之间的模板支撑可以看作是一种弹性支撑，这种弹性支撑连续均匀的分布于楼板之间。在外荷载F的作用下，可以根据变形协调及力的平衡条件对其进行求解。
2.现场实测活荷载
施工期作用在结构上的荷载分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。因地震、爆炸等偶然荷载在施工期发生的概率很低，且结构施工期相对较短，在一般情况下可不考虑偶然荷载。永久荷载包括新浇筑混凝土自重，钢筋、模板及支架的自重，在施工期内变化较小，近似保持恒定。本文主要进行了连续模板支架测试，依据弹性连续支撑板模型进行了结构板与支撑架共同承力分析，讨论了荷载传递规律，并为反演施工期活荷载取值提供数据基础。
2.1工程情况
本次实测工程为某高层建筑，主体为框架结构(局部为框架剪力墙结构)，主楼地下1层、地上13层，首层层高4．2m，其余各层层高均为3．6m，标准层实际楼板厚度为130mm，标准层梁板混凝土标号为C25，柱C30，采用泵送混凝土浇筑，施工周期10d，配置2层模板支撑。模板采用厚10mln木质胶合板，45mm×80mm方木，圆钢管支撑48mm×3.0mm。本次荷载调查主要考虑正在施工的结构标准层的楼板。
2.2数据收集
针对不同的施工阶段分别统计模板堆载、支撑堆载、扣件堆载、设备荷载和人员荷载等，将施工平面划分为3mx3m的网格，针对调查范围内施工各阶段的任意荷载，将其重量平均到每个单元网格上，所得结果作为该单元网格的荷载值。
2.3测试系统设置
现场测试采用DH3816静态应变测试系统进行模板支架立杆应变采集。该工程的模板支架在应用过程中各杆件均处于弹性阶段，故数据处理过程中假定钢管材料强度设计值205N/mm2，钢管为弹塑性材料，弹性模量为2.06×105N/mm2，由σ=Eε和N=σA可得到模板支架中各测试立杆的轴力。
3.施工活荷载的统计分析
目前国内外的取法不一：有的取正态分布、有的取极值I型分布、有的取Gamma分布或Weibull分布，荷载的平均值和变异系数的取值也相差很大。造成施工期活荷载概率分布模型的不确定性的原因主要是结构施工过程中固有的不确定性和复杂性，导致在建结构变异性较大，同时地区、地质环境等的不同也是其影响因素。
将每个网格内堆积荷载的质量（ｋＮ）平均到所属的网格上（３ｍ×２ｍ），所得的结果作为该单元的荷载值（ｋＮ／ｍ２）。无堆载的单元称为零荷载单元，单独记录。从施工期的堆载分布直方图（见图２）可以看出：大跨度框架结构施工期施工活荷载的分布可以看成指数分布，分布函数为：Ｆ１（ｘ）＝１－ｅ－λｘ
模板搭设的堆载均值为０.７７ｋＮ／ｍ２、钢筋绑扎的堆载均值为１.１１ｋＮ／ｍ２、混凝土浇筑的堆载均值为０.1７ｋＮ／ｍ２，混凝土养护期的堆载均值为１.２４ｋＮ／ｍ２，可以看出，４个阶段的堆载情况堆载最严重的发生在混凝土养护期，其次是钢筋绑扎阶段，再次是模板搭设阶段，最小的是混凝土浇筑阶段。这与实际情况相符，造成这种差异的原因是各施工阶段的施工性质和堆载材料性质不同的。混凝土养护阶段，层高较高的架体搭设需要大量的钢管杆件，所以板面上的堆载质量较大；钢筋绑扎阶段主要堆积的是梁、板钢筋及箍筋；而模板搭设阶段大多堆载是木枋及模板；而在混凝土浇筑阶段的堆载统计对象主要是人员荷载和少量的施工器具，对于混凝土的倾倒和振捣产生的荷载本文未加分析，也有文献认为这部分荷载标准值建议取２.０ｋＮ／ｍ２。
考虑零荷载单元，得出整个施工期活荷载的总体概率分布函数：
Ｆ０（ｘ）＝ｐ０＋（１－ｐ０）Ｆ１（ｘ）
依据施工期活荷载概率密度函数，参照结构正常使用阶段荷载标准值
的取法（即要求确定的标准值要足够大，使所遇到的荷载低于这个荷载标准值的９５％）。所以，有：Ｆ（ｋ）＝∫ｆ（ｘ）ｄｘ≥0.95
为简化分析，并参考相关规范及文献，结合混凝土的浇筑方式，建议此次大跨度框架结构施工期活荷载的标准值为2.5ｋＮ／ｍ２。
4.施工期活荷载反演
施工活荷载反演的步骤为
1）以现场测试的立杆轴力为基础，反演单根立杆有效承载面积上的等效荷载值；
2）分析该等效荷载值的组成部分，从中提取施工活荷载测试值；
3）运用数理统计中区间估计的方法求得施工活荷载所在的区间范围，确定施工活荷载标准值。
5.结束语
目前，对房屋建筑领域内多层连续混凝土模板支架的研究较多，对混凝土结构施工期活荷载的计算及实测也为类似工程的设计施工提供了一定的指导，但市政工程项目因其特殊性（层高、跨度大，结构板较厚，承担荷载较大等）成为近年来施工安全事故的高发区，针对其施工活荷载的研究也逐渐增多。为了保证在建结构施工安全，必须做好施工期活荷载的统计工作。本文在对实测数据进行统计分析的基础上，建议了各施工阶段的施工期活荷载标准值限值，分析的现场数据则可以作为施工期活荷载的限值参考.
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