施工期钢筋混凝土框架结构的力学模型与荷载效应

With reinforced concrete frame structure during construction period as research object, mechanical calculation model and load of reinforced concrete frame structure during construction period as research priority, this project will calculate and analyse the load effect of reinforced concrete frame structure during construction period. The combine methods of survey and statistics, laboratory test, theoretical analysis, numerical simulation and engineering verification will be used in this research. The simplified model of support action and calculation method of corresponding elastic mounting coefficient of formwork system and support system will be presented. Simulating construction process, some node constraint performance tests will be conducted, and then the time-varying model and calculation method of corresponding elastic restraint coefficients of column-foundation node and beam-column node will be presented. The mechanical calculation model of reinforced concrete frame structure during construction period will be set up. The characteristic value and probability distribution model of structural load in different construction stages will be obtained by survey and statistic, the load combination way during construction period will be analyzed and the load combination value in different construction stages will be obtained. Then considering load influence surface distribution, the recommended load calculation value will be gived. The internal force and deformation of frame structure during construction period will be calculated, the change law of internal force and deformation along with construction period will be analyzed. Based on practical engineering and aimed at the frontier, this project can provide reliable theory and technique support for the safety analysis and control of reinforced concrete structures during construction period.

本项目以施工期钢筋混凝土框架结构为研究对象，以钢筋混凝土框架结构施工期的力学模型及施工期荷载为研究重点，计算分析钢筋混凝土框架结构施工期的荷载效应。采用调查统计、试验研究、理论分析、数值模拟与工程验证相结合的研究方法，建立模板、支撑体系支撑作用的简化模型，提出相应弹性支承系数的计算方法；模拟施工过程进行节点约束性能试验，建立柱-基础连接约束、梁-柱节点约束的时变模型，提出相应弹性约束系数的计算方法；建立钢筋混凝土框架结构施工期力学计算模型。调查统计分析不同施工阶段典型框架结构荷载的特征值及概率分布模型，完善施工荷载组合方式提出施工荷载的组合值，考虑荷载影响面的差异提出不同阶段施工荷载的建议计算值；计算不同阶段施工荷载作用下框架结构的内力与变形，分析其内力与变形随施工周期的变化规律。本项目立足工程实际，瞄准学科前沿，为施工期钢筋混凝土结构的可靠性分析与安全性控制提供可靠的基础理论和技术支撑。

项目以施工期钢筋混凝土框架结构为研究对象，以钢筋混凝土框架结构施工期的力学模型及施工期荷载为研究重点，建立了模板支撑体系支撑作用的简化模型，提出了不同施工阶段钢筋混凝土框架结构施工荷载的建议计算值，计算了施工荷载作用下框架结构的内力及变形，研究了掺和料混凝土的早期碳化发展规律和早期受冻混凝土的服役性能。. （1）近三年对西安市及周边地区6个在建混凝土结构的施工期可变荷载进行了调查，采用不同的统计分析方法对调查结果进行了统计分析，研究了随施工过程施工期可变荷载的变化规律，给出了混凝土结构施工期可变荷载标准值的建议取值。将一个施工周期划分为竖向构件施工、搭支撑、水平构件施工及拆支撑四个施工阶段，各阶段施工期可变荷载标准值的建议取值分别为1.894 kN/m2、1.716 kN/m2、1.295 kN/m2、1.998 kN/m2。. （2）通过掺合料混凝土自然暴露环境下的碳化试验，研究了掺合料混凝土在浇筑后360d内自然条件下的碳化发展规律，分析了养护时间、掺合料对混凝土碳化发展规律的影响；采用pH值测试、化学成分分析、渗透性测试，研究了早期碳化对混凝土内部物质成分及表层抗侵蚀能力的影响，提出了掺合料碳化速度影响系数，建立了掺合料混凝土早期碳化深度计算模型。. （3）通过测试早期受冻混凝土的服役性能，从宏观和微观两方面对比了其表面损伤形态，研究了起冻时刻对早期受冻混凝土服役期表面损伤形态、强度、动弹性模量、渗透性、孔隙结构的影响规律，探讨了早期受冻对混凝土服役性能的损伤机理。. （4）通过钢管-扣件的扭转和滑移试验，研究了钢管-扣件间的扭矩-转角关系和荷载-滑移关系；搭设3榀不同步距、立杆间距的满堂支撑架体系，测试竖向荷载作用下加载点竖向位移、侧向位移的变化规律。建立不同参数的满堂支撑架体系的有限元模型，分析步距、立杆间距、扫地杆高度、托撑高度、加载点位置等参数对荷载-加载点位移曲线的影响规律，采用弹性支座简化分析满堂支撑架体系的支撑作用并建立了弹性支座的计算模型。