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1、上海交通大学硕士学位论文钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件SAC的工程实践评测姓名：曹军申请学位级别：硕士专业：建筑与土木工程指导教师：刘西拉20050901上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 S A C的工程实践评测摘 要建筑结构的生命周期大致可分为三个阶段施工阶段使用阶段老化阶段结构在施工过程中的平均风险率远高于使用期在高层钢筋混凝土结构的施工过程中建造商一方面要确保结构的安全另一方面也要追求进度和提高生产率这就要求施工期结构有一个合理的安全水平来满足两方面的需要现行的钢筋混凝土结构设计规范
2、和施工规范不能对施工期钢筋混凝土结构的受力进行合理分析因而无法对施工期结构的安全进行有效的控制这是施工期结构安全事故大大高于使用期的重要原因之一1 2对施工期钢筋混凝土结构进行安全分析与控制就必须对施工期间荷载在部分完成的结构和支撑系统之间的传递进行分析与研究清华大学土木工程系在这一课题上作了广泛深入的研究345并在这些理论研究的基础上由清华大学土木工程系与北京第七建筑工程公司合作开发出一套人机交互的施工期钢筋混凝土结构安全分析与控制软件-S A C并经鉴定获北京市科技进步三等奖7一项科研成果必须要能在工程实践中运用并指导施工才能真正体现出其价值来至今为止S A C软件尚未在工程实践中大量地系
3、统地运用过而这正是一项软件成熟的重要标志只有在大量工程项目中对该软件加以实践运用才能将该软件的不足之处及尚需改进的问题暴露出来使该软件尽快成熟起来为此对 S A C软件进行工程实践评测就显得非常必要上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测本论文通过对上海市若干个典型的钢筋混凝土结构工程进行实地调查通过查图纸看方案并现场实地踏勘等方法运用 SAC软件对这些工程进行了施工期结构安全计算详细分析了各个工程运用 SAC 软件计算出的施工期结构安全情况在具体的实践中来验证 SAC 软件在理论上的严谨性与实践上的可操作性同时通过 SAC软件的研究计算详细
4、分析了影响钢筋混凝土工程施工期结构安全性的主要因素并依此能对具体工程的施工方案进行审核与优化最后为了使对该软件的实践评测更全面本文还将其与市场上已推广使用的同类软件进行实践比对通过比较验证发现了 SAC 软件的优越性通过利用 S A C软件对各项工程的计算本文也将各工程在施工过程中施工方案的安全性及经济性量化地表示出来这从另一方面也反映了目前上海高层钢筋混凝土结构施工期结构安全性普遍情况以及施工单位在模板施工方案方面安全性经济性所存在的普遍问题最后通过 S A C软件在工程上的实践运用本文对该软件在工程实践中运用及建模方面尚存在的一些不足之处进行了探讨并根据作者在实践经验对上述一些不足之处提出
5、了解决的办法这些工作对进一步提高 S A C软件水平确保高层钢筋混凝土结构在施工期的安全性起到很大的作用关键词 高层钢筋混凝土结构施工期支撑软件评测上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测PRACTICE AND EVALUATION OF THE“SAC”SOFTWARE ON SAFETY ANALYSIS ANDCONTROL OF REINFORCED CONCRET STRUCTURESDURING CONSTRUCTIONABSTUCTThe life cycle of structures includes three stag
6、es:construction,service,and maintenance.During construction of the high-rise concretestructure,contractors must assure safety of the time-dependent structureand high construction efficiency at the same time.Therefore anappropriate safety level is required.At the present time,however,there isstill no
7、 safety level provided by any design standard and constructioncode,neither does any accurate model for the structural analysis duringconstruction.Those are one of the main reasons why safety accidentsduring construction of structures are far more than those during service.In order to analyze and con
8、trol the safety of reinforced concretestructure during construction period,the loads transmission between thepartially completed structure and shoring system must be studied.TheCivil Engineering Department at Tsinghua University has done a widerange of study on this topic.Based on those works,the Ci
9、vil EngineeringDepartment at Tsinghua University and No.7 Beijing ConstructionCompany jointly developed a program named“Safety Analysis andControl Program for the reinforced concrete structures duringconstruction period SAC”and it has won the third prize of Beijing上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件
10、SAC 的工程实践评测Science and Technology Progress Award.The contribution of a scientific research shall be evaluated bypractice.At present stage,SAC program has not been practiced intoenough real construction cases.However,only with mass practice in alltypes of construction projects,the deficiency of the p
11、rogram will beexposed that may create future improvement.Thus,the evaluation of theprogram during practice becomes very essential.The present thesis demonstrates the theoretical preciseness andpractical feasibility of SAC program proved by several cases of typicalreinforced concrete structure projec
12、ts by drawing checks,plan evaluations,site investigations,meanwhile the SAC program also be used to analyzethe structure safety.Besides,the program analyzed some of the mainfactors affecting the structural safety during construction period as well asproposed to optimize the detailed construction pla
13、n.Moreover,in order toevaluate the program more completely,the thesis demonstrates theadvantages and disadvantages of SAC program with respect to othermarketed similar programs.The thesis quantitatively demonstrates the safety level and economylevel of some projects analyzed by SAC.It reflects,to so
14、me extent,thegeneral status and current existing shoring problems of high rise buildingsafety during construction in Shanghai.Last but not least,base on the practice of SAC program inconstruction projects of Shanghai,the present thesis probes into the上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测ins
15、ufficiency of the program during practice.Author introduces thesolutions for some of the insufficiency for future improvements.KEY WORDS:reinforced concrete structure,construction period,formwork support,evaluation of program上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外本论文不包含任何其
16、他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名曹军 日期 年 月 日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 保密在 年解密后适用本授权书本学位论文属于 不保密请在以上方框内打学位论文作者签名曹军 指导教师签名刘西拉日期 年 月 日 日期
17、年 月 日上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测1第一章 施工期结构安全分析的国内外现状及 S A C 软件诞生的工程背景1.1 施工期钢筋混凝土结构安全研究的工程背景建筑结构的生命周期大致可分为三个阶段施工阶段使用阶段老化阶段1 2 现行的设计规范基本上只考虑到结构在使用期间的承载力极限状态设计单位出的施工图并不考虑施工方法而施工单位一般又不掌握设计计算书因此施工过程中遇到的一些具体问题只能由施工现场的技术人员根据经验决定缺乏科学的理论依据2大量统计资料表明结构在施工过程中的平均风险率远大于使用期在我国约有三分之二的工程破坏事故出现在施工
18、过程3叶耀先4在对 1 9 5 8至 1 9 8 7年间国内 2 8 5起较大的房屋和结构件倒塌事故进行了分析从图 1-1 可以看出施工期间的倒塌事故远高于使用期间的事故02 04 06 08 01 0 01 2 0民用建筑工业建筑仓库车库构筑物悬挑构件施工期使用期图 1-1 施工期使用期房屋倒塌数对比柱状图FIG.1-1 Collapse Buildings during Constrction and Service结构在施工期的安全问题已经引起了学术界的广泛关注现行的钢筋混凝土结构设计规范和施工规范不能对施工期钢筋混凝土结构进行合理分析因而无法对施工期结构的安全进行有效的控制而结构施工期
19、是结构的幼年期它的安全性能将直接影响到结构的使用期和老化期影响结构在施工期安全性能的原因是多方面的一方面有无证设计无证施工以次充好等管理体制的原因另一方面是由于对施工期结构安全缺乏足够的认识造成的3在多层及高层建筑的施工过程中,新浇混凝土楼板(或梁)由上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测2模板及其支撑系统支承支撑依次支在一层或数层已经浇好的楼板上此时这些楼板可能还没有达到设计强度或施工荷载大大超过设计荷载5因此必须有足够的支模层数必要时甚至需要提高楼板的设计荷载以得到所需要的承载力来支承外荷载但从经济角度来看既不能过多的增加支模层数也不宜
20、过大地提高楼板的极限承载力只有准确把握现浇楼板的荷载传递规律才能既达到经济的目的又满足安全的要求在多层高层建筑的施工过程中由于结构形式和材料性质的不断变化新浇的楼板及其支撑系统的荷载传递规律将有复杂的变化这直接影响到荷载的分配及各构件的内力进而对结构在施工期的安全产生影响对这一现象的研究是解决结构在施工期安全问题的一个重要环节因而为了保证结构在施工期的安全对施工期间结构荷载的传递与分配进行分析就显得非常重要1.2 施工期钢筋混凝土结构荷载传递研究现状综述1 9 6 3年美国学者 P.G r u n d y和 A.K a b a i l a6等人就对高层建筑施工中的荷载传递与支模层数进行了探讨与
21、研究提出了简化手算结构分析方法给出了施工中荷载传递的系数此法简单明了便于现场施工使用美国混凝土协会A C I 3 4 7-8 8 推荐在混凝土模板工程中使用这一方法在此基础上1 9 7 9年美国学者 M.K h u r d7提出了高层平板建筑施工中荷载传递分析的四点假定1 支撑与二次支撑的刚度相对于楼板是无穷大2 楼板由支撑相互连接因而当加上新荷载时所有互相连接的楼板挠度相等同时楼板按其相应的刚度承受一部分增加的荷载3 楼板的刚度相等所加荷载由相互连接的楼板平均分担假设所有楼板是等刚度的或刚度随楼板龄期变化结果差值不大4 地坪或其他基础支座是刚性的此后一些学者通过大量的实验对 A C I提供的
22、方法进行了检测7 0年代R.K.A g a r w a l和 N.J.G a r d n e r7曾对渥太华 2 2层平板结构公寓和波塔广场 2 7层平板结构办公楼进行了现场测试分析了 K a b a i l a简化手算方法的适用性认为简化方法低估了楼板的最大荷载但还是可以接受的 8 0年代初国内对上海市小北门 1 7层高层住宅板柱结构2以及华北电管局 2 4 层科技情报大楼8进行了现场测试分析了楼板的刚度为变量以及楼板的上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测3不等挠度对荷载传递的影响对支撑荷载和楼板荷载理论值与实测值进行了对比分析认为尽管
23、 K a b a i l a 简化手算方法有相当的误差但总体上还是偏安全的刘西拉教授于 1 9 8 3年开始进一步的研究建立了施工期结构分析的三维有限元法精化方法r e f i n e d m e t h o d8此方法更精确的描述了施工过程对板的边界条件地基刚度柱的轴向变形板的形状以及混凝土和支撑徐变等非线性因素进行了全面的研究把对高层混凝土建筑施工过程中楼板的荷载传递问题的分析推上了一个新的高度此方法基于四个假定得出六项结论1 钢筋混凝土楼板为弹性变形它的刚度随时间变化2 楼板在支座处的竖向位移忽略不记3 各层楼板自重荷载相同4 支撑与二次支撑为完全弹性杆件与楼板相连接处为铰接通过与简化方
24、法的比较指出简化方法基本适用但其支撑为无限刚性的假设会造成一定的误差通过对多种不同情况的比较与分析得出以下结论1 3 维的精化方法与 2 维的精化方法求得的楼板最大荷载出现的施工步骤及数值基本一致在 3 维方法中这个数值略有增加2 当基础刚度降低时最大的楼板弯矩和最大支撑承载值均有所降低基础刚度变化对楼板挠度的影响比对楼板弯矩的影响还大3 计算楼板的最大弯矩以及支撑最大承载时支柱的竖向位移可以忽略不记4 改变楼板的长宽比对计算结果的影响不大5 实例计算表明原有的 Grundy-Kabaila 简化方法基本适用在考虑最不利荷载时可以加 1.05-1.10 的修正系数6 木支撑刚度的偏差可使某些施
25、工步骤的支撑承载有显著的增加后来李惠明等9 10在考虑木支撑徐变的基础上建立了徐变分析的连续计算模型详细分析比较了钢筋混凝土结构在施工期间的支撑受力楼板内力及位移的变化此方法可以描述施工全过程中各构件的内力及变形的变化具有更广泛的适用性并且得出了与精化方法相近的结果上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测41 9 9 1年陈惠发等11指出由于混凝土刚度的增长及徐变收缩等因素的作用养护阶段新浇筑的混凝土楼板的自重会在时变结构中按照各层楼板当时的刚度在楼板间进行重新分配他们分别在精化方法和简化方法的基础上提出了考虑这一因素的修正方法但这些方案都未
26、能对各种支撑方案给出合理的计算结果也未经过任何实验验证或理论证明段明珠等12 13在简化分析方法的基础上主要考虑支撑为弹性杆件提出了改进的简化方法并强调应考虑施工活荷载的作用以及支撑刚度与楼板刚度的比值对荷载传递的影响1 9 9 9年李莹14在昼夜温差对钢筋混凝土结构在施工期荷载传递的影响方面进行了分析和研究结合混凝土早期刚度增长早期徐变等因素更准确的解释了钢筋混凝土结构在施工期荷载传递的机理上述研究工作由于采用了不同的基本假定和计算模型得到的结论不尽一致与中国的工程实际状况也并不是十分相符我国正在进行大规模的土木工程建设在施工过程中楼板出现裂缝或挠度过大的情况屡见不鲜在保证一定的安全水平下能
27、否减少模板和支撑的使用量或加快其周转呢借鉴国内外已有的研究成果结合中国正在进行的大规模土木工程建设的实际建立与中国工程实际相符的理论体系及计算方法来指导我国的工程实践有重要的意义清华大学的学者方东平祝宏毅和刘西拉等人15 16在这一课题上作了广泛深入的研究他们对清华大学法学楼框架结构进行了现场测试较全面地对结构施工过程中的荷载材料内力变形等特征进行了全周期的测量通过对新浇筑的楼板内钢筋应力和其下支撑荷载观测发现新浇筑的混凝土楼板在养护期间随着其强度刚度的增长由最初不承担任何荷载逐渐开始分担自重荷载通过对现场实测数据的分析和讨论得到了结构在施工过程中的基本特征以及荷载传递的规律发现随着新浇楼板强
28、度和刚度的增长环境温度的变化混凝土早期徐变等作用将导致其逐渐承担其结构自重从而使整个结构的荷载不断地进行新的分配在此之后清华大学的赵挺生方东平与同济大学的顾祥林张誉17又针对施工期现浇钢筋混凝土结构的时变性定义楼板刚度与模板支撑的刚度比为施工时变结构体系的弹性特征值以施工时变结构体系弹性特征值为参数对现浇钢筋混凝土结构施工受力性能进行了分析为将上述基础理论研究成果应用于生产实际清华大学对混凝土荷载重新分配的施工期结构分析进行了尝试开发了时变结构分析软件 TDSA并对其进行多方面的改进上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测5形成现有的施工期钢
29、筋混凝土结构安全分析与控制软件 SAC可以说SAC 软件是上述一系列理论研究成果的集成发展和应用它的核心部分一直是上述一系列研究工作的有力工具并随着研究工作的进行不断得到发展和完善181.3 S A C软件的理论基础及建模原理在上述国内外学者对施工期结构的安全分析与控制的研究理论基础上清华大学土木工程系与北京第七建筑工程公司合作建立了施工期结构分析的模型为 S A C 的开发与建模提供了理论基础19该软件具体建模基础如下1.3.1 时变结构在钢筋混凝土结构的施工过程中新浇筑的混凝土刚度和强度每时每刻都在发生变化钢筋混凝土构件也要经历由不能承担荷载到能够承担荷载此阶段结构的性质在每时每刻发生着变
30、化在施工过程中每层钢筋混凝土楼板都要经历一个从完全不承担荷载到开始承担自重然后分担其他层的重量最后进入使用期另一方面施工中施工的活荷载风荷载也在不断地发生着变化因此施工中的钢筋混凝土结构的性质是每时每刻发生变化的是一个时变结构1.3.2 施工期荷载钢筋混凝土结构的施工期要承担各种荷载和作用1 恒荷载假定钢筋混凝土楼板自重的统计特性与使用期的恒荷载相同即平均值/标准值=1.0 6 ,变异系数=0.0 7 4 服从正态分布考虑到模板重量的变异性较大取模板重量为钢筋混凝土楼板重量 0.1倍支撑重量采用有代表性的钢支撑的重量变异系数取为 0.1 5 服从正态分布2 活荷载施工期活荷载统计参数由于施工方
31、法多样并且受到场地条件设备施工方法现场管理等多方因素的影响S A C软件系统采用清华大学土木工程系的调查结果其概率分布函数为F X=1-0.3 7 4 2 e x p(-1.9 7 1 2 x)1-1均值 =0.19KN/m2标准差 0.41KN/m2上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测63 偶然荷载在施工过程中除了上述的一些常规荷载之外还可能由于施工的需要要在临时结构上布置临时机械设备这些荷载不宜包含在常遇活荷载中应该具体问题具体分析由施工人员确定荷载的大小并考虑保证率1.3.3 荷载效应在钢筋混凝土结构的施工期由模板支撑联系的数层未完
32、全硬化的钢筋混凝土楼板要承担施工期的结构自重施工活荷载风荷载和其他偶然荷载20定义各层钢筋混凝土楼板承受的等效均布荷载与楼板自重的比值为该层的荷载分配系数在施工过程中的每一个时刻每个施工周期新增加的荷载按照结构在该时刻的性质由各构件分担得到各个荷载的荷载效应包括内力和变形再与以前的历史累计值迭加计算得当前的荷载效应的值这样施工期荷载效应S可由施工期结构所承受的各种荷载通过施工期结构分析得到由于施工期结构形状和施工期材料性质随时间变化这些变化又要受到施工现场复杂条件的影响所以施工期荷载效应 S是比较复杂的假定结构为线弹性体系则荷载效应 S 与荷载 Q 有线性关系S=C.Q 1-2其中C 为荷载效
33、应系数进行施工期荷载效应分析时由于各种荷载的统计参数不同作用的方式也不一样需要把各种荷载分别考虑此时荷载效应与荷载的关系用荷载效应系数来描述即S=SRC+SFM+SL+SS 1-3其中 SRC=CRC.QRC 施工期钢筋混凝土构件自重的荷载效应 SFM=CFM.QFM 施工期模板和支撑系统自重的荷载效应 SL=CL.QL 施工期活荷载效应 SS=CS.QS 施工期偶然特殊荷载效应CRCCFMCLCS 分别为施工期钢筋混凝土构件自重荷载模板和支撑的重量引起的荷载活荷载以及特殊荷载的荷载效应系数QRCQFMQLQS分上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工
34、程实践评测7别为施工期钢筋混凝土构件荷载模板和支撑的重量引起的荷载活荷载以及特殊荷载均视为随机变量 各种荷载的荷载效应系数可以通过对施工期的结构分析得到其中钢筋混凝土构件自重荷载的效应系数可以用荷载传递系数来宏观地反映 在钢筋混凝土结构的施工期由于结构的时变特征使得各荷载效应系数随着时间的推移和施工步骤的变化不断变化综合考虑钢筋混凝土结构施工期的全过程荷载效应 S 是一个随机过程St=S(SRCSFMSLSSt)(1-4)1.3.4 抗力的统计和分析 在钢筋混凝土结构的施工过程中由未达到设计强度的钢筋混凝土构件和支撑系统组成的临时结构系统具有时变性随着龄期的增长钢筋混凝土构件力学性能不断变化对
35、早期的钢筋混凝土结构进行抗力的统计和分析具有十分重要的意义 结构构件抗力的不确定性主要有三个方面一是结构构件材料性能的不确定性二是结构构件几何参数的不确定性三是结构构件计算模式的不确定性同时在钢筋混凝土结构的施工过程中材料的性能和构件的几何特性甚至计算方式都可能是时间的函数特别是在钢筋混凝土结构施工的每一个周期中一个最突出的特点就是新浇筑的混凝土性质迅速发展变化因此施工期结构在进行构件的抗力分析时必须考虑时间的因素1 结构构件材料性能的不确定性 结构构件材料性能的不确定性是指构件的各种物理力学性能因材质以及工艺加载环境尺寸大小等因素而引起的变异性用材料的实际性质与标准性质的比值 KM表示2 构
36、件几何尺寸的不确定性构件的几何尺寸在加工制作过程中会有一些偏差构件的几何尺寸也是随机变量其特征用结构构件的几何特性的实际值和标准值之比 KA表示3 结构计算模式的不确定性结构构件计算模式的不确定性是指抗力计算中由于采用各种假定和简化等引起的实际抗力与计算值之间的变异性结构的计算模式的不确定性用实际抗上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测8力与计算抗力的比值 KP表示在施工期的任意时点结构构件抗力 R 一般都是多个随机变量的函数若已知每个随机变量的分布函数通过多维积分求抗力 R 的分布函数在数学上会遇到各种困难可以假定他服从对数正态分布其统计
37、参数按误差传递公式求出考察施工的全过程结构抗力 R 则也是时间的函数是一个随机过程R(t)R(XMXPXAt)1-5其中 XM代表与各种材料相关的随机变量 XP代表与构件的几何尺寸相关的随机变量XA代表与结构的计算模式相关的随机变量1.3.5 安全指标的计算在施工过程中的每一时刻各种荷载都是随机变量各个构件的尺寸材料的物理力学性能也具有随机不确定性另外在进行结构计算时所用的模型都是简化的模型这种模型和实际结构之间也存在一些偏差这就是说计算模式也存在不确定性考虑到各种不确定因素我们发现在每一时刻施工期的临时结构的荷载效应 S 和抗力 R 都是随机变量综合考虑施工的整个过程发现 S 和 R 都是时
38、间的函数是随机过程这样结构构件破坏的极限状态函数也是一个随机过程其功能函数为Zt=R(t)-S(t)(1-6)施工期结构抗力和荷载的随机过程模型是很复杂的其建立和分析十分困难但是施工期荷载效应在各施工阶段存在突变而抗力的发展则是渐变并且单调增加的过程因此可以在各个施工周期的荷载效应的突破点上将其转化为随机变量同时对抗力随机过程在各施工阶段取最小值这样在各施工阶段建立如下功能函数Zi,min=Ri,min-Si (1-7)通过上述分析可建立对应于浇筑阶段和拆模阶段楼板安全的极限状态方程R(t)-(SRC+SFM+SL+SS)=0 (1-8)即 R(t)-CRCQRC-CFMQFM-CLQL-CS
39、QS=0 (1-9)上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测9则极限状态方程由随机过程模型转化为随机变量模型根据上述极限状态方程用一次二阶矩法即可计算施工期各个阶段各构件的截面的安全指标 21 1.4 本文的主要工作S A C软件作为一项面向工程应用的科研成果最终必须要能在工程实践中运用并指导施工才能真正体现出其价值来目前S A C软件还尚未由施工建设者在工程实践中大量系统地运用过而一项工程软件的成熟完善是离不开大量实践工程检验的只有通过在大量工程项目中对该软件实践运用对其进行工程实践评测才能将该软件的不足之处及要运用在工程实践中尚需改进的问
40、题暴露出来才能为该软件的优化之路提供真正来自于工程实践的建议 本文的主要工作就是对 S A C软件在多项工程中进行实践评测对工程实践运用中出现的问题利用施工期结构分析理论进行分析通过对一些典型钢筋混凝土框架及剪力墙结构工程的实地调查通过查看图纸审阅施工方案并现场实地踏勘等方法对正在施工的工程运用该软件对施工方案进行指导并对工程施工过程进行同步调控和观测对有的已封顶的结构按照工程图纸施工方案及施工日记运用 S A C软件对施工方案进行模拟演算并通过观测演算结果与实际已造好的工程结构状况进行比对从而对该软件进行验证同时通过利用 S A C软件对具体工程的计算将各工程在施工过程中施工方案的安全性及经
41、济性量化地表示出来从另一方面也能反映目前上海在多层钢筋混凝土结构的模板支撑施工方面所采用的施工方案的普遍安全性经济性及所存在的问题在利用具体工程实例对可能的施工方案进行演算过程中根据 S A C软件计算结果可以对施工单位所关心施工周期施工气温支撑刚度大小等因素对施工期混凝土楼板的安全性影响大小及危险工序进行分析力争解决具体工程在施工方案方面存在的问题验证 S A C软件对具体工程施工的指导性和可操作性由于目前施工单位在制定模板施工方案时主要是以混凝土结构施工质量验收规范规定作为参照同时目前市场上也在推广使用一种 P K P M安全设施计算软件可对施工期结构楼板拆模进行计算与判断因此为了对 S
42、A C软上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测10件的工程评测更加直观可以将 S A C软件的计算结果与相应规范规定及 P K P M安全设施计算软件计算结果进行对比在对比过程中通过互相验证可以对软件计算结果正确性工程适用性等进行验证同时也可找出 P K P M施工安全设施计算软件在楼板支撑拆除这一计算模块的的不足之处以利于该软件使用者在施工实践运用中注意避免相应不足之处最后本文通过 S A C软件在工程上的实践运用对该软件在工程实践中运用及建模方面尚存在的一些不足之处进行了探讨并将作者在实践操作中对部分不足之处的解决办法进行了阐述以便今后
43、软件工作者能对该软件进行更好的完善同时根据各工程的实践结果从工程实践应用的角度尝试印证S A C软件在工程实践应用上的科学性和可操作性以便早日能使 S A C软件作为我国工程技术人员在计算施工期钢筋混凝土结构安全分析方面的辅助设计工具提高施工期模板施工方案的安全性与经济性上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测11第二章 S A C 软件在工程实践上的应用与分析 为了尽量使SAC 软件在具体工程实践上的计算结果能反映目前大多数建筑工程的施工期结构的安全性与经济性同时也能反映出该软件在不同形式钢筋混凝土结构工程的适用性本文在进行工程实践评测时特
44、地选取了上海一些使用功能不同结构形式不同施工单位不同的典型的钢筋混凝土结构工程通过在这些工程上对 SAC 软件的应用以期能使该软件的评测结果更具有代表性2.1 九百城市广场2.1.1 工程概况及结构形式上海九百城市广场如图 2-1 所示位于上海市静安寺地区由上海九百集团投资兴建 为一集餐饮 娱乐 购物为一体的大型百货广场 建筑面积 86000平方米地下一层上部结构九层整个工程地下地上结构全为钢筋混凝土框架结构混凝土等级为 C30楼板均为 0.1m 厚层高除底层为 5.9 米外其它楼层均为 5.4 米楼层呈阶梯型收缩逐层面积变小图 2-1 上海九百城市广场工程FIG.2-1 Shanghai J
45、iubai Plaza Project上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测12在利用 SAC 软件对本工程结构进行计算时选择了该工程东侧空调机房部位结构形式及平面剖面分别如图 2-2图 2-3图 2-4 所示图 2-2 九百城市广场空调机房结构形式FIG.2-1 The Structure form shape of Jiubai Plaza图 2-3 九百城市广场空调机房结构平面示意图FIG.2-3 The Structure Plan drawing of Jiubai Plaza900012000上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混
46、凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测13图 2-4 九百城市广场空调机房结构剖面图FIG.2-4 The Structure Section drawing of Jiubai Plaza该部位主梁尺寸为 400*1200mm 次梁尺寸为 400*1000mm 楼板厚 10mm配筋为上下两皮12150mm 板截面配筋率为 1.58%柱尺寸为 800*800mm2.1.2 模板支撑方案根据本工程施工方案模板脚手架体系备料为柱模板为二套定型钢模板梁板模板脚手架体系准备三套脚手采用483.5 钢管支撑脚手管间距1.0*1.0m模板采用高密度竹夹板重量为 0.25KN/m2由于本工
47、程单层建筑面积很大有 1 万多建筑平方米每层施工周期较长为 14 天施工一层楼面本工程施工方案规定梁板模板脚手体系准备三套保证脚手体系撑足两层由于 14 天施工一层钢筋混凝土结构顶层混凝土浇注后底层支撑拆除时间为 1 天因此每层楼面拆模时该层混凝土养护时间均达到 28 天梁板混凝土强度均达到了设计强度2.1.3 运用 S A C 软件计算1 通过 SAC 软件按照本工程施工方案对施工期结构楼板体系进行计算计算中每步施工过程均可生成弯矩与剪力图如图 2-5图 2-6所示 柱子800800次梁4001000板100主梁4001200上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软
48、件 SAC 的工程实践评测14图 2-5 第一层拆除支撑时上层楼板计算简图FIG.2-5 The Moment Sketch when the bottom Falsework backout图 2-6 新建第四层时各层楼板计算简图FIG.2-6 The Moment Sketch when the top floor concrete cast2 具体计算结果及数据见表 2-1上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测15表 2-1九百城市广场施工期结构安全性计算数据施工工序施工天数楼层最大剪力最大正负弯矩KN.m每层荷载传递系数可靠度1 层
49、浇砼01*00018.173.3-4.041.381012 层浇砼142*00014.961.26-2.451.381028.453.41-4.151.381023 层浇砼283*0001#2.550.14-1.061.381024.150.86-2.071.381031 层拆支撑2933.220.40-1.381.5212.45-1.441.151.381026.171.73-3.071.381038.213.22-3.861.381044 层浇砼424*00012#3.070.76-1.451.381033.640.67-1.721.381052 层拆支撑4343.210.40-1.371
50、.52上海交通大学工程硕士学位论文 钢筋混凝土结构施工期安全分析与控制软件 SAC 的工程实践评测1625.01-1.781.771.381036.131.62-2.971.381048.303.24-3.901.381065 层浇砼565*00023#3.010.67-1.361.381043.700.69-1.761.381073 层拆支撑5753.210.40-1.371.5235.14-1.741.861.381046.151.62-3.021.381058.293.23-3.891.381086 层浇砼706*00034#3.020.69-1.371.381053.690.69-1.