分层浇筑混凝土梁对下层混凝土结构构件受力的影响

分层浇筑混凝土梁对下层混凝土结构构件受力的影响

陈浩1何少川2张振新1刘鹏军1

1.中铁十局集团建筑工程有限公司山东济南250001；2.兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730000

摘要：分层浇筑钢筋混凝土结构对下部结构构件的影响与整浇钢筋梁板存在差异，本文将通过Midas计算分析了不同现浇层高度对下层梁柱的影响情况。分析结果表明：梁分层浇筑对下层梁柱的弯矩产生的影响较大，能够有效地减轻下部结构所受的弯矩；当分层高度比较小时，下层梁在施工期的弯矩值会大于在整体浇筑时的弯矩，此时对框架的受力是不利的，因此通过对比可以看出，当分层高度比在0.6~0.8时对下部框架受力减轻效果明显，此时是最有利的。

关键词：分层浇筑；受力性能；分层高度；弯矩

1引言

大截面钢筋混凝土梁，特别是钢筋混凝土转换梁可以一次性浇筑成型，也可以根据叠合梁原理分层分期浇筑[1~5]。梁分层浇筑过程中，先期浇筑部分达到一定强度，承担了部分施工荷载，可以有效地降低支撑体系在施工阶段的负荷，减少支撑材料的使用[6，7]。同时由于先期浇筑的下层梁提前进入工作状态，使得框架整体的受力在不同施工阶段产生重分布[8，9]。本文将通过Midas/gen软件对上述二层框架结构分层浇筑不同施工阶段工况进行模拟，得到不同现浇层高度对框架梁柱在施工期的受力影响。

2计算方法

采用Midas/gen软件进行建模。分别对第一阶段、第二阶段及整体浇筑过程进行建模。其中梁柱采用梁单元，脚手架采用桁架单元，与木枋、框架梁之间采用弹性连接，连接处仅释放竖向约束。模型见图1。仅对模型进行静力计算，荷载分析工况为恒载（浇筑梁、板自重荷载、脚手架自重荷载），楼面活载（施工活荷载），荷载组合1.2恒载+1.4活载。分析具有代表性的下层钢筋混凝土结构构件，柱Z1、主梁L1、次梁L2三个杆件的受力情况，见图1，其中Z1考虑Y方向的弯矩值。根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ-130-2011）5.2.7中规定，等的梁碗扣架立杆横距均1.20m，纵距均为0.6m（梁跨度方向），立杆步距均为1.2米。

图1杆件示意图及计算模型

3结果分析

3.1不同先浇层高度对角柱Z1弯矩值的影响

将二层梁高度比从0.2~1.0取不同值分别进行建模计算，得到一层柱Z1上下端弯矩值，如表1：

表1Z1柱端弯矩值（kN•m）

图2不同分层高度对Z1弯矩的影响

上表中，现浇层厚度比αh取1.0即为整体浇筑情况，此时Z1的两端弯矩分别为622.6、-307.95。从表中可以看到，Z1柱端弯矩在不同分层高度下第一阶段总是最大的，且随着现浇混凝土高度比αh的增大，柱端弯矩逐渐增大，为了更直观的分析现浇层高度对Z1弯矩的影响，绘制图2。图中数据竖标为

Mz1（分层浇筑）为柱端弯矩最大值，取两阶段中较大者。

通过图2可以看出，现浇层厚度h1对Z1柱端弯矩有较为明显的影响，且对柱上端及下端弯矩影响情况相同。就本文所建的框架而言，大梁采用分层浇筑可减小Z1柱端弯矩值，即分层浇筑方法对柱Z1弯矩受力是有利的，对于常见的分层浇筑梁分层梁高比αh=0.6~0.8，柱端弯矩受力可减轻6%~12%左右。

3.2不同先浇层高度对主梁L1弯矩值的影响

将二层梁高度比从0.2~1.0取不同值分别进行建模计算，得到一层主梁L1弯矩值，如表2：

表2L1梁端弯矩值（kN•m）

上表中，现浇层厚度比αh取1.0即为整体浇筑情况，此时L1的弯矩分别为761.2、-1392.7。为了更直观的分析现浇层高度对L1弯矩的影响，绘制下图3：

图3不同分层高度对L1弯矩的影响

从图3中可以看出，现浇层厚度h1对L1梁弯矩有较为明显的影响，且对梁正、负弯矩影响情况相同。就本文所建的框架而言，当现浇层高度比αh＜0.4时，大梁L1的梁端弯矩较整体浇筑过程有增大，最大可增大9%左右，因此采用分层高度比小于0.4时对框架的受力是不利的；当αh=0.6时，分层浇筑梁在施工阶段弯矩值比整体浇筑过程减少最多，可减轻16%；对于常见的分层浇筑梁分层梁高比αh=0.6~0.8，梁弯矩受力可减轻8%~16%左右。

3.3不同现浇层高度对次梁L2弯矩值的影响

将二层梁高度比从0.2~1.0取不同值分别进行建模计算，得到一层次梁L2弯矩值，如下表3：

表3L2梁端弯矩值（kN•m）

上表中，现浇层厚度比αh取1.0即为整体浇筑情况，此时L2的弯矩分别为410.4、-687.22。为了更直观的分析现浇层高度对L2弯矩的影响，绘制下图4：

图4不同分层高度对L1弯矩的影响

从图4中可以看出，现浇层厚度h1对L2梁弯矩有较为明显的影响，且对梁正、负弯矩影响情况基本相同。就本文所建的框架而言，当现浇层高度比αh＜0.6时，大梁L1的梁端弯矩较整体浇筑过程有增大，最大可增大21%左右，因此采用分层高度比小于0.6时对次梁的受力是不利的；当αh=0.7时，分层浇筑梁在施工阶段弯矩值比整体浇筑过程减少最多，可减轻8%；对于常见的分层浇筑梁分层梁高比αh=0.6~0.8，梁弯矩受力可减轻5%~8%左右。

4结论

本文采用Midas/gen对该框架进行建模，计算分析了不同现浇层高度对下层梁柱的影响情况，大梁分层浇筑对下层梁柱的弯矩产生了较大的影响，能够有效地减轻下部结构所受的弯矩；但同时还发现，就本文所建模型而言，当αh较小时，下层梁在施工期的弯矩值会大于在整体浇筑时的弯矩，此时对框架的受力是不利的，因此通过对比可以看出，当αh=0.6~0.8对下部框架受力减轻效果明显，此时是最有利的。

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