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基于有限元分析的高大梁板支模早拆测算方法 

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申请/专利权人:广东中联建建筑工程有限公司

摘要:本发明涉及建筑工程技术领域,公开了基于有限元分析的高大梁板支模早拆测算方法,针对梁板跨度超过8m的全现浇多层或高层大空间结构建筑及其承插型盘扣式钢管支模脚手架,把支模架体模型导入到建筑结构设计模型中,代入同条件各龄期混凝土强度值,通过架体与建筑结构协同受力、变形的有限元分析算法,分析各楼层浇筑混凝土、拆模过程中梁板及其支架的应力‑应变规律,测算各楼层各龄期下的早拆方案,得到最佳的早拆策略,在保证安全的前提下,各楼层支模架体在适当时机保留主梁跨中13架体和悬挑梁板外部分拆除,第28天二次拆除剩余部分架体,既加速材料周转,又可以保证梁板和架体安全,达到安全、节约资源、绿色施工的目的。

主权项:1.基于有限元分析的高大梁板支模早拆测算方法,其特征在于:针对如下建筑:全现浇多层或高层大空间结构建筑,梁板跨度超过8m,搭设高度8m以上、集中线荷载设计值20kNm以上,采用承插型盘扣式钢管支模脚手架;随着现浇混凝土结构龄期增加,梁的刚度增大,当梁板能够承受上部施工荷载时,该层梁板支模架体方可拆除;所述基于有限元分析的高大梁板支模早拆测算方法,包括如下步骤:S1,施工前,完成建筑结构建模并出施工图;搭设模板前,完成支模脚手架建模并完成模板施工方案论证,通过模板安全计算得到其支模架体类型,立杆间距、步距参数,将其参数导入到建筑结构有限元分析模型中,配筋与施工图一致;在模型中大跨度支模脚手架立杆附近设置应力-应变监测点;S2,将全现浇多层建筑工程各楼层标记为1、2、3、……n,根据建筑施工进度计划,计算各楼层施工从开始施工、进行支模脚手架搭设至混凝土浇筑完成日期所需工期天数,设定若干个拟测算的龄期天数a、b、c、……x,其中a≥3,x<28;将第1层完成混凝土浇筑后第a天进行部分拆除、第28天进行完全拆除的单层早拆方案记为f1,a,第1层完成混凝土浇筑后第b天进行部分拆除,第28天进行完全拆除的单层早拆方案记为f1,b,……,第2层完成混凝土浇筑后第a天进行部分拆除,第28天进行完全拆除的单层早拆方案记为f2,a,……,以此类推,第n层完成混凝土浇筑后第x天进行部分拆除,第28天进行完全拆除的单层早拆方案记为fn,x;考虑每层不同早拆方案所有可能的组合,建立若干个多层早拆方案,从1、2、3至n层分别采用第a、a、a、……x天开始部分拆除的多层早拆方案记为F{f1,a,f2,a,f3,a,……,fn,x},以此类推;根据每层的工期天数,预测每个多层早拆方案下,每个楼层梁板其完成混凝土浇筑后龄期为a、b、c、……x天时的工况,所述工况包括该楼层支模架体搭设状态属于满布、半拆和全拆三种状态中的一种;S3,准备本建筑工程同条件混凝土浇筑后龄期天数为a、b、c、……x天的试块,通过混凝土条件试块或回弹方式,实测其混凝土强度值;S4,拆模前,根据混凝土条件试块或回弹方式获得的混凝土实测强度将支模架体参数导入到建筑结构有限元分析模型中,确定拆模时间和部位:设拟早拆龄期天数取a,从多层早拆方案F{f1,a,f2,a,f3,a,……,fn,a}开始,对多层早拆方案所包含各个单层早拆方案进行荷载分析,根据模板安装、混凝土浇筑施工进度,按照各单层早拆方案对应龄期下支模架体搭设状态,确定施工荷载;根据各楼层荷载的关系,确定早拆最不利楼层m,1≤m≤n;针对该最不利楼层的单层早拆方案fm,a,将同龄期混凝土试块强度值代入建筑结构有限元分析模型,分析梁板应力-应变变化,测算受力变形情况是否在安全阈值内;S5,当步骤S4所分析多层早拆方案中的最不利楼层单层早拆方案fm,a,其梁板受力变形情况在安全阈值内,则确定该多层早拆方案F{f1,a,f2,a,f3,a,……,fn,a}为可行方案,进行步骤S6;反之若不在安全阈值内,以下一个多层早拆方案为分析对象,重复步骤S4-S5,直至获得可行方案为止;下一个多层早拆方案的选取,将上一个多层早拆方案的最不利楼层拟早拆龄期天数改为下一个龄期天数,以此类推,直至改为龄期天数x进行测算;S6,通过上述步骤获得安全可行的多层早拆方案,根据该方案确定每层支模架体何时进行部分拆除,第28天全部拆除,按该方案执行;所述步骤S4中,根据各楼层荷载的关系,确定最不利楼层的方法是:层高最大、梁跨度、梁截面尺寸最大的楼层为最不利楼层;如果各层层高、梁跨度、梁截面尺寸基本相同或减小时,则首层梁板及其支架是最不利楼层;所述步骤S4中,测算受力变形情况是否在安全阈值内,具体安全阈值设定为:梁板下支模脚手架只保留主梁跨中13时,梁的变形小于1mm,说明主体结构安全可靠。

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