論鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過程溫度影響

胡騰

摘?要：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為由模板支撐系統(tǒng)所構(gòu)建的方式結(jié)構(gòu)和部分完工結(jié)構(gòu)處于國內(nèi)外鋼筋混凝土施工階段必須品?，F(xiàn)階段隨著模板支撐系統(tǒng)的更替，鋼筋混凝土施工過程可能導(dǎo)致的不穩(wěn)定因素及受力影響不均，從而引發(fā)事故。為了防止此類事故的發(fā)生，國內(nèi)外大量研究表明，原先木支撐結(jié)構(gòu)逐漸被鋼支撐所替代，確實(shí)有效控制了事故發(fā)生率。從實(shí)際數(shù)據(jù)測量來看，由于晝夜溫差作用使得施工過程支撐結(jié)構(gòu)的相對(duì)荷載傳遞，簡單來說，溫度差別引起了鋼筋混凝土施工支撐鋼結(jié)構(gòu)熱脹冷縮。本文從溫度影響下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工影響角度來對(duì)其中問題作出分析以及相對(duì)應(yīng)的看法，希望對(duì)國內(nèi)現(xiàn)場施工人員帶來一些參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);施工過程;溫度影響;鋼支撐

文章編號(hào)：2095-4085（2020）06-0115-02

在我國現(xiàn)階段大量擴(kuò)展建筑工程當(dāng)中，混凝土結(jié)構(gòu)依舊占據(jù)著重要市場以及主導(dǎo)地位，經(jīng)個(gè)人研究發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)也有部分建筑方向開始往綠色環(huán)保方向行走，這是一個(gè)好的方向。雖然我國屬于水泥生產(chǎn)大國，但是其高耗能、高耗資源以及嚴(yán)重污染環(huán)境等問題已經(jīng)日漸凸顯，鋼筋混凝土作為我國現(xiàn)階段低廉的建筑材料依舊被大部分產(chǎn)業(yè)和個(gè)人使用。由于溫度的不可控性，同時(shí)鋼筋混凝土等建筑材料過多的暴露在外界當(dāng)中，又受限于各種物體荷載以及自然環(huán)境的變化因素，造成各種形式的危險(xiǎn)。

1?熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流

在各個(gè)物體之間不發(fā)生相對(duì)位移的情況下，由自由電子和原子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的熱能傳遞稱為熱傳導(dǎo)。當(dāng)某個(gè)固體內(nèi)部能量或熱量從較高的一端向較低的一端傳導(dǎo)，這種現(xiàn)象就可以根據(jù)具體傳輸導(dǎo)熱時(shí)間和溫度變化率的關(guān)系來成立公式。熱對(duì)流一般來說不能夠用相對(duì)的獨(dú)立方式傳輸能量，在此過程當(dāng)中必然會(huì)產(chǎn)生熱傳導(dǎo)。如未凝固混凝土等流體當(dāng)中溫度不同的各部分物質(zhì)在空間當(dāng)中發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)而發(fā)生的熱量傳遞現(xiàn)象被稱為熱對(duì)流。

2?溫度產(chǎn)生影響的原因及后果

2.1?溫度產(chǎn)生的影響

從實(shí)際方向來說，任何物體或是材料都會(huì)形成熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)材料或是物體由于溫度的下降以及上升或同時(shí)伴有收縮和膨脹。在一定的結(jié)構(gòu)或是部件當(dāng)中，由熱脹冷縮的影響所產(chǎn)生的變形與材料或者物體本身的膨脹系數(shù)和所處環(huán)境溫度有關(guān)。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工當(dāng)中用兩個(gè)方向的距離去計(jì)算我們稱其為線膨脹系數(shù)，而以物體自身的體積去計(jì)算則稱為體膨脹系數(shù)。膨脹系數(shù)單位表示為1/℃，在物理上的作用為衡量材料熱學(xué)性。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工當(dāng)中一般認(rèn)為鋼材與混凝土對(duì)比的線膨脹系數(shù)相近時(shí)，就是說當(dāng)所處環(huán)境溫度變化一致時(shí)，不論是墻板結(jié)構(gòu)還是支撐系統(tǒng)當(dāng)中的鋼支撐的溫度變形相對(duì)的量應(yīng)當(dāng)一致，以保障施工過程時(shí)變結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布影響不足以造成威脅。

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)要對(duì)材料本身予以高度了解。一般的鋼支撐結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小，材料自身比熱及體積也相對(duì)較小，同時(shí)鋼支撐結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱性能較為優(yōu)良，在很大程度上可以使自身與外界環(huán)境溫度相一致。而混凝土由于自身比熱大，導(dǎo)熱性能不佳，甚至還有承重構(gòu)件體積較大和質(zhì)量較重等原因，不能夠像鋼支撐結(jié)構(gòu)那樣快速達(dá)到溫度一致。其中所含有的熱傳導(dǎo)率就是用來表示由材料直接傳導(dǎo)熱量的能力大小，我們也可以稱其為導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/（m·K），在一般的普通碳鋼支撐結(jié)構(gòu)當(dāng)中導(dǎo)熱系數(shù)基本為45W/（m·K）左右，而混凝土導(dǎo)熱系數(shù)只有普通碳鋼的1/35左右，由此我們可以得出在相同環(huán)境下線膨脹系數(shù)相近的兩種材料，其自身溫度不能夠保持相對(duì)一致，那么就會(huì)導(dǎo)致時(shí)變結(jié)構(gòu)當(dāng)中的內(nèi)力分布不均勻。

2.2?溫度影響的后果

在我國國土分布上，各地區(qū)隨著全球氣候逐漸變暖而使晝夜溫差發(fā)生了明顯差異。在一些西北荒漠地區(qū)晝夜溫差甚至達(dá)到了20～30℃，而南方等地區(qū)，在一天氣溫變化當(dāng)中，一般下午兩點(diǎn)左右氣溫達(dá)到最高，冬季一般為14℃左右，而夏季最高氣溫則平均達(dá)到了37℃左右，一般來說南方的氣溫較為正常，冬季溫差大致在10℃左右，而夏季溫差平均達(dá)到了17℃。在客觀的晝夜溫差上表現(xiàn)出來的影響使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工期間的支撐結(jié)構(gòu)荷載傳遞不得不進(jìn)一步改進(jìn)支撐方案。由于在一天當(dāng)中，晝夜溫差的變化導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐受力情況總體下滑而且十分不穩(wěn)定，這極有可能引起工程事故的發(fā)生，浪費(fèi)材料，施工工人安全得不到切實(shí)保障。

近年來，國內(nèi)外建筑工程危險(xiǎn)事故不斷發(fā)生，特別是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工中。2005年西班牙地區(qū)就曾因材料暴露溫度熱脹冷縮導(dǎo)致高速公路橋面突然坍塌，這與溫度導(dǎo)致下方土層結(jié)構(gòu)不斷縮小分不開。土層接受溫度的膨脹系數(shù)與高速公路系數(shù)完全不相一致，溫度傳導(dǎo)不開，導(dǎo)致土層結(jié)構(gòu)受到影響，再加之公路上車輛以及行人的重量對(duì)路面形成壓力，久而久之，便有了坍塌事故的發(fā)生。而在2011年一年之內(nèi)，印度一橋發(fā)生坍塌，北京寶山寺白河橋也發(fā)生了坍塌。這些跡象都表明，在人工制作或是材料選擇上都已經(jīng)做到了最好，依舊有事故發(fā)生，這與相對(duì)的溫差變化所導(dǎo)致的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過程影響緊密相連。

3?自我思考

總體來說，由于溫度引起的鋼筋混凝土內(nèi)部環(huán)境應(yīng)力變化必須通過相對(duì)應(yīng)的時(shí)間以及測定來完成影響判斷，這是一個(gè)漫長的過程，所以現(xiàn)階段國內(nèi)對(duì)于溫度影響下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過程研究少之又少。對(duì)于長期有效地來實(shí)時(shí)監(jiān)控鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過程溫度在其中影響與相對(duì)應(yīng)的解決策略還需要更多的一線工程師來完成研究，筆者在此粗略地針對(duì)其中出現(xiàn)的部分問題進(jìn)行探討。由于溫度改變引起的相對(duì)線膨脹系數(shù)不斷變化，兩種物體之間的溫度傳導(dǎo)始終不能達(dá)成一致，導(dǎo)致其中內(nèi)應(yīng)力發(fā)生改變，從而對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過程產(chǎn)生影響，其帶來的直接后果就是支撐平面不穩(wěn)定，以點(diǎn)及面，后果是非?？膳碌?。

對(duì)此，我認(rèn)為應(yīng)當(dāng)選取線膨脹系數(shù)相近的材料來對(duì)其起支撐作用，或者以期達(dá)到溫差變化較低的方法。后者尚不能夠使用各種實(shí)際操作來完成，前者不僅要在符合支撐系統(tǒng)所應(yīng)當(dāng)做到的條件下選擇最合適的材料，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)對(duì)已完成工程予以追加監(jiān)測，分析晝夜溫差在其中可能存在問題并經(jīng)過研究討論加以策略控制穩(wěn)定系數(shù)，這還需要國內(nèi)有關(guān)方面的大力投入與研究。

參考文獻(xiàn)：

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