施工阶段地上结构楼板承载力分析

施工阶段地上结构楼板承载力分析

何欢然 宋家安

中建二局第三建筑工程有限公司 北京市 100070

摘要：目前城市建筑项目大量为住宅项目，住宅项目地上楼板设计所能承受的荷载普遍较小，而为满足现场施工过程要求，地上楼板难免需要搭设满堂脚手架并进行材料堆载，因此分析支撑脚手架和材料堆载重量对住宅地上楼板的影响是非常有必要的。

关键词：地上楼板；堆载；承载力

引言

施工过程中，因模板支撑架体自重、浇筑层混凝土自重及施工材料堆放荷载均较大，容易造成结构楼板破坏。为保证地上结构楼板的安全性、耐久性，应根据地上结构楼板的设计荷载严格限制结构楼板的堆载负荷及模板支撑架体保留层数，保证结构楼板上的荷载不超过设计荷载值。

1 地上楼板设计荷载分析

1.1 地上楼板混凝土达到设计强度所能承受的荷载

根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第5章可知，住宅工程地上楼面均布活荷载2KN/㎡。住宅工程地上楼面一般为50mm厚的地砖面层，面层荷载约为0.05×25=1.25KN/㎡。因此，地上楼板在面层施工之前且混凝土强度达到设计要求时所能承受的设计荷载为2+1.25=3.25KN/㎡。

1.2 地上楼板混凝土强度未达到设计强度所能承受的荷载

住宅工程地上楼板厚度一般为100~140mm，楼板厚度越大，自重越大，浇筑作业层楼板混凝土时下面几层楼板所承受的施工荷载越大，本文按板厚为140mm进行荷载计算。

140mm厚的结构楼板自重为0.14×25=3.5KN/㎡，考虑结构楼板自重，楼板混凝土强度达到100%后所承受的总荷载为3.5KN/㎡+3.25KN/㎡=6.75KN/㎡。

根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.2.10节可知，混凝土强度与楼板的弯矩承载力成正比；根据《建筑结构静力计算使用手册》第五章可知，楼板弯矩承载力与所能承受的均布荷载成正比，因此可总结为混凝土强度与楼板所能承受的均布荷载成正比。

楼板混凝土强度为75%的设计强度时楼板所能承受的均布荷载为6.75KN/㎡×75%=5.0625KN/㎡，扣除楼板自重后所能承受的均布荷载为5.0625-3.5=1.5625KN/㎡。

楼板混凝土强度为90%的设计强度时楼板所能承受的均布荷载为6.75KN/㎡×90%=6.075KN/㎡，扣除楼板自重后所能承受的均布荷载为6.075-3.5=2.575KN/㎡。

2 地上楼板模板架体保留层数分析

主体结构施工过程中，往往需要保留一定层数的模板支撑架体，通过多层支撑架体将施工层的荷载层层往下传递，分摊上部施工荷载，从而避免已浇筑的楼板被上部施工荷载压坏或坍塌。以下对地上楼板模板架体保留层数进行分析。

2.1 模板支撑架体及模板荷载计算

每层楼板下的胶合板及木方的荷载按0.3KN/㎡考虑。

每层楼板下钢管支撑架体假设采用A48×3.6钢管搭设，钢管自重为0.04KN/m，支撑架体搭设高度为3.0m，立杆间距为1.0m，三道纵横向水平杆，顶部U拖上为双钢管主龙骨，因此每平米范围的钢管长度为3+2×3+2=11米，每平米范围钢管自重为0.04×11=0.44KN/㎡。

因此每层每平米范围模板支撑架体自重为0.3+0.44=0.74KN/㎡。

2.2 浇筑层楼板自重及施工活荷载计算

浇筑层楼板厚度按140mm考虑，浇筑层楼板自重为0.14×25=3.5KN。

根据《建筑施工模板安全技术规范》JGJ 162-2008第4.1.2条要求，当计算支架立柱及其他支承结构构件时，浇筑层施工人员及设备荷载标准值可取1.0KN/㎡。

因此，浇筑层楼板自重及施工活荷载总计为4.5KN/㎡。

2.3地上楼板模板架体保留层数计算

现假设包括浇筑层模板架体总共保留3层，浇筑层设为N层，下一层为N-1层，下两层为N-2层，下三层为N-3层。最上面的模板支撑架体压在N-1层楼面，下一层模板支撑架体压在N-2层楼面，下两层模板支撑架体压在N-3层楼面。

现假设现场施工进度为7天一层，N-1层楼板已浇筑7天，假定混凝土强度达到设计强度的75%，楼面所能承受的荷载为1.5625KN/㎡；N-2层楼板已浇筑14天，假定混凝土强度达到设计强度的90%，楼面所能承受的荷载为2.575KN/㎡；N-3层楼板已浇筑21天，假定混凝土强度达到设计强度的100%，楼面所能承受的荷载为3.25KN/㎡。因此N-1~N-3层所能承受的荷载为1.5625+2.575+3.25=7.3875KN/㎡。

而三层模板支撑架体自重为0.74×3=2.225KN/㎡；浇筑层楼板自重及施工活荷载总计为4.5KN/㎡。因此三层模板支撑架体及浇筑层楼板自重及施工活荷载总计为2.225+4.5=6.72KN/㎡≤7.3875KN/㎡。

因此总共保留三层模板支撑架体基本能满足楼板承载力要求。

当浇筑层以下的楼板混凝土均达到设计强度，则N-1层和N-2层楼板的承载力为3.25×2=6.5KN/㎡，而二层模板支撑架体自重为0.74×2=1.48KN/㎡；浇筑层楼板自重及施工活荷载总计为4.5KN/㎡。因此三层模板支撑架体及浇筑层楼板自重及施工活荷载总计为1.48+4.5=5.98KN/㎡≤6.5KN/㎡。因此当浇筑层以下楼板混凝土均达到设计强度后，总共保留两层模板支撑架体基本上能满足楼板承载力要求。

3 地上楼板材料堆载验算

施工过程中地上楼层主要堆放的材料：模板方木、砌块。

本文中地上楼板在面层施工之前且混凝土强度达到设计要求时所能承受的设计荷载考虑为2+1.25=3.25KN/㎡。其他项目按实际情况进行计算复核。

3.1模板木方堆放

根据《建筑结构荷载规范》，木方模板带湿容重为6KN/m³，湿态下最大堆放高度=3.25KN/m²÷6KN/m³=0.54m。

故在地上楼板堆放木方模板时，最大叠放高度不得超过0.54m。

3.2 砌块堆场

根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附录A，加气砼砌块容重为6KN/m³，加气砼砌块最大堆放高度=3.25KN/m²÷6KN/m³=0.54m。

故在地上楼板堆放加气砼砌块，加气块满铺时最大堆放高度不得超过0.54m。

4 地上楼板模板架体支撑及堆载安全保证措施

砌筑工程施工阶段，严禁在结构楼板上超高堆放加气块；

主体结构施工阶段，必须保证三层模板支撑架体，当支撑架体底部楼板混凝土强度均达到设计要求时可保留两层支撑架体，不得过早拆除底部楼层的支撑架体；

对项目管理人员及劳务人员加强交底，告知危害。

5 结语

总之，施工过程中地上楼板堆载材料时，必须严格按照结构设计总说明中楼板所能承受的设计荷载进行安全验算，必须保证模板支撑架体保留层数满足楼板设计承载力的要求，同时还需加强现场监督管理，避免不利堆载及支撑对结构楼板的安全性、耐久性造成影响。

参考文献：

《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2012；

《建筑施工模板安全技术规范》JGJ 162-2008；

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010；

《建筑结构静力计算使用手册》。

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