结构设计中需要考虑的施工关键问题分析

结构设计中需要考虑的施工关键问题分析

发表时间：2015-12-02T10:35:33.583Z 来源：《基层建设》2015年17期供稿作者：刘瑞红

[导读] 中国城市建设研究院有限公司（深圳分院）建筑技术出现的一个较为显著的进展就是对于结构的跨度、高度以及复杂性提出了越来越多的挑战。

刘瑞红

中国城市建设研究院有限公司（深圳分院）广东省深圳市 518000

摘要：随着现代经济社会的不断发展，建筑施工结构设计的经济性和安全性体现在材料用量以及结构设计安全度等因素之外，还要能够和技术措施实际费用、建造难度、能源消耗等不同因素紧密结合。技术与施工关系逐渐密切，只有在进行结构设计过程中对施工建造技术以及可能遇到的种种因素加以分析和探讨，才能够保证达到经济、安全的设计目标，从而体现出施工技术和结构设计的有效结合。本文主要对结构设计过程中需要考虑的各种施工关键问题加以分析和探讨，从而保证整个设计工作达到安全性、经济性的要求。

关键词：结构设计；施工；关键问题

建筑技术出现的一个较为显著的进展就是对于结构的跨度、高度以及复杂性提出了越来越多的挑战。在施工和设计关系逐渐密切的影响下，设计过程中遇到的技术难题也不再是设计问题，更多的是需要对具体的施工可行性问题加以探讨。因为我国建筑施工和设计大都是由不同的部门来完成，实际设计过程中要能够对施工建造相关问题加以探讨。[1]本文就结合结构设计过程中遇到到的和施工相关的各个关键技术问题对结构材料的替换和选择、施工控制应力比和荷载、安全检测与卸载以及施工结构验收和误差等因素进行探讨。

一、做好高强钢筋和高性能混凝土选择工作

目前在混凝土结构中运用较为普遍的就是400MPa级钢筋，在承载能力极限状态控制下的钢筋抗爆设计人防结构、抗倒塌设计结构、预应力混凝土结构构件的非预应力受力钢筋大都选择500MPa型号钢筋，从而能够保证这种钢筋所具有的高强度优势能够得到发挥。高强钢筋大都运用在剪力墙、钢筋混凝土柱等各种竖向构件之上，在对这种高强度钢筋进行使用时，需要能够及时了解当地相关的钢种生产以及具体的供货状况，避免出现找不到产品而耽误施工的现象。

我国很多区域在施工过程中选择的都是标准在C60之下的混凝土，部分城市的混凝土强度等级能够达到C80标准，但是，在其他地区的结构设计中，可以选择C60标准之上的混凝土，并且需要对区域具体的施工材料、高强混凝土的具体运用状况加以分析，避免结构设计过程中选择的混凝土强度等级难以实现，从而进一步造成施工单位的设计需要更改。在进行高强度混凝土施工之前，施工单位需要能够对所配置的高强混凝土具体拌合物性能、原材料性能、混凝土硬化性能的相关实验所得结果报告进行提供，获得业主方、设计单位以及监理单位的批准之后才能够进行施工。[2]在选择高强混凝土施工时，可以配合泵送的浇筑方法，这种方法除了能够减少材料费用的支出之外，还能够保证施工速度的有效提升，目前混凝土单机泵送最大高度能够达到601m的速度。

二、施工荷载以及控制应力比分析

在设计结构时，构件的应力水平受到结构用钢量的直接影响，在优化设计过程中需要能够把构件的具体应力当作控制的主要目标，并且在对优化设计的目标应力比进行确定时，需要能对工程的结构受力特征、重要性、工程造价以及施工偏差等因素加以分析和比较。

构建控制应力和构件的具体受力状态之间存在紧密的关系，因此，需要对整体计算中无法对构件加工过程中出现的膜结构侧向不平衡张力、残余应力以及临时支撑、施工堆载等因素影响加以分析和比较，并在对整体结构加以计算时，其主要构件的控制应力需要能够控制在0.95前后。

例如，在某一项目工程施工过程中，在进行建筑物屋顶或者首层常出现的施工堆载，需要结合《建筑结构荷载规范》相关规定对于荷载较大的楼层楼盖结构进行设计时，需要对施工阶段受到的荷载影响进行分析，并且当施工荷载超过具体的设计荷载时，结合具体的状况进行验收，对临时支撑加以设置。在进行地下室顶板部位的维修或者施工时，大都需要堆放、运输较多的建筑材料和施工机具，施工超载是导正建筑物楼板产生裂缝的一个主要原因。[3]在设计首层地下室顶板时，需要将施工荷载力度控制在4.0kN/m2之下，可以结合具体的状况来对未施工的隔墙自重或者建筑地面自重加以扣除。并且有效控制施工堆载的作用部位或者总量，避免产生楼板开裂等问题。

在进行体育场或者其他跨度较大的屋盖结构施工时，一般需要对临时的支撑塔架加以设置，并且在设置看台结构时，需要对预留屋盖的具体施工荷载加以考虑，使用活荷载或者未安装看台板的质量，下部混凝土结构避免使用临时加固等措施，从而产生一定的社会和经济效益。需要控制临时支撑塔架的布置达到对称、均匀的要求，数量相对较少时，对起重设备吊装能力要求较大，数量较多时，对于下部看台的混凝土结构施工可能会产生较多的影响。所以，在具体施工过程中，要能够保证施工单位和设计的单位紧密配合，并对支撑塔架的布置方案进行详细的计算以及全面仔细的论证。

三、控制超长结构合拢温度

温度作用作为超长结构内力的一个主要控制因素，温度作用则是表示结构在具体使用过程中可能产生最高和最对温度诱发的结构应力，在计算温度作用时，采用使用过程中出现的最低以及最高温度和结构施工合拢温度的差别作为具体和荷载条件。对温差产生的内力进行控制是超长结构进行设计过程中需要考虑的一个主要因素，并和结构的经济性、安全性相关。[4]所以，要能够尽可能把正负温差加以接近，避免产生偏差较大的现象。

超长结构施工周期一般较长，并且施工环境温度的变化将会对施工过程产生直接的影响，钢结构一般使用分段安装的方法，相邻分段结构之间受到温度差异的影响较为显著。混凝土结构的具体合拢温度主要是表示后浇带封闭过程中的温度，混凝土结构的后浇带分为温度收缩和沉降后浇带两种，其中温度收缩后浇带是在完成混凝土施工之后的2月之后使用强度高一级的混凝土加以浇筑，沉降之后的浇带则需要能够在主体结构封顶之后结合沉降的具体差异来完成相关状况并做好浇筑工作。[5]因为混凝土材料具有较强的抗压性能，抗拉开裂强度相对较低，超长结构来分析，为了能够从根本上减少混凝土出现裂缝的可能性，需要尽可能在温度较低的状况下进行合拢。

四、做好卸载和安全监测工作

大跨度钢结构使用的施工方法包括分片滑移、整体提升、进步提升以及分段吊装高空组拼等不同的方法。在布置临时支撑塔架和安装结构的方法相同。当设计工作不存在任何特殊要求时，可以选择满堂红脚手架的具体支撑方法，还要能够保证临时支撑塔架设置满足数量合理、均匀对称的要求，若支撑点数量较多，可能会导致施工费用逐渐增加，但是因为支撑塔架设置的较为稀疏，因此对于起重设备的能力和构件吊装验算要求相对较高。[6]在对卸载方案确定时，需要能够对合理的卸载顺序加以考虑，并对各个支撑点的具体卸载位移进行分