建筑结构设计与施工中相关问题的探讨

张 西 莲

(山西晋建房地产开发有限公司，山西 太原 030006)

建筑结构设计与施工中相关问题的探讨

张 西 莲

(山西晋建房地产开发有限公司，山西 太原 030006)

对框架结构、剪力墙结构、筒体结构、混合结构等混凝土多高层建筑常用的结构形式进行了介绍，并对结构抗震设计的相关问题作了研究，阐述了结构节点核心区、框架结构充填墙、钢筋接头等设计要求，为相关结构设计提供了理论依据。

结构，设计，建筑，抗震

0 引言

目前我国的建筑行业正处于飞速发展阶段，尤其是混凝土结构建筑，正越来越多的应用在高层及超高层结构上，但也出现了一些工程质量问题。如何保障工程结构及人民生命财产安全，是每一个建筑参与者必须考虑的，尤其是设计及施工，是决定安全的两个重要阶段，以下是本人的一点心得体会。

1 混凝土多高层建筑结构的常用形式

1)框架结构。

框架结构是由梁、柱和楼面板组成的空间结构，梁、柱刚接形成的刚架是结构的抗侧力体系。框架结构既要承受竖向荷载，又要承受水平风荷载，在地震区还要承受地震作用。为了提高框架结构的侧向刚度，特别是抗扭刚度，必须将框架结构设计成双向梁、柱刚接的抗侧力体系，而且设计时还应尽量使框架结构两个方向的抗震能力接近。

2)剪力墙结构。

剪力墙结构是由多片剪力墙纵横交错而形成的空间结构，具有承载力大和平面内刚度大的优点，但也具有剪切变形相对较大，平面外较薄弱的不利性能。由于其布置方式灵活，在高层建筑中得到广泛应用。目前国内高层住宅设计绝大部分采用剪力墙结构。如国内知名房企开发的富力城，恒大绿洲等小区。

3)框架—剪力墙结构。

框架—抗震墙结构中既有框架柱、梁，同时在适当位置布置一部分剪力墙来增强建筑的抗剪，抗弯能力，相对于框架结构承载力大幅提高，可提高建筑物高度，主要用于办公需灵活分割的建筑。

4)板、柱—剪力墙结构是由无梁楼板和柱组成的板柱框架与剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。

此类结构由于无楼层梁便于机电管道通行，增加了房屋的净高，有利于建筑物减小层高，增加层数，可多得到建筑面积，以取得更好的经济效益，此类结构适用于商场、图书馆的阅览室和书库、仓储楼、饭店、公寓、多高层写字楼及综合楼等房屋。

5)筒体结构。

a.框筒结构：顾名思义，框筒即框架筒体结构，由一个个框架柱布置成类似于围合筒的形状来受力。b.框架—核心筒：为满足建筑功能的需要，在结构内部布置核心筒作为主要抗侧力构件，在核心筒周围布置框架梁柱，形成框架—核心筒结构。c.筒中筒结构。由外部的框筒和内部的核心筒组成，具有很强的抗侧力结构，在水平力作用下，外框筒柱承受较大的轴向力及较大抗倾覆力矩。内筒主要承受水平力产生的剪力，并提供一定的抗倾覆力矩，筒中筒结构也是我国目前超高层建筑物常用结构形式。d.多重筒体，束筒结构及多筒体结构。

6)混合结构。

混合结构是指由外围钢框架或型钢混凝土、钢管混凝土框架与钢筋混凝土核心筒所组成的框架—核心筒结构，近年来在我国迅速发展起来的一种新结构体系，由于其具有钢结构建筑自重轻，截面尺寸小，施工进度快的优点，同时又具有钢筋混凝土结构侧向刚度大，防火性能好，目前被认为是一种比较符合我国国情的较好的超高层建筑结构体系。

7)复杂高层建筑结构。

a.带转换层的高层建筑物;b.连体结构;c.竖向体型收进，悬挑结构。

2 结构抗震设计的相关问题

1)地震震级和烈度。地震震级是以地震时释放的能量大小确定的。震级相差一级释放能量相差30倍左右，一次地震只有一个震级。地震烈度是地震波及范围内建筑物和构筑物遭受破坏的程度。

2)抗震设防的三水准及两阶段设计。三水准：小震不坏、中震可修、大震不倒。实现三水准设防目标：进行两阶段设计：第一阶段设计，承载力验算，第二阶段设计，弹塑性变形验算。

3)结构抗震概念设计。由于地震时结构受力复杂，结构受力分析很难精确到每一个结构杆件，通过概念设计使建筑体系构件之间获得最佳受力特征和协调关系，得到良好的抗震性能是很必要。其基本原则是：a.结构的简单性。b.结构的规则和均匀性，包括竖向和平面的规则性。c.结构的刚度和抗震能力。d.结构的整体性。加强楼盖的整体作用，高层建筑更应该重视概念设计，某种程度上概念设计甚至比分析计算更重要。

4)抗震设防钢筋代换原则：在结构设计与施工中，有时会遇到需用另一种强度或直径的钢筋来替换原设计图纸中的钢筋的情况，规范规定应按照承载力设计值相等的原则计算代换，避免由于总承载力提高甚大，导致邻近部位形成新的薄弱环节而在地震中出现脆性破坏(混凝土压碎，剪切破坏)。还应满足最小配筋率和钢筋间距等构造要求，以及构件使用时的挠度及裂缝变化情况。

5)减隔震技术。a.隔震：在建筑物底部适当位置设置隔震物(如隔震垫)，地震力在到达隔震物后隔离或减弱，使上部结构受到较少的地震作用，从而保证结构安全。b.消能减震。在建筑物的抗侧力体系中设置消能部件(由阻尼器、连接支撑或其他连接构件等组成)，通过消能器的变形吸收和消耗地震能量，从而使结构受到的地震损毁可能极大减少及消失。根据国内外的相关实例，隔震及减震技术可以极好的应用在工程抗震中。我国的隔能减震技术起步较晚，需要大力推广。

3 相关问题的处理方法

3.1 结构节点核心区的设计问题

在柱采用高强混凝土之后，为了保证梁、柱节点区的强度，设计常要求梁、柱节点区混凝土强度等级与柱一致。这给施工造成比较大的难度，由于商品混凝土坍落度很大，如果只浇筑节点核心区构件而不浇筑周边梁板结构，支模困难不易施工，尤其当梁、柱混凝土强度等级相差比较大的时候，施工质量很难保证。

设计建议：当混凝土强度为C60而楼板不低于C30，或柱为C50而楼板不低于C25时，梁、柱节点核心区的混凝土可随楼板同时浇捣，但在设计时应注意验算，满足结构承载力要求。这时应注意节点四周的约束程度。比如在梁端作成水平加腋，以加强对梁、柱核心区的约束。

3.2 框架结构填充墙的设计要求

墙长大于5 m时，后砌隔墙顶部应与楼、屋盖结构构件拉结，墙长超过5 m或层高2倍时，在墙中段设钢筋混凝土构造柱；填充墙在转角处，T形交接处，一字形墙端部，大于2.1 m的洞口两侧应设构造柱，门窗洞口小于2.1 m时作钢筋混凝土抱柱。

拉结筋的留设不允许采用与柱箍筋焊接的方法，以免对柱受力筋的损伤。可采用预埋筋、预埋板式植筋的方法，植筋应满足后锚固的规范。

3.3 钢筋接头的相关问题

钢筋连接的形式：搭接、机械连接、焊接，在设计中均可采用。

机械连接自出现以来，由于其工艺简单方便，质量容易保证，在结构施工方面得到了很好的应用，我国相关规范也推荐钢筋连接优先使用机械连接，尤其是重要的结构构件。搭接接头是比较常用的连接方法，即使在抗震构件上也是可以应用的。但其缺点是：

1)当结构构件承受反复荷载及动荷载时，搭接部位钢筋有可能发生滑动位移，影响结构承载力及安全性。

2)在构件钢筋较密集时，采用搭接方法将使浇捣混凝土较为困难。

焊接接头由于质量不容易保证，同时可能损伤受力钢筋，一般不推荐使用，或用于次要部位及结构。

3.4 结构缝的设置原则

结构缝有三种：伸缩缝、抗震缝、沉降缝。伸缩缝主要是为了解决结构的温度收缩。伸缩缝的设置只要使结构断开即可。伸缩缝最小缝宽3 cm。抗震缝是为了不规则的结构通过抗震缝的设置而分成若干个平面相对规则的单体。抗震缝的宽度要能保证建筑物在地震时不致碰撞。沉降缝是为了解决高低差别很大的建筑由于沉降差异过大而带来的结构裂缝。结构一旦用永久性缝分开，必须满足抗震缝的要求。随着超长混凝土设计、施工技术及计算技术的发展，尽量少设置永久性的缝成为一种趋势，代之以伸缩后浇带、沉降后浇带来解决伸缩及沉降的差异问题。伸缩后浇带一般在后浇带两侧混凝土浇筑完成后45 d～60 d浇筑，但应注意伸缩后浇带浇筑后应及时对建筑物进行封闭，以免由于温差过大而引起混凝土的开裂。

沉降后浇带的浇筑时间应待后浇带两侧的结构沉降稳定或预期的沉降差异在结构的允许范围内时，方可浇筑混凝土。

[1] GB 50009—2012,建筑结构荷载规范[S].

[2] GB 50011—2010,建筑抗震设计规范[S].

[3] JGJ 3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[4] GB 50010—2010，混凝土结构设计规范[S].

Inquiry on building structure design and construction matters

Zhang Xilian

(ShanxiJinjianRealEstateDevelopmentCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The paper introduces common concrete high-rise building structure forms including frame structure, shearing-wall structure, silo structure and composite structure, studies relevant structural seismic-resisting design, and describes design demands of structural joints core parts, frame structure filling-wall, steel joints and so on, which has provided theoretical basis for relevant structural design.

structure, design, building, anti-seismic

2015-06-26

张西莲(1979- )，女，工程师

1009-6825(2015)25-0048-03

TU318

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