考虑工程质量控制的现浇混凝土结构住宅结构设计

2021-10-29邓贵宾

四川水泥 2021年9期

邓贵宾

（四川恒达建筑工程造价事务所有限公司，四川成都 610000）

0 引言

随着人口不断的增多，有限的土地资源和持续增长的人口产生了矛盾。高层建筑应运而生，在居住洋房的时候，我们已经适应了楼中可用面积非常宽敞的情况[1]。在移居到高层的时候也理应保证基本的居住面积，但是高层建筑的安全性也是我们需要考虑的，如何才能让高层建筑更加稳固是现代建筑专家的重点研究问题。

现代建筑弥补了人多地少的缺陷，更加现代化的基础设施提高了人们的生活水平，减小了城市的住宅密度，可以节省土地提高城市绿化程度。但是现代建筑也有很多安全隐患，例如：由于结构设计计算量增大等因素导致地基基础设计不科学，现在的住宅小区都建有地下车库，地下车库的底板很容易被建筑的天然地基压住。在车库顶板的预应力承受范围内进行设计才是正确的选择，另外设计优质的剪力墙也是保证建筑物安全性的关键[2]。现代建筑质量提高的同时工程造价也相应提升了，重点在于项目管理上，不同的设计方案使用的混凝土用量不同，建筑质量也不同。结构设计的优化可以消除高层建筑的安全隐患，因此在设计混凝土结构住宅结构时一定要合理内部结构布置，选择正确的施工方案。

1 现浇混凝土结构住宅结构设计

1.1 住宅结构设计原则

在住宅建筑中最重要的设计原则就是建筑的抗震能力必须合格，建筑物一旦因为抗震不合格发生楼体坍塌危及的是整栋楼人的生命。在结构设计中要遵循等轻度设计原则，避免受力不均导致的结构损坏。预估承重责任较重的地方要在混凝土中加入钢筋实现整体加固。建筑物越高，风对建筑物的影响就越明显，在平面布置的时候设计人员尽量使用对称结构减少风力作用，建筑结构设计中使用多边形等稳定性结构，增加混凝土的强度。综合设计方案和国家建筑标准的同时也要保证住宅建筑质量[3-5]。

1.2 基础设计

住宅结构设计中的基础设计采用钢筋混凝土剪力墙结构，屋盖采用现浇混凝土梁板设计。住宅设计配套地下车库。地下车库的墙体厚度为35-40cm，内部墙体厚度底部设计30cm，顶部比底部减少5-10cm[6]。住宅基础采用桩基础形式，桩基础为半径5cm的钻孔灌注桩，采用C45标号的混凝土。除去地下埋桩的长度，桩基础剩下的长度要达到45cm以上。而每根桩基础的承载力要在8000kN左右[7]。在控制工程造价的前提下提高桩的承载能力，就要采用在桩基础底部进行压浆处理。住宅的基础持力层应采用较为坚硬的岩石，桩基础施工前的勘察钻孔下到持力层中的深度大于10cm。楼裙也采用独立桩基础，独立桩基础半径3.5cm，传统设计方案中独立桩基础的半径都与住宅结构桩基础的半径相同，实际上经过承重力计算，独立桩基础的半径只需3.5 cm就可满足建筑承重要求。出于质量考虑，独立桩基础使用标号为C35的混凝土，依旧采用和住宅桩基础一样的方式进行加固，每根桩基础的承载力可达到5000kN左右[8]。

住宅地基覆盖的深度范围通常在20-30m左右，其等效剪切波数小于125m/s，可采用高压喷桩进行加固。高压喷桩的桩柱直径在6cm左右，长25m。采用围栏布置结构，由于其等效剪切波数小于125m/s，地基土层硬度不高，因此需要加大抗震能力，采取如表1所示措施：

表1 加大抗震性措施

地基处理之后，可利用探测等效剪切波数的方式来检验是否符合标准。等效剪切波数大于150 m/s时认定地基承载能力合格。

1.3 优化剪力墙的布置设计

建筑业传统使用的剪力墙是矮脚剪力墙，在现代化高层建筑中使用剪力系数偏低，不符合安全标准。因此高层建筑应重新设计剪力墙设计。剪力墙结构在小震作用下，因为刚度大可以保持弹性，在大震作用下降可以通过连梁消耗吸收震力。从设计角度来说刚度越大稳定性越好，但刚度超过一定范围会增加结构的重量，稳定性不增反降。在用料上也会造成浪费，因此在布置设计的时候要掌握好刚度的界限，衡量稳定性的同时避免原材料浪费增加住宅结构造价。剪力墙的平面布置摆正墙体两个方向刚度均匀，保证刚心和质心尽量重合，减少震力作用给建筑物带来的伤害。剪力墙在承重发生变化的时候可产生扭转效应，横向结构和竖向结构应保持构建连续性，以防其中一种结构刚度不均衡。剪力墙的设计要保证剪切刚度的稳定性，及时产生连续性变化，变化幅度也不能超过轴压刚度的最大值。

考虑到工程质量控制的原因，在剪力墙布置中应选取最合适的建筑构件。首先要做到剪力墙布置长度合理，拉大剪力墙之间的间距，控制墙肢长度。剪力墙的间距在5m之间就可以满足稳定性要求，为了保障剪力墙的延性潜力能够全部被激发出来，我们要使剪力墙的剪跨比大于等于2.5，增强周围结构的刚度减少扭转效应带来的弊端。剪力墙布置中合理减少小墙垛的数量，这样可以减少墙体转折，使剪力墙的水平承载力变得均匀。通过增设架梁将剪力墙变为完整的稳定体系可以控制轴压比，增强住宅的抗震性。

在剪力墙的质量控制中，剪力墙中建造连梁和板柱的直接影响剪力墙质量。因此，在本文的优化设计中取合理计算的最小值。连梁布置是保证传力路径的重要手段，连梁无需按照传统建筑方式设计成大截面结构，按照需求折合成小连梁结构。门窗和隔墙上另外建造自己的过梁。在负载重的墙体加钢筋加固，不仅可以提高建筑质量，也可以节约成本。

1.4 结构设计

住宅楼房的产权在70年左右，因此设计住宅的上部结构时候要保证在产权期限内建筑的抗震安全等级在保持为一级。因此建筑的抗震设计的防烈度为5度，将住宅建筑分为三组，其中高层为版权的我那估计系数最低的，五层-十层的安全系数排中等，五层到地下车库的安全系数最高。

楼体中的外墙板采用承重和保温效果融合在一起的混凝土保温墙。外墙钢筋混凝土起到加固作用，厚度超过200mm，混凝土外墙中间夹着塑聚苯乙烯保温层。内墙采用厚钢筋结构，钢板厚度要达到60mm。外墙和内墙之间靠承重内叶连接在一起。内墙作为内部承重构件要支撑外墙墙板的重量。在荷载作用下保持独立变形，住宅的楼板结构除了卫生间都采用原料为预拌混凝土的叠合楼板作为主楼板。卫生间由于使用的特殊性使用降板楼板。叠合楼板的浇筑厚度应达到80mm以上，出于安全性考虑楼板预制部分厚度不应低于浇筑厚度太多，厚度差控制在20mm以内。预制板的表面应为凹凸不平的粗糙面，一来可以避免磨平工序，二来可以增加整体的刚度和抗剪能力。但板面的粗糙程度应有所控制，凹面最低点和凸面最高点的距离不应超过5mm。否则楼板的承重点不均匀，减少楼板的承重力。楼梯间和楼梯主体一样采用承重和保温效果融合在一起的混凝土保温墙，随着楼层的增高混凝土的标号降低。在高台和牛腿梁处采用现浇混凝土，一边为固定支座另一边为滑动支座。

传统方式中结构设计使用小板块实际，但小板块安全性和施工效率都不如大块叠合设计。大块叠合设计的住宅内部不需要额外设置次梁连接，提高了住宅结构的安全性。