结构设计中需要考虑的施工关键问题

1、结构设计中需要考虑的施工关键问题1概述 建造技术最大的发展体现在对结构高度、跨度与复杂性的不断挑战。随着设计与施工的关系变得越来越亲密，设计中碰到的技术难题不单纯是设计问题，更多的是施工实施可行性的问题。因为我国建造设计与施工建筑分属于不同的部门，在设计期间全面考虑施工建筑的相关问题存在较大的困难。 本文结合结构设计中常常碰到的与施工相关的关键技术问题，对结构材料的抉择与代换、施工荷载与控制应力比、施工过程模拟分析、超长结构合拢温度的控制、卸载与平安监测、施工误差与结构验收等相关问题举行了探讨。 2结构材料的抉择与代换 2.1高强钢筋与高性能混凝土 2.1.1高强钢筋 目前，400MPa级的钢

2、筋在混凝土结构中已经普遍采用，按照我国即将颁布的混凝土结构设计规范GB 500102022，500MPa热轧高强度钢筋将逐步得到使用和推广。热轧带肋高强钢筋在混凝土结构中应用技术导则RISNTG00720221规定，对于由承载能力极限状态控制配筋的抗爆设计人防结构和抗崩塌设计结构，以及预应力混凝土结构构件中的非预应力受力钢筋，介绍优先采用500MPa级钢筋，以充分发挥其强度较高的优势。高强钢筋主要应用于钢筋混凝土柱、剪力墙等竖向构件。采用高强度钢筋时，需要留意当地相应钢种的生产及供货状况，避开消失无法找到相关产品的状况。 从高强钢筋用量来看，欧美国家400600MPa级钢筋用量达到95%以上。

3、若HRB500，HRB400，HRB335钢筋的设计强度分离取420，360，300MPa，则采用HRB500钢筋代替HRB335，HRB400钢筋，可节省材料分离在28%和14%以上，并可节省大量的能源、电力、运送、加工费等，削减烟气、粉尘和污染物的排放。实际工程应用表明采用高强钢筋的工程，钢筋用量削减低于设计强度的比值，主要缘由是钢筋强度提高后，构件挠度变形和裂缝宽度增强的问题尚待解决。此外结构最小配筋率的规定及抗震和温度-收缩等间接作用提出的构造配筋措施务必考虑。因此采用高强钢筋后，实际配筋的用钢量并不能按比例削减。大量研究表明，采用500MPa高强钢筋后，可削减钢筋用量12%14%2。

4、 2.1.2高强混凝土 目前我国绝大多数地区采用C60以下的混凝土，有些城市混凝土强度等级可以达到C80及以上。但其他地区在结构设计时，当采用C60以上混凝土时，需要了解当地的实际材料及高强混凝土应用状况，避开结构设计中采用的强度等级无法实现，造成较大的设计更改。在高强混凝土施工前，施工单位务必对原材料性能、所配制高强混凝土拌合物性能及混凝土硬化性提出实验结果报告，等设计单位或甲方及监理单位许可后，方可施工。 高强混凝土的浇注宜采用泵送。除节约材料费用外，与钢结构相比，加快施工速度也是采用混凝土结构的重要特点。目前，混凝土单级泵送高度最大的工程是迪拜的哈利法塔，达到了601m。 到目前为止，各

5、国规范中采用的混凝土最高强度等级分离是:欧洲规范Euro code2为C105，德国规范DIN1045是C115，美国设计手册已用到C100，实验研究已经超过C1603。 2.1.3免振捣混凝土 免振捣自密实混凝土在我国于20世纪90年月末开头应用于工程。具有降低施工噪声，减轻工人劳动强度，便于泵送，不分层、离析，有利于迅速施工等优点，并且可以防止传统混凝土浇注中漏振、过振和钢筋密集结构简单消失的蜂窝麻面等工程缺陷。它在配制过程中可掺用大量矿物掺和料，有利于资源利用和生态环境庇护，具有很好的经济效益。 在型钢混凝土构件及钢管混凝土构件中，施工振捣条件较差，此时需要采用高强免振捣混凝土。混凝土的

6、坍落度可达250270mm，扩展度可达650mm以上，1h以后，扩展度可达500mm以上4。 免振捣混凝土通常采用压力顶升法与高抛法施工，通过施工实验检验实行适当的施工方法。 2.2混凝土结构耐久性 结构耐久性设计特地针对结构在环境作用下的适用性能力，荷载作用下的耐久性属于结构平安性范畴，但对施工的要求显著高于传统的平凡混凝土结构。 2.2.1国内混凝土结构耐久性设计进展现状及重要性 国内的混凝土结构耐久性设计最早应用于一些受环境作用影响显著的重大土木及水利工程，如海港码头、水库大坝等;但是限于当初对混凝土耐久性的认识水平及国家经济条件，通常是针对已知的一项或几项环境作用实行一项或几项防护措施

7、，还谈不上是系统的耐久性设计。经过几十年的研究进展，目前在新建的大型土木和水利工程中(如海港工程、水利工程、重点的桥涵工程、市政道桥工程)系统的耐久性设计得到了相对较好的应用。而在民用建造及平凡工业建造设计中，混凝土结构耐久性设计的应用几乎是一项空白。 随着时代的长进，现代结构设计理念已经有了很大的进展，不再单纯强调结构的平安性，而是将结构的平安性、适用性、可修复性三者并列，作为结构设计需要满意的三个要求。而结构的适用性和可修复性正是结构耐久性设计要完成的任务。 2.2.2混凝土结构耐久性设计的特点 与平凡混凝土结构平安性设计相同，混凝土结构耐久性设计也同样具有时效性及限定性，此外，还有一些与

8、平凡混凝土结构平安性设计不同的特点:以正常使用极限状态为终于状态，而不是承载力极限状态。更强调结构的可修复性和前期与后期投入的综合经济性。 提高混凝土耐久性一方面可以人为限制耐久性损伤发生的条件:控制混凝土原材料中的有害物质;为钢筋供应足够厚度的混凝土庇护层;提高混凝土密实度;控制混凝土裂缝;通过建造面层、建造防水、建造防潮、建造维护等措施，隔绝或减轻环境因素对混凝土的影响。另一方面通过定期监测，尽早发觉损伤，实行相应的补救措施，以减轻损伤带来的危害。 混凝土结构耐久性设计应包括以下内容:明确结构的耐久性设计使用年限;决定整体结构及局部构件所处环境分类及环境作用等级;提出混凝土原材料的选用要求

9、(水泥、矿物掺和料、骨料、拌制水以及化学外加剂的品种与质量要求);明确混凝土的强度等级、最大水胶比及胶凝材料的最大与最小用量等;提出混凝土氯离子蔓延系数、抗冻耐久性系数等混凝土耐久性参数以及引气等要求;明确与耐久性有关的结构构造措施，主要包括钢筋庇护层厚度、裂缝控制措施及防水排水构造等;提出防腐蚀附加措施;提出与耐久性有关的施工质量要求;提出结构使用阶段的维护与检测要求，作为耐久性设计的必备环节，使用阶段的维护与检修具有十分重要的意义，准时发觉局部问题，准时实行措施解决，是对结构耐久性的最大保障。 2.2.3混凝土施工要求 针对混凝土施工阶段提出技术要求5，主要是为了保证混凝土的耐久性品质，避

10、开因为施工缘由导致耐久性隐患，并尽量削减混凝土的早期裂缝。详细要求如下:对超长及大体积混凝土工程，施工单位应举行具体的施工组织设计，研究超长混凝土和大体积混凝土的施工措施，确保混凝土的施工质量。在施工工期紧迫，施工分段界面交织复杂的状况下，施工单位应按照施工进程认真研究施工分段界面的分割和实行的施工措施;对分段界面处的结构构件应举行牢靠的支护，确保施工阶段的结构稳定，对分段界面处的基础土体应实行牢靠的庇护措施，避开土体的扰动。混凝土工程在正式施工前，应针对工程特点和施工环境条件，会同甲方、设计、监理及混凝土提供等各方，共同制定施工全过程和各个施工环节的质量控制与质量保证措施以及相应的施工技术条例，约定质量检验方法，由监理单位监督实施。为保证混凝土的匀称性，混凝土的搅拌宜采用卧轴式、行星式或逆流式搅拌机，不得使用自落式搅拌机，并严格控制拌合时光。严格控制坍落度，一般入模坍落度宜160mm，且严禁在搅拌机以外二次加水搅拌。泵送下料口应准时移动，严禁用插入式振捣棒平拖驱赶下料口处积累的拌合物将其推向远处。插入式振捣棒需变换其在混凝土拌合物中的水平位置时，应竖向缓慢拔出，不得放在拌合物内平拖。当日平均气温低于0又无妥当整体保温措施时，不得浇注混凝土;对处