考慮工程質量控制的現澆混凝土結構住宅結構設計

鄧貴賓

（四川恒達建筑工程造價事務所有限公司， 四川 成都 610000）

0 引言

隨著人口不斷的增多，有限的土地資源和持續增長的人口產生了矛盾。高層建筑應運而生，在居住洋房的時候，我們已經適應了樓中可用面積非常寬敞的情況[1]。在移居到高層的時候也理應保證基本的居住面積，但是高層建筑的安全性也是我們需要考慮的，如何才能讓高層建筑更加穩固是現代建筑專家的重點研究問題。

現代建筑彌補了人多地少的缺陷，更加現代化的基礎設施提高了人們的生活水平，減小了城市的住宅密度，可以節省土地提高城市綠化程度。但是現代建筑也有很多安全隱患，例如：由于結構設計計算量增大等因素導致地基基礎設計不科學，現在的住宅小區都建有地下車庫，地下車庫的底板很容易被建筑的天然地基壓住。在車庫頂板的預應力承受范圍內進行設計才是正確的選擇，另外設計優質的剪力墻也是保證建筑物安全性的關鍵[2]。現代建筑質量提高的同時工程造價也相應提升了，重點在于項目管理上，不同的設計方案使用的混凝土用量不同，建筑質量也不同。結構設計的優化可以消除高層建筑的安全隱患，因此在設計混凝土結構住宅結構時一定要合理內部結構布置，選擇正確的施工方案。

1 現澆混凝土結構住宅結構設計

1.1 住宅結構設計原則

在住宅建筑中最重要的設計原則就是建筑的抗震能力必須合格，建筑物一旦因為抗震不合格發生樓體坍塌危及的是整棟樓人的生命。在結構設計中要遵循等輕度設計原則，避免受力不均導致的結構損壞。預估承重責任較重的地方要在混凝土中加入鋼筋實現整體加固。建筑物越高，風對建筑物的影響就越明顯，在平面布置的時候設計人員盡量使用對稱結構減少風力作用，建筑結構設計中使用多邊形等穩定性結構，增加混凝土的強度。綜合設計方案和國家建筑標準的同時也要保證住宅建筑質量[3-5]。

1.2 基礎設計

住宅結構設計中的基礎設計采用鋼筋混凝土剪力墻結構，屋蓋采用現澆混凝土梁板設計。住宅設計配套地下車庫。地下車庫的墻體厚度為35-40cm，內部墻體厚度底部設計30cm，頂部比底部減少5-10cm[6]。住宅基礎采用樁基礎形式，樁基礎為半徑5cm的鉆孔灌注樁，采用C45標號的混凝土。除去地下埋樁的長度，樁基礎剩下的長度要達到45cm以上。而每根樁基礎的承載力要在8000kN左右[7]。在控制工程造價的前提下提高樁的承載能力，就要采用在樁基礎底部進行壓漿處理。住宅的基礎持力層應采用較為堅硬的巖石，樁基礎施工前的勘察鉆孔下到持力層中的深度大于10cm。樓裙也采用獨立樁基礎，獨立樁基礎半徑3.5cm，傳統設計方案中獨立樁基礎的半徑都與住宅結構樁基礎的半徑相同，實際上經過承重力計算，獨立樁基礎的半徑只需3.5 cm就可滿足建筑承重要求。出于質量考慮，獨立樁基礎使用標號為C35的混凝土，依舊采用和住宅樁基礎一樣的方式進行加固，每根樁基礎的承載力可達到5000kN左右[8]。

住宅地基覆蓋的深度范圍通常在20-30m左右，其等效剪切波數小于125m/s，可采用高壓噴樁進行加固。高壓噴樁的樁柱直徑在6cm左右，長25m。采用圍欄布置結構，由于其等效剪切波數小于125m/s，地基土層硬度不高，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

地基處理之后，可利用探測等效剪切波數的方式來檢驗是否符合標準。等效剪切波數大于150 m/s時認定地基承載能力合格。

1.3 優化剪力墻的布置設計

建筑業傳統使用的剪力墻是矮腳剪力墻，在現代化高層建筑中使用剪力系數偏低，不符合安全標準。因此高層建筑應重新設計剪力墻設計。剪力墻結構在小震作用下，因為剛度大可以保持彈性，在大震作用下降可以通過連梁消耗吸收震力。從設計角度來說剛度越大穩定性越好，但剛度超過一定范圍會增加結構的重量，穩定性不增反降。在用料上也會造成浪費，因此在布置設計的時候要掌握好剛度的界限，衡量穩定性的同時避免原材料浪費增加住宅結構造價。剪力墻的平面布置擺正墻體兩個方向剛度均勻，保證剛心和質心盡量重合，減少震力作用給建筑物帶來的傷害。剪力墻在承重發生變化的時候可產生扭轉效應，橫向結構和豎向結構應保持構建連續性，以防其中一種結構剛度不均衡。剪力墻的設計要保證剪切剛度的穩定性，及時產生連續性變化，變化幅度也不能超過軸壓剛度的最大值。

考慮到工程質量控制的原因，在剪力墻布置中應選取最合適的建筑構件。首先要做到剪力墻布置長度合理，拉大剪力墻之間的間距，控制墻肢長度。剪力墻的間距在5m之間就可以滿足穩定性要求，為了保障剪力墻的延性潛力能夠全部被激發出來，我們要使剪力墻的剪跨比大于等于2.5，增強周圍結構的剛度減少扭轉效應帶來的弊端。剪力墻布置中合理減少小墻垛的數量，這樣可以減少墻體轉折，使剪力墻的水平承載力變得均勻。通過增設架梁將剪力墻變為完整的穩定體系可以控制軸壓比，增強住宅的抗震性。

在剪力墻的質量控制中，剪力墻中建造連梁和板柱的直接影響剪力墻質量。因此，在本文的優化設計中取合理計算的最小值。連梁布置是保證傳力路徑的重要手段，連梁無需按照傳統建筑方式設計成大截面結構，按照需求折合成小連梁結構。門窗和隔墻上另外建造自己的過梁。在負載重的墻體加鋼筋加固，不僅可以提高建筑質量，也可以節約成本。

1.4 結構設計

住宅樓房的產權在70年左右，因此設計住宅的上部結構時候要保證在產權期限內建筑的抗震安全等級在保持為一級。因此建筑的抗震設計的防烈度為5度，將住宅建筑分為三組，其中高層為版權的我那估計系數最低的，五層-十層的安全系數排中等，五層到地下車庫的安全系數最高。

樓體中的外墻板采用承重和保溫效果融合在一起的混凝土保溫墻。外墻鋼筋混凝土起到加固作用，厚度超過200mm，混凝土外墻中間夾著塑聚苯乙烯保溫層。內墻采用厚鋼筋結構，鋼板厚度要達到60mm。外墻和內墻之間靠承重內葉連接在一起。內墻作為內部承重構件要支撐外墻墻板的重量。在荷載作用下保持獨立變形，住宅的樓板結構除了衛生間都采用原料為預拌混凝土的疊合樓板作為主樓板。衛生間由于使用的特殊性使用降板樓板。疊合樓板的澆筑厚度應達到80mm以上，出于安全性考慮樓板預制部分厚度不應低于澆筑厚度太多，厚度差控制在20mm以內。預制板的表面應為凹凸不平的粗糙面，一來可以避免磨平工序，二來可以增加整體的剛度和抗剪能力。但板面的粗糙程度應有所控制，凹面最低點和凸面最高點的距離不應超過5mm。否則樓板的承重點不均勻，減少樓板的承重力。樓梯間和樓梯主體一樣采用承重和保溫效果融合在一起的混凝土保溫墻，隨著樓層的增高混凝土的標號降低。在高臺和牛腿梁處采用現澆混凝土，一邊為固定支座另一邊為滑動支座。

傳統方式中結構設計使用小板塊實際，但小板塊安全性和施工效率都不如大塊疊合設計。大塊疊合設計的住宅內部不需要額外設置次梁連接，提高了住宅結構的安全性。

2 測試實驗

為了驗證本文設計的現澆混凝土結構住宅結構質量更好，設計對比實驗，在建筑面積一定的住宅地區用傳統方式和本文設計的方式進行結構設計。

2.1 實驗準備

已知某地區的住宅的產權年限為50年，該地區屬于非地震帶，安全等級為二級，抗震設防類別為丙類。住宅建筑場地的級別為3級。項目共有100棟住宅。30棟T3戶型，30棟T4戶型，其余為數量不等的其他戶型。根據當地的地勢環境和正度建造規定，衛生間標準化尺寸為1500mm，廚房標準化尺寸為1700mm。

表2 各戶型構建標準（類）

各類戶型的構建標準如下表，非疊合樓板在常用戶型中幾乎不常用，其他則不同戶型用量不同。

2.2 實驗結果與分析

對建筑質量進行評價，通過模糊評估模型計算，傳統方式和本文設計方式的工程質量對比數據如表3所示。

表3 工程質量對比

由表3可知，考慮工程質量控制的住宅結構質量更好。

3 結束語

本文基于工程質量控制方面考慮，設計了現澆混凝土結構的住宅結構新方案，通過實驗分析證明結構的質量更優，工程質量上符合國家標準，也達到了抗震要求，希望通過本文研究對建筑質量控制及結構優化設計提供參考。