工程结构现代设计方法

第一篇：工程结构现代设计方法

工程结构裂缝控制的综合方法(王铁梦)

由于变形作用(水化热、收缩,气温差)引起工程结构的裂缝是很复杂并很重要的问题。作者在大量的施工和处理裂缝的经验以及理论研究基础上提出“工程结构裂缝控制的综合方法”，包括结构力学近似计算法、结构与基础的共同作用、施工技术、材料优选、以及环境条件等。

[关键词]工程结构裂缝:控制 结构设计 施工方法 材料 环境条件

1建筑工程的质量问题

半个世纪以来，我国建筑业取得了辉煌的成就，其中混凝土结构、预应力混凝土结构技术突飞猛进，日新月异，取得大批先进、成熟的科技成果，混凝土结构设计理论与设计规范水平已跻身世界先进行列。在建筑材料方面开发出一大批新型高强和高性能材料，如高强混凝土、超高强混凝土、高性能混凝土、超高性能混凝土、轻质混凝土、钢纤维、塑料纤维、玻璃纤维混凝土、碳纤维混凝土、约束混凝土等，大批新品种的外加剂和掺合料已出现在建筑市场。在砖混结构方面，我国的空心砖及砌块建筑也获得迅速发展。在建筑领域，泵送混凝土的发展实现了混凝土商品化供应方式，从而改变了以预制化作为混凝土结构的设计方向，转向现浇整体结构，在施工方面，由硬性混凝土转向流动性混凝土。

我们应当看到在大规模建设取得上述巨大成就的同时还存在着质量问题。目前，在工程结构领域中一个相当普遍的问题是建筑物的裂缝问题，并且近年来日趋增多，它已影响到生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是迫切需要解决的技术难题。

2建筑物裂缝的综合性原因

国际上关于荷载作用下构件的裂缝扩展问题，都应用纯经验计算公式，虽然其计算结果与实际出入较大，还可参考应用。但一般工程设计中，只进行荷载作用下的承载力计算，却经常忽略了裂缝的验算(除有特殊要求外)。

按照国际上近代结构的极限状态设计原则，整体建筑结构的功能必需满足两种极限状态的要求:①承载能力的极限状态，以确保结构不产生破坏，不失去平衡，不产生破坏时过的变形，不失去稳定，即不超过承载力的极限状态;②正常使用极限状态，以确保结构不产生超过正常使用状态的变形、裂缝及耐久性、振动以及其它影响使用的极限状态。目前人们对第一极限状态已给子足够的重视并严格执行，而对第二极限状态却经常被忽视了。

近年来，工程裂缝是影响正常使用极限状态的主要因素。裂缝产生的原因主要是变形作用，如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等多因素，统称为变形作用引起的裂缝问题，此类裂缝几乎占全部裂缝的80%以上。对于变形作用引起的裂缝研究还很不成熟，缺乏有关规范及规程，它涉及到结构设计、地基基础、施工技术、材料质量、环境状态等诸多因素，特别是泵送混凝土施工工艺的发展，使得混凝土裂缝控制的技术难度大大增加。例如过去干硬性及预制混凝土的收缩变形约为2.5×10-4~3.5×10-4,而现在泵送流态混凝土约为6×10-4~8×10-4，水化热也大幅度增高。

3裂缝控制的综合方法

3. 1结构设计方面

3.1.1结构温度伸缩缝间距问题

根据《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)，为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂,采取永久式伸缩的方法，伸缩缝允许间距为30- 55m(室内或土中长墙、剪力墙结构及框架结构)，露天条件下为20~35m，规范的附注中又明确指出:如有充分依据和可靠措施时，上述规定可以增减。其它有关的规程中还有允许采用“后浇带”取代伸缩缝的办法。

3.1.2后浇带的有效作用

现行规范的伸缩缝规定是把结构长度看作控制开裂与否的唯一因素。根据大量现场调查，引起结构裂缝的原因是综合性的，结构长度只是影响温度收缩应力综合因素之一，而不是唯一的因素。仅就长度而言，结构长度与应力呈非线性关系，如结构长度小于规范的规定，似乎结构内力影响很小，伸缩缝或后浇带可以有效地控制裂缝，但是对于承受很大温差和收缩作用的现浇楼板、大截面梁、剪力墙及长墙等约束度较高的结构，裂缝的概率仍然很高。

此外，由于综合因素的关系，有些工程长度超过规范的规定并没有开裂。从防水角度分析，由于近代建筑规模日趋宏大，超长、超宽、超厚结构都日趋增多，永久性的变形缝(包括伸缩缝、沉降缝、抗震缝)给工程的防水质量带来严重不利，止水带渗漏是常见而又难以处理的质量缺陷。所以，后浇带的应用是一种进步，但并不是在任何条件下都能奏效。

利用后浇带取代永久伸缩缝时应当注意以下两个问题:①后浇带中清理垃圾困难，接缝不密实，防水质量差，后期可能形成两条裂缝，因此后浇带的构造很重要:②后浇带的间距不宜过长(30m左右)，填充封闭时间不宜过短，以能将总降温及收缩变形进行一半以上的时间为佳，从目前混凝土的收缩量来看，估计3-6个月方能取得明显效果，最短不少于45d:在软土地区，填充时间在结构封顶以后，方可有效地释放差异沉降的应力。如通过地基处理解决差异沉降问题，为此目的而设的后浇带可以不设。

根据现场实践经验，裂缝分为有害的及无害的两类，有害与无害的界限由使用功能而定。当采取必要的设计、施工及材料措施控制有害裂缝的产生或由于估计不足等因素，即便出现少量有害裂缝，通过化学灌浆处理，仍然满足设计使用要求，即可取消后浇带。实践证明，从长期正常使用来看，这种以“抗”为主的无缝工程较留永久性变形缝具有一系列的优点如整体性好、防水性好、抗震性好、施工方便等。

3.1.3结构约束问题

结构物的变形有3种:自由变形、约束变形和实际变形(显现变形)，其中只有约束变形产生约束应力。约束变形(约束应力)超过建筑材料的极限拉伸(抗拉强度)，便引起裂缝。

变形作用引起的作用力有最大值，设计者可以采取抗与放”或“抗放兼施”进行结构形式的设计。留伸缩缝与不留伸缩缝的方法都是以“放”或“抗”为主的方法，做得合适，都可以使结构不产生有害裂缝。

结构所受到的外部作用分为：外荷载(静动荷载)，可看作是第一类荷载:具有十分重要的外部作用是变形作用，即第一类荷载为间接荷载，变形作用包括温度、湿度、地基不均匀沉降，在该作用下，结构的抗力取决于混凝土的抗拉性能，即抗拉强度和抗拉变形。

做结构裂缝分析时，首先应当注意第一类荷载引起裂缝的可能，特别值得注意的是那些自重荷载超过极限承载力约30%的结构，拆模后发现0.lmm左右的裂缝是正常的结构受力状态。当结构的极限承载力取决于抗拉、抗剪和稳定条件时，变形作用引起的裂缝对结构极限承载力的影响是不允许忽视的，常说“温度收缩裂缝没关系”是不全面的，有时梁板结构产生贯穿性裂缝可能降低抗剪和冲切承载力。关于框排架约束应力计算可查参考文献1，本文对目前常出现的竖向开裂计算作一介绍。

连续式约束条件下大底板、长墙、剪力墙、楼板等最大约束应力近似计算公式 或按时间增量计算:

当应力超过抗拉强度时，可求出裂缝间距:

式中:T—包含水化热、气温差及收缩当量温差，同号叠加，异号取差，由此可见，夏天炎热季节浇筑混凝土到秋冬冷缩及收缩都是叠加的,拉应力较大。

H(t,T)—松弛系数，在保温保湿养护条件下(缓慢降温即缓慢收缩)，可按“工程结构裂缝控制”第123 页表5-1取值:如不考虑龄期的影响则按表5一2取值:施工养护条件良好者总降温差包括水化热降温差及收缩当量温差一次计算(即非分段计算)，松弛系数在良好的温湿度养护条件下取0.3或0.5养护一般)，当寒潮袭击或激烈干燥时，松弛系数为O.8，应力接近弹性应力，容易开裂。

当拉应力超过设计强度时，应验算裂缝间距，再根据裂缝间距验算裂缝宽度(注意:裂缝间距既是伸缩缝间距，又是后浇带间距，如果建筑物的总长小于或等于该间距，则该建筑物即可取消伸缩缝，计算后浇带间距所取的降温及收缩只是后浇带封闭前的一段降温及收缩差，但还应验算后浇带封闭后的应力，这是采用结构的、全长和封闭后温度及收缩差):

T=T1+ T2+ T3(水化热温差、气温差、收缩当量差，取代数和): 混凝土的极限拉伸，级配不良，养护不佳，约为 ;正常级配，一般养护，为 ;级配良好，养护优良，取 ;配筋合理(细一些、密一些)，可提高极限拉伸20%一40%。构造配筋率宜为0.3%一0.5% 。

H—均拉层厚度(强约束区):

E-混凝土弹性模量:,

Cx—水平约束系数:

ch,arcch -双曲余弦及双曲余弦反函数:

a—线膨胀系数:一般情况 ，当 时，取

公式(3) ,(4) ,(5)告诉我们，控制开裂的主要因素是约束、温差及收缩和混凝土的极限拉伸。我们尽力降低前两项数值同时尽力提高极限拉伸方能有效的解决裂缝问题。根据公式，可求出平均裂缝间距[L],最大裂缝间距[L]、最小裂缝间距 ，进一步算出平均裂缝宽度、最大、最小裂缝宽。

从公式(3),(4),(5)可看出，设计上减少约束程度(滑动层、可动节点、变截面处理等)的作用，温差变形(包括收缩)与极限拉伸的差别越小，允许长度越大，当温差变形aT等于极限拉伸或Cx一0，则L一∞。当极限拉伸一0时，L一0，它们之间是非线性关系。应当强调，不仅设计，在施工及材料方面亦都应当尽可能采取措施减少温差(收缩差)，提高极限拉伸，降低约束程度达到综合控制裂缝目的。

裂缝开展宽度：

式中: 为裂缝宽度经验系数， 如表1所示:约束系数Cx值如表2所示。

从工程经验可知，高层建筑混凝土大底板对长墙的约束系数Cx比地基对混凝土大底板的约束系数约大l00倍(300一600mm墙1.5- 2.5m板)，故地基上混凝土底板的裂缝率极低，而长墙的裂缝率极高。因此受混凝土基础约束的长墙出现轻微的竖向裂缝是可以谅解的，经略加处理(裂缝化学灌浆)仍然满足设计施工的要求，不宜据此降低评级标准。

3.1.4加强构造配筋问题

设计时注意构造配筋十分重要，它对结构抗裂影响很大。但目前国内外对此都不够重视。对连续式板不宜采用分离式配筋，应采用上下两层(包括受压区)连续式配筋:对转角处的楼板(受双向约束较大)宜配上下两层放射筋，孔洞处配加强筋:对混凝土梁的腰部增配构造钢筋，其自径为8-14mm,间距约200mm，视情况而定。

3.1.5混凝土结构形式与强度等级问题

在水平结构(如梁、板、墙等)中，尽量采用中低档混凝土的强度等级(C25-C35)，利用后期强度R60。

泵送混凝土的迅速发展，由于流动性与和易性的要求，坍落度增加，水灰比增大，水泥标号提高，水泥用量、用水量、砂率均增加，骨料粒径减小，减水剂及其它外加剂的增加等诸因素的变化，导致混凝土的收缩及水化热作用都比以往预制装配工程结构和中低强度等级混凝土大量增加，收缩时间延长，已为大量试验所证实。在裂缝控制中决定混凝土抗力的是抗拉强度(极限拉伸)。水泥用量及标号的增加，可明显提高抗压强度，但对抗拉强度(极限拉伸)的提高是较小的。

同时在结构设计方面，已从过去大量运用简支构件组合的静定体系发展为超静定框架和剪力墙体系，新结构体系的约束度显著增加，约束应力也相应增加。随着建设规模的日趋宏大，超长、超宽、超厚结构日趋增多，对结构的约束应力更是雪上加霜。混凝土高强化，缺乏考虑适用范围而推广到长墙、板梁、箱体等承受水平约束应力很高的结构中，导致过大的约束应力。

工程结构设计中应当特别注意混合结构的约束状态，尽可能降低结构的约束度(约束变形与自由变形之比)。各种砌块结构的抗裂性能较差，又由于砌体含水量较大导致收缩变形较大，与混凝土共同工作协调性不良，常引起严重开裂(特别在顶层楼板和墙体约束温度应力及填充框架变形裂缝)。

在基岩上或老混凝土上常采用设滑动层的作法(放的设计原则)和设铰接节点的作法(微动节点)。在约束度很高的结构中，除合理选择材料强度等级外，必须加强构造配筋(抗的设计原则)，提高抗裂能力。

平屋顶结构的设计，应注意加强屋面保温隔热措施，尽可能采用性能较好的保温材料、防水材料，有条件的地区可利用架空隔热板以减少太阳辐射引起的升温。变形作用引起的开裂多发区经常在高层建筑的地下室及地上1,2层(强约束区)以及顶层(温差及收缩激烈波动区)，所以要加强这些区域的构造设计。

钢筋保护层厚度过薄，对于耐久性不利:过厚会增加开裂宽度和开裂率，所以应根据耐久性要求的最小允许厚度确定，如C25- C35的混凝土结构，按50年设计寿命考虑，保护层厚度最小应为25mm,混凝土强度等级≦C20时为35mm,混凝土强度等级≧C35时，取15mm:遇有高湿环境时应加厚保护层:保护层厚度不均匀容易引起裂缝:楼板的一次浇灌层应注意其抗裂性。

3. 2施工工艺方面

3. 2. 1商品混凝土的精料供应问题

由施工单位委托搅拌站向现场供应商品混凝土时，委托的技术依据只有设计院确定的强度等级，却忽略了工程特点对大体积混凝土性能的要求，这样对控制裂缝是不利的。施工单位应在混凝上浇筑施工组织设计编制中协调搅拌站、监理、设计及甲方管理部门对混凝土浇筑、振捣、养护及坍落度控制作出技术方案,并严格执行，特别是对坍落度的控制更应严格且得到搅拌站的同意。

3.2.2新浇筑混凝土的养护问题

施工工艺的中心工作是新浇筑混凝土的养护，方法有:

(1)潮湿养护混凝土浇筑后，在其表面不断地补给水分。补给水分的方法有淋水、湿砂层、湿麻袋或草袋等，最好在表面盖一层塑料薄膜，这样水可渗入但又起到保湿作用。

潮湿养护的时间越长越好，但是考虑到工期等因素一般不少于半个月，重大工程应不少于1个月。混凝土浇筑后数月内，即便养护完毕，也不宜长期自接暴露于风吹日晒的条件下。

(2)养护剂涂层必须注意养护剂的质量及必要的涂层厚度，同时还应提供一定的潮湿养护条件，覆盖一层塑料薄膜。特别要注意地下室外墙1层底板及出地面1层楼板的养护。

(3)自动给水养护(水平淋水管)对于一些长墙、长梁等结构，可采用自动喷淋管(塑料管带有细孔)，长期连续的淋水养护效果较好。

(4)保温养护 可采用2- 3层草袋或草垫之类的保温层，如水工领域采用的保温被(纤维编织布中填泡沫塑料)是有效的大面积保温措施，有条件的地方也可以应用:工民建领域，冬季设置蓄热棚保温，棚内用碘乌灯或其它热源补给热量,有条件时，在冬季施工中尽可能利用混凝土的水化热进行“自养护”。

(5)防风风速对混凝土的水分蒸发有自接影响，不可忽视。地下越冬结构宜封闭门窗，减少对流。

(6)实现信息化施工对于大中型工程，应当预埋测温点跟踪测试，信息反馈，指导施工养护。除了注意温升、温差外，更应注意降温速度，只要降温速度缓慢(1~3℃/d)，里表温差在缓慢降温条件下，超过允许值一些也是可以的。

(7) 尽快回填，土是最佳的养护介质，地下工程混凝土施工完毕应尽快回填。

3. 3混凝上材质方面

泵送商品混凝土对原材料供应有很高的技术要求。混凝土搅拌生产环境是相当恶劣的，处于高温、高湿、高粉尘、高振动的条件下，必须确保设备的稳定运行，称量装置的严格精确度，确保混凝上的质量。

由于泵送混凝土的流动性要求与抗裂的要求相互矛盾，故应当选取在满足泵送的坍落度下限条件下尽可能降低水灰比。目前国内搅拌站对砂石骨料的含水率控制波动很大，影响了混凝土的水灰比。利用较精确的含水率测定仪或传感器测出配料过程中的含水率，进行计算机处理，自动调整配料的水灰比对于控制混凝土的收缩和提高抗裂性是必要的。

砂石的含泥量对于混凝土的抗拉强度与收缩影响很大我国对含泥量的规定比较宽，但现在实际施工中还经常超标。有的搅拌站，虽然检验资料是合格的，但在浇捣中发现大量泥块和杂质引起结构严重开裂。砂石骨料的粒径应当尽可能大一些,以达到减少收缩的目的。

搅拌站及施工单位都应根据结构强度需要和流动度的要求确定较低的坍落度,根据施工季节及运输距离选择适宜的出厂坍落度和送到浇筑地点的坍落度,并根据现场坍落度信息随时调整搅拌站水灰比。

当水灰比不变时，水和水泥的用量,即水泥浆量对于泵送状态及收缩都有显著影响。例如水灰比不变，水泥浆量由20%增加到25%水泥浆占混凝土总重录比)，混凝土的收缩量增大20%:如果水泥浆增加到30%，则收缩增加45 %。因此在保证可泵性和水灰比一定的条件下应尽可能降低水泥浆量。 砂率过高意味着细骨料多，粗骨料少，仍然起到增加收缩的作用，对抗裂不利。砂石的吸水率应尽可能小一些，以利于降低收缩。

水泥品种的选择应根据大体积混凝土特点，视其结构特点以水化热控制或收缩控制。如以水化热控制可选用粉煤灰水泥、矿渣水泥及中热硅酸盐水泥:如以收缩控制，可选用普通硅酸盐水泥及粉煤灰水泥等。不要轻易采用早强水泥。

为了降低用水量，保证泵送流动度，应选择对收缩变形有利的减水剂。相对中低强度等级的混凝土可选用普通减水剂，夏季宜选用缓凝型，而冬季可选用普通型。

粉煤灰是泵送混凝土的重要组成部分。由于粉煤灰的火山灰活性效应及微珠效应，具有优良性质的粉煤灰(不低于II级)，在一定掺量下水泥重量15%~20% )，其强度还有所增加(包括早期强度)，密实度增加，收缩变形有所减少，泌水量下降，坍落度损失减少。粉煤灰与减水剂掺入混凝土称为“双掺技术”。通过预配试验会取得降低水灰比，减少水泥浆量,提高混凝土可泵性的良好效果，特别是可明显的延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值。有的国外试验资料说明收缩变形也有所降低。

混凝土的裂缝与环境条件(施工期和施工后)有很大关系。施工过程中应注意温和湿度的变化，采取有效措施控制高温、低温冲击和激烈干燥冲击，此时，应力状态接近弹性应力状态，混凝土应力松弛效应无法发挥出来，特别注意浇筑后经过一定时期养护的混凝土仍然需要保护(维护)，不宜长期裸露。注意与气象站的密切联系(降温及降雨预报)，不得在雨中浇筑混凝土，否则将严重地改变水灰比。

结构施工后验收投入使用，由于环境变化(如生产使用条件、房屋装修改变条件)，承受了新的温度、湿度、振动(包括相邻振动)、化学腐蚀及简载变化影响等，都可能引起后期开裂。

按照上述综合原则，在上海宝钢近百项超长大体积混凝土工程、上海八万人体育场、金茂大厦大体积混凝土底板、上海民防大厦、浦东新区某些高层建筑地下工程、大连高科技园大体积混凝土工程、青岛国际会展中心、厦门国际会展中心、厦门香格里拉大酒店、深圳鸿基大厦等工程都取得裂缝控制的圆满成功。

4混凝土裂缝限制标准

混凝土的裂缝是不可避免的，其微观裂缝是本身物理力学性质决定的，但它的有害程度是可以控制的，有害程度的标准是根据使用条件决定的。目前世界各国的规定不完全一致，但大致是相同的。如从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求，最严格的允许裂缝宽度为0.lmm。近年来，许多国家已根据大量试验与泵送混凝上的经验将其放宽到0.2mm。

当结构所处的环境正常，保护层厚度满足设计要求，无侵蚀介质，钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4mm:在湿气及土中为0.3mm:在海水及干湿交替中为0.15mm .沿钢筋的顺筋裂缝有害程度高，必须处理。

近年来预应力混凝土应用范围逐渐推广到更多的结构领域，如大跨超长、超厚及超静定框架结构，其混凝土强度等级必须提高至C50。在采用泵送条件下，其收缩与水化热大大增加，约束应力裂缝很难避免，张拉前开裂，张拉后又不闭合，裂缝控制的难度更加困难，必须考虑大体积混凝土的特点进行设计、施工及材料优选，并适当降低强度等级。其裂缝限制分3级，即不出现拉应力、允许出现拉应力但不超过抗拉强度(拉而不裂)和最大允许宽度0.2mm。预应力结构裂缝允许宽度是严格的，预应力筋腐蚀属“应力腐蚀”并有可能脆性断裂，预兆性较小，裂缝扩展速度决。裂缝深度h与结构厚度H的关系如下：h≦0.1H 表向裂缝:0.1H< h <0.5H浅层裂缝:0.5H≦ h <1.0H纵深裂缝:h=H贯穿裂缝。

应当尽量避免贯穿性及纵深裂缝，如出现该种裂缝应采取化学灌浆处理来保证强度，即贯缝抗拉强度必须超过混凝土抗拉强度。

早期裂缝一般出现在1个月之内，中期裂缝约在6个月之内，其后1-2年或更长时间属后期裂缝。

应对悬挑结构的裂缝出现及扩展留有观测条件(如装修工程中人孔通道)，裂缝的扩展状况给人们以预兆，藉以控制结构性破坏。

近年来，由于房屋产权体制的改变及生活水平的提高，对房屋质量要求更加严格，虽然经鉴定认为没有影响安全的有害裂缝，但从美观和精神作用的要求，应有适当的允许范围:当观察人距离结构20- 5Ocm时，可看清0.O5mm宽度的裂缝，是最严格的要求:距离1-2m时可看清0.1-0.2mm的裂缝，是一般要求:距离5-l0m时可看清0.5-1.0mm的裂缝，是必须修补的裂缝，有时虽然裂缝不宽，但是呈网状密布，给人一种精神不快感，需要修补;对有渗水的任何宽度裂缝必须处理，上述这类裂缝经处理后满足正常使用要求，不应据此降低质量评定等级。

虽然控制裂缝的方法是综合的，但在结构出现裂缝后的诊断工作中，还应根据工程的具体设计、施工及材料条件寻找出引起裂缝的主次原因。

第二篇：优化设计方法在房屋结构设计的应用论文

摘要

:随着社会经济水平的不断提升，人们对于房屋的要求也不断提高。起初房屋是提供人类居住活动的空间，随着技术的进步，房屋不仅需要具有使用功能，更需要便于施工，具有安全、可靠、美观、经济、实用的特点。因此，在结构设计过程中应该充分考虑房屋的这些功能要求，充分利用有限的空间，提升住户的体验感。文章总结多年结构设计经验，从实践角度出发探究建筑结构设计优化方法。

关键词

:房屋;结构设计;优化方法

0前言

实用性与安全性是房屋结构设计的基础，而随着建筑技术的发展，现代建筑结构设计中不仅需要考虑房屋的安全性与实用性，还需要考虑房屋的美观性与经济性，同时还要兼顾施工的便利性，能够按期的保质保量的将蓝图变成实物。因此，在结构设计过程中，必须对房屋结构设计进行优化，从而实现以上要求。笔者结合多年的工作经验，总结房屋结构设计优化方法，为后续房屋结构设计优化提供借鉴。

1结构设计优化方法理论体现

结构设计优化主要是考虑房屋结构安全、实用基础上使得其具有一定的美感。这种优化方案是通过一定的数学计算，将不同的结构设计方案进行对比分析，选择最优方案作为最终的设计方案，从而实现预期目标[1]。从结构设计优化理论角度出发，房屋结构设计优化可以分为分部工程结构优化以及总体方案优化两个方面内容。总体方案优化主要是对房屋的屋盖系统、围护结构、结构细部构造进行有针对性的优化设计。在优化过程中要充分考虑房屋的选型、布置、受力、造价、节能等方面，还需要综合考虑实际施工过程中施工技术是否能够满足该设计要求、房屋建筑是否经济，全方位、多角度的对房屋结构设计进行优化。随着设计理念的不断更新、建筑技术、建筑材料的不断更新，在结构设计优化过程中也应该不断地进行创新设计。结构设计人员应该时刻更新自己的知识储备，紧跟时代潮流，在保证房屋安全性的基础上实现结构形式的创新。在房屋结构设计过程中，设计人员应该尽可能缩小刚度中心以及质量中心的差异，所设计的房屋建筑平面尽量做到规则以及对称[2]。同时，加强对房屋受力的分析，保证房屋在水平荷载作用下不会由于力的作用使得房屋出现扭转的情况，能够满足用户使用功能的情况下，尽可能使得垂直方向上受力构件能够上下贯通。为了能够提高房屋的经济性能以及降低结构设计的难度，在设计过程中应该减少转换层的设计。垂直方向刚度方面，结构设计优化中也需要重点关注，在刚度上应该形成逐渐变化而非突变的形式，突变会使突变部位应力集中，致使结构产生薄弱部位。

2结构设计优化的意义

房屋建筑结构设计优化不仅能够提升建筑的美观性，充分有效地利用有限的空间，同时可以有效地控制工程造价。对建设单位来说，所需要得到的是利用较少的投入，能够获得最大的效益，并且房屋具有足够的安全性、可靠性以及科学性，这也是对结构设计优化的要求。根据大量的统计数据可以发现与传统的房屋结构设计相比，运用结构设计优化技术能够有效地降低工程造价6%~35%[3]。通过优化后的房屋结构设计可以使得每个部分相互协调，能够有效地提高空间的利用率，同时可以根据房屋的特性选择合理的建筑材料。在保证房屋安全系数的同时，能够提高房屋的实用性与经济性。

3结构设计优化技术应用步骤

3.1建立优化模型

对房屋整体结构进行优化时，通常情况下采用以下三个步骤完成:1)选择合理的设计变量。结构设计优化人员应该重点选择对房屋结构影响较大的参数作为设计的变量。例如约束控制的参数、目标控制的参数，具有包括结构可靠度、工程造价、损失期望值等指标。在结构优化过程中，对部分变化幅度不明显、影响程度不高的参数或者部分采用特定的参数就能满足要求,设计人员可以事先预定参数进行设计，这样设计人员在计算、设计、编程的过程中可以大大的减少工作量。2)确定目标函数。在优化的过程中，设计人员需要设定能够符合预定条件的钢筋截面积、构件几何尺寸以及其对应的失效概率，从而使得成本控制最优化。3)确定约束条件。房屋结构的安全性与可靠性是房屋结构设计的基础，是优化的前提条件。因此在函数设定的过程中,必须设定相应的约束条件。房屋结构设计优化的约束条件通常包含以下几个方面内容:尺寸约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构强度约束、应力约束、可靠指标约束、结构体系约束、确定下条件约束、弹塑性约束、极限状态约束等。在优化过程中，设计人员必须将实际项目情况的约束条件与假定的约束条件作对比，确保所设定的约束条件能够满足实际工程需求。

3.2方案设定、程序设计与结果分析

以可靠度为基础的房屋结构设计优化具有非线性以及多条件、变量复杂的特点，在优化结构计算的过程中，通常情况下将具有约束性的优化转化成为无约束性的优化函数进行计算。目前，我国结构设计优化中常用的计算方法有:复合形法、拉氏乘子法、Powell法等。随着计算技术不断应用于设计领域，将基于可靠度进行的房屋结构设计优化方案以及选用的符合工程实际情况的优化计算方法运用计算机语言编制相关的程序，从而提高优化设计的运算速度以及满足结构优化的各项功能需求。在选定优化计算方法、建立相应的优化模型与优化程序的基础上，对结构设计进行优化。设计人员通过所编制的程序对方案进行处理后，必须对程序运行的结果进行比较分析,选择最佳的优化方案。在结果分析的过程中，结构优化人员必须对各个影响因素进行整体综合性考虑，多角度、全方位地考虑优化方案。优化方案结果分析对结构设计优化及其关键，对结果进行有效的分析能够从中选择安全性、实用性、合理性以及美观性有效协同的方案，同时，可以降低建筑施工难度，加快施工进度，降低建设投资。在优化过程中只考虑经济效益，忽略对技术方面的考虑是不正确的，在优化的过程中应该将两者相互统一，形成有机整体进行综合优化。

4结语

房屋结构设计优化是建筑结构设计中的重要环节，由于选择最佳的结构设计方案不仅将先进的施工技术融入到设计之中，使得建筑更科学，同时能够有效降低建设成本，提高房屋的经济性。但是，房屋结构设计优化是一项综合且复杂的系统性工程，需要设计人员具有较高的专业素养，较为丰富的结构设计经验，同时能够准确地把握当前的新施工技术、新型建筑材料。笔者结合多年的结构设计优化经验，从优化的步骤、方法、程序设计等方面展开论述，为后续结构设计优化提供借鉴。

参考文献:

[1]周宏伟.刍议房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].四川水泥,2014(12):283+286.

[2]张明,刘文斌,李闯,聂宏.优化驱动的起落架结构设计方法[J].航空学报,2015,36(3):857-864.

[3]何冬霞.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].中华民居(下旬刊),2013(10):18-19.

第三篇：钢框架结构梁柱节点连接设计方法分析

摘要：加强钢框架结构梁柱节点连接设计方法的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对钢框架结构梁柱节点连接设计方法进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：钢结构;钢框架结构;梁柱节点;连接设计;建筑设计

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：

梁柱节点的连接设计方法对于建筑物的安全起着十分重要的关键性作用，梁柱结点既是梁与梁交叉的受力结点也是梁与柱连接的受力结点，这个结点既是钢框架结构中的受力枢纽也是钢框架结构中的传力枢纽。梁柱节点在传统上一般采用螺栓锁紧、焊接、螺焊混合等连接方法。

1 概述

钢框架结构在重量、韧性、安装周期、规模化生产、操作简易便捷等方面都优于钢筋混凝土框架结构框架，而且使用寿命也要长出许多，并且由于钢结构的坚固性与构件连接的多种选择性使得整座建筑的抗震性能与美观性方面都得到了加强。正是由于上述的这些优点，钢框架结构在近年来得到了长足的发展。梁柱节点是钢结构框设计之中的一个留给设计人员的最难抉择的关键点，几乎每一位设计师在处理这个关键部位时都会深思熟虑一番，因为梁柱节点是钢框架结构工程设计成败的关键所在。钢结构框梁柱节点可以采用的连接方式为下述几种：

1.1 刚性连接

这种连接方式可以获得最高的强度与刚度;

1.2 铰接连接

这种连接方式可以获得最大的柔性;

1.3 半刚性连接

这种连接方式所获得的刚性与柔性均介于上述两者之间。国内外的许多建筑工程专家们仍然在继续着对梁柱节点连接设计的研究与探索，相信在不远的将来更好的连接方法，更快速的施工方式都将随着新的创意、新的材料的出现而出现。在我国目前的建筑设计来看，无论是工业建、构筑物还是商业建筑物，抑或是民用建筑都越来越多的开始倾向于采用钢结构的半刚性连接，具体选择何种结构这是由其综合评估方面的考量所决定的。在实际施工过程中，采用半刚性接的方式可以大大加快施工进程，并且在施工过程中还省去了焊接的操作，铰接的连接方式也提高了构件标准化的进程。工商业建筑的刚性连接是考虑到所受的荷载较大。

2 各种连接形式特点

上述的三种连接方式各有其特点，但是这些连接形式最终还要归结为下述的连接方法：

2.1 普通螺栓及高强度螺栓连接

2.1.1 普通螺栓

钢结构连接用的螺栓共分为 10 余个等级，分别为 3.6、4.

6、4.8、5.

6、6.8、8.

8、9.8、10.

9、12.9 等级。等级在 8.8 级及以上的螺栓称为高强度螺栓，因为其制造材质为低碳合金钢或者是经过热处理过的中碳钢。在钢结构梁柱连接中较少使用 8.8 级以下的普通螺栓，绝大多数情况下都采用高强度螺栓以保证关键连接部位的安全可靠。

2.1.2 高强度螺栓

1)高强度螺栓种类。性能等级在 8.8 至 12.9 之间的高强度螺栓连接一般有两种形式：一种是通常用于 10.9 级及以上强度中的扭剪型高强度螺栓连接，另一种是大六角头高强度螺栓连接。在使用大六角头高强度螺栓连接时经常会出现施工人员安反垫圈的情况，这样就使得垫圈不但起不到紧固的作用反而会产生相反的松扣的作用了，正确的安装是有倒角侧朝向螺头。2)抗剪连接螺栓。在钢框架结构的梁柱节点连接中，高强度螺栓因其动力荷载的承受力、摩擦承压抗剪与耐疲劳等优良特性而得到了广泛的应用。根据高强度螺栓的抗剪性能的特性不同可划分为下述两种：a.摩擦型高强度螺栓。摩擦型的高强度螺栓是依靠其预拉力以提高梁柱之间的压力以对抗梁柱之间的分离的拉力产生的滑移。摩擦型的高强度螺栓承受剪力时，只是以其摩擦力对抗滑移。在实际的测试实验过程中，摩擦型高强高螺栓要求其抗滑移系数必须大于或等于其设计值。b.承压型高强度螺栓。承压型高强度螺栓是依靠其侧壁的压应力抵抗来自梁柱的剪力。承压型高强度螺栓与摩擦型高强度螺栓的最大不同就是承压型高强度螺栓允许剪力超过其摩擦力，当剪力超过其摩擦力致使接接件之间产生了滑移以后，螺栓杆与孔壁相接触，这时候承压型的特性就显现出来，螺栓与杆身的抗剪就是其区别于摩擦型的最大特点。

2.2 摩擦型高强度螺栓与焊缝形成的混合连接这种连接应注意以下几点：

1)焊缝的破坏强度高于高强螺栓连接的抗滑极限强度，其比值宜控制在 1～3 之间;2) 不能用于需要验算疲劳的连接中;3)其施工顺序，应根据板件的厚度，施焊时能否采取反变形措施等具体条件分析决定，一般采用先栓后焊的方式，此时高强度螺栓的强度应计及焊接影响，作一定的折减;当采用先焊后栓且板间又不夹紧时，宜采用大直径螺栓，并需将螺栓的抗剪承载力设计值乘以折减系数;4)在静力荷载作用下，摩擦型高强度螺栓可以和侧角焊缝共同作用。在直接承受动荷载作用的连接中，则不能用这种连接，施工时一般采用先栓后焊的程序，并在设计中考虑温度影响将高强度螺栓的预拉力予以适当折减;5)能共同工作的混合连接，其总承载力可按不同连接方式承载力的总和考虑。

2.3 全焊型连接

全焊型连接时疲劳敏感，焊接结构的低温冷脆问题比较突出，产生焊接残余应力和变形，对结构工作产生不利影响，除因受力复杂，接头刚度大或施焊不便的安装接头不宜采用焊接外，可广泛用于工业与民用建筑钢结构中。

全焊型梁柱连接的优点及施工时注意事项试验结果表明，全焊型梁柱连接的滞回性能好于栓焊型混合连接，具有较好的塑性变形能力。在全焊型梁柱连接中，设计时应注意选择合适厚度的节点板。节点板太强，不仅浪费材料，也不能充分利用节点域的变形能力耗散地震能量;相反节点板太弱的梁柱连接虽然能发展相当大的塑性变形，但由于梁翼缘难以形成塑性，也限制了节点的耗能能力。同时，节点域的塑性转动过大会增加框架的水平位移，对框架的整体受力不利。在这种连接中，梁上、下盖板边缘加工后与柱采用对接焊缝连接，盖板与梁的连接采用角焊缝，梁腹板与柱连接通过钢板或角钢而连在一起，钢板或角钢与梁腹板采用角焊缝连接，钢板或角钢与柱采用对接焊缝连接。在施工时应保证对接焊缝的质量，对接焊缝必须焊透，梁上、下翼缘、盖板与柱对接焊缝的质量对梁柱刚性连接的滞回性能有很大的影响。特别是焊缝与柱翼缘的连接面应注意除油除漆，合理安排施工顺序。

3 刚性连接的种类欧美及我国广泛采用的梁柱刚性连接又可分为三类

3.1 梁端与柱的连接全部采用焊接连接。

3.2 梁翼缘与柱的连接采用焊接连接，梁腹板与柱的连接采用摩擦型高强螺栓连接。

3.3 梁端与柱的连接采用普通形连接件的高强螺栓连接。

4 提高框架梁柱节点抗震性能的措施

地震区的刚性连接节点设计要满足多遇地震下弹性状态的承载力要求和罕遇地震下弹塑性状态的承载力和变形要求。根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则，按照有效控制梁上塑性铰位置的思路，采用在梁腹板进行开孔削弱的节点形式促成塑性铰的形成。

结束语

螺栓与焊接是较为常用的梁柱连接方法，新的技术也在不断涌现。目前国外正在研究一种较为先进的类似卡榫结构与螺栓焊接融合的连接方法，这种连接方法不仅梁柱连接处的接触面积加大更有利于力的传导，而且由于兼用了螺栓与焊接的方法使得连接更加有保障，并且还避免了传统的螺栓连接因连接处螺栓断裂、连接头断裂等出现事故的情况。即使螺栓与焊接过程都出现问题，这种卡榫结构仍然会牢牢地将梁柱连接在一起，当然了，这种结构也需要螺栓与焊接手段对其进行最终加固。

参考文献：

[1]郭猛 涂远军 框架结构梁柱节点区优化施工设计 [期刊论文] 《施工技术》 ISTIC PKU -2007年6期

[2]郭佳齐 高层建筑框架结构梁柱节点施工技术 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年17期

[3]朱书田 抗震框架结构梁柱节点施工应注意的问题 [期刊论文] 《施工技术》 ISTIC PKU -2008年10期

第四篇：房屋结构设计优化方法研究论文

摘要：

建筑结构设计是房屋结构设计中的重要内容，因此，对建筑结构进行优化设计具有重要意义。合理的设计方案，在满足技术要求的基础上，还能满足美观与使用性要求。但是，优化建筑结构设计是一个比较复杂的问题，这就要求我们，必须深入研究优化建筑结构设计的方法。文章首先介绍了结构设计优化方法内容及其原则，并阐述了建筑结构设计优化的现实意义，随后探讨了建筑结构设计优化方法的具体应用，希望对相关人员有所启发。

关键词：

建筑结构设计;优化方法;协调性;经济性能

现如今，人们对建筑的要求不再简单的是居住使用要求，随着时代的不断发展，人们对建筑的美观性和安全性也愈加重视，对建筑的实用性能有了更严格的要求。基于以上要求的变化，这就要求我们不断改变并优化结构设计，采取耳穴的方案，同时满足美观性和实用性，并且还能够降低成本投入，提高经济效益，促进建筑业的良好健康发展。

1结构设计优化方法内容及其原则

1.1概述。在房屋建筑结构设计时，如果要对设计方法进行优化，这就势必给工作人员带来更多的问题，例如成本问题和建筑材料问题。这种情况下，就要求工作人员用最低的资金投入，进行房屋建筑设计的优化。对优化房屋建筑设计时，其优化的内容主要包括两个内容：

①优化整体的房屋建筑结构;

②优化局部的房屋建筑结构。而局部房屋建筑结构主要就是对主体结构、房顶结构和下部基础结构等分别进行优化设计。1.2原则。

(1)使建筑具有安全性能。房屋结构优化不是简单的进行材料的节约，而是首先要确保房屋建筑结构安全，然后利用专业知识，结合实际的房屋建筑情况，对房屋建筑结构进行科学合理的优化，从而使得房屋建筑的设计趋于完善。

(2)使建筑具有实用性能。对于房屋建筑优化设计的另一个原则就是要确保建筑物的实用性，使得房屋建筑通过优化设计具备更多的功能，满足人们的实用与使用需求。

(3)保证建筑结构优化的同时保护环境。房屋建筑结构优化设计的另一个原则就是要尊重环境，也就是说要注意环保，例如，可以采用绿色环保材料。

(4)确保建筑具有可用价值。这个原则也是非常重要的一点，要求在进行房屋建筑优化设计时，不能一味追求利益，忽视质量，而是要在保证建筑质量的基础上降低资金投入。根据以上原则，不难看出，在进行房屋建筑结构优化设计时必须保证其科学、安全、质量要求。首先，充分重视结构优化模型，科学合理的结构设计变量得到解决。主要针对相关的参数值和约束来控制参数值的选择应注意，而较小的将实现一个预定义的类型参数，可以有效地减少编程，提高效率，提高整体水平;然后是目标函数的确定，这将对建筑作为一个整体的成本情况来理解。可以科学地确定约束条件，为结构的优化设计奠定基础。

2建筑结构设计优化方法的具体应用

2.1整体和局部优化。房屋建筑结构设计具有复杂层次性。首先要求在进行设计时要考虑设计、结构、安装等不同子系统及其下属体系。在进行优化设计时，综合考虑各个子系统和下属体系并且进行优化;其次，由于在房屋建筑结构设计时设计到施工材料、构建、配件等内容，这就要求进行房屋建筑设计时，进行整体优化。建筑结构的优化计算模型和优化计算方案属于建筑结构优化设计的重要组成部分。建筑结构的优化设计的本质就是在变量中提取重要的参数，根据上述所说参数建立函数模型，从而得到比较好的方案。一般来说，建立模型主要从以下方面入手：①合理选择设计变量，这属于重要内容，而且在选择变量设计会影响参数的选择，因此合理计算变量就能将降低计算编程的工作量;②确定目标函数，首先要在符合函数的基础上找到最优解，才能确定目标函数;其次，将约束条件确定下来，主要包含弹塑性、强度、应力及尺寸等方面，在优化建筑结构的同时，必须确保约束条件的范围在规定的要求之内，满足设计的需求。

2.2建筑主体上部结构的科学性优化。建筑主体上部结构的科学性优化，是在建立模型，优化系统设计，保证科学合理性的基础上，对建筑剪力墙进行优化设计。首先，建立合理的剪力墙数量;其次，保。证剪力墙的整体质量的统一性，保证其整体结构的重心，减少地震等灾害对房屋建筑的破坏;最后，如果要保证剪力墙的高抗剪能力，在满足质量的要求上减少墙的数量。

2.3概念设计结合细部结构设计优化概念设计的应用表明没有具体的量化数据，例如，抗震防裂度，这种情况下没有具体的量化的标准进行优化设计，因此需要用到概念设计。但是在设计过程中，要求工作人员必须会合理且灵活运用建筑结构设计的优化方法。例如，在进行抗震设计时，可以根据房屋建筑的实际情况，选择合理的抗震方法进行设计，方法不同，但是达到了相同的优化目的。

2.4结构设计中注重协调性设计。应用结构设计的优化方法，可以充分体现在协调方面。将建筑与整个平面之间的关系应得到有效的加强，可以在结构设计中加以保护，以及结构设计的外观也应体现。在设计过程中，墙、柱的结构布置，建筑平面功能需要得到有效保证，建筑空间和深度，充分保证房子的整体结构来反映系统的简单性，在各部门的高度可以充分的保护。

2.5对计算结果进行分析，确定最优设计方案。作为优化结构设计中比较重要的部分，结果分析的意义不言而喻。在此过程中，要将计算数据结果进行详细的分析，然后以数据中得到的信息为依据，制定优化设计方案。另外，在优化设计的过程中需要多方面考虑，尤其是各种阻碍因素，要对其进行控制，使得建筑结构优化设计能够顺利完成。此外，由于在施工建设过程中，涉及的人力、物理、财力较多，因此结构优化的主要目的就是合理降低上述指标，从而保证建筑指标不会受到影响。因此，在建筑结构设计中必须注意：①找到建筑技术和经济之间的平衡点，降低二者矛盾，使用高新技术，降低费用成本;②充分理解技术所带来的经济价值，充分意识到技术的进步和发展有利于降低经济损耗，因此这就要求必须加强技术发展。

3建筑结构设计优化的现实意义

3.1有利于降低工程总成本。现阶段，高层建筑不断增加，与普通多层建筑比较，主要的区别就是占据的土地面积比较小，占据的空间面积比较大，减少用地费用。但是建筑物的高度的增加，层数的增多，就容易造成楼与楼之间的不协调问题，占地节约量和建筑的层数不成比例。因此，不可以单纯的追求建筑的高度而忽视土地节约量，要将占地面积、造价进行统一协调。另外，高层建筑并不会因为层数的增多增加楼顶，这就明显的降低了成本，只是会增加楼层的基础造价。

3.2有利于加强建筑物的整体经济性能。随着层数的不断增加，建筑物必会影响整体框架梁与柱的承载能力，使之承载力增加，这就造成墙体的面积和梁柱的体积的增加，增加结构自重，电线、水管等管道等房屋配置会有所延长。相对来说，普通的多层建筑物能够节省建材但不会影响抗震性能。此外，建筑物高度的不同势必会影响墙面的范围，这时候一般会选择圆形建筑或者是接近方形的建筑，这样外墙的周长系数就会相对减少，而且内外装修面积也会随之减少，而且以上形状有利于其受力的提高，在保证安全稳定的基础上增加了建筑的整体经济效益。

4结束语

综上所述，参考实际情况，从多个方面，研究对房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法的应用，利用结构理念和方法的不断优化，有效的提高建筑整体的结构设计质量。希望本次的相关研究，可以对房屋建筑结构设计优化起到一定指导作用。

参考文献：

[1]丁可.建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用探析[J].工程技术研究,2016,(6):129.

[2]郭睿.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].住宅与房地产,2017,(3):93.

[3]范国兴.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].鸡西大学学报,2014,(8):23-25.

第五篇：浅谈地铁车站主体结构工程施工的方法

[摘 要]随着我??城市建设的飞速发展，交通堵塞等城市问题日益突出。地铁是解决城市公共交通和实现城市可持续发展的途径之一，近十几年来，我国大中城市纷纷兴起了建造地铁的热潮。本文主要分析的就是地铁车站主体结构工程施工方式，进而提出以下内容，希望能够为同行业工作人员提供相应的参考价值。

[关键词]地铁车站;主体结构;施工方式

中图分类号：U231.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2017)11-0149-01

1.地铁结构的特点

地铁结构设计特点：百年大计、周边环境复杂、岩土及地下工程具有明显的地域性和多变性、涉及专业多、协调配合多、设计与施工紧密联系。地铁结构的特点决定了地铁结构设计的流程多、设计周期长、反复多，其设计过程始终处于边设计、边施工的状态。对于一般的明挖车站从设计开始到施工结束一般需要2年的时间。

2.工程概况

某地铁4号线二期工程车站主体结构采用二层单柱双跨钢筋混凝土框架结构，防水以自防水为主，辅以全包防水，主体结构尺寸见表1。

3.主体结构施工流程

3.1 主体结构施工分段

分为站前段、站后段和车站主体等五个部分进行施工，主体施工分段进行， 每段长度根据设计情况初步确定为20米左右，共12节段。每节段的施工时间为 25天，考虑到各阶段的搭接施工时间，节段施工按20天计算，南关岭车站主体结构采用“纵向分段、竖向分层”的原则施工，施工分段的原则是施工缝位于两个中间柱跨距的1/4-1/3处，并结合其它因素一并考虑。

3.2 施工前准备工作

一是基坑开挖到设计标高，仔细进行测量、放样及验收，严禁超挖。二是掌握车站结构浇筑和支撑拆除的要求及操作程序，对侧墙、中(顶)板模型支撑系统进行设计、检算、报监理业主审批后，根据施工进度提前安排进料。三是对内部结构施工顺序，施工进度安排，施工方法及技术要求向工班及全体管理人员进行认真交底，做到人人心中有数。四是垫层浇筑前，认真做好接地网等的施工。

4.钢筋施工

4.1 钢筋加工制作

(1)钢筋必须有质保书或试验报告单。(2)钢筋进场时分批抽样物理力学试验。使用中发生异常，要补充化学成份分析试验。(3)钢筋加工的形状、尺寸必须符合设计要求。钢筋的表面保持洁净、无损伤，油渍、漆污和铁锈等在使用前清除干净。不使用带有颗粒状或片状老锈的钢筋。(4)钢筋的弯钩或弯折按国标GB规定执行。

4.2 钢筋焊接

(1)钢筋焊接使用焊条、焊剂的牌号、性能以及接头中使用的钢板和型钢均必须符合设计要求和有关规定。(2)焊接成型时，焊接处封锁水锈、油渍等。焊接后在焊接处无缺口、裂纹及较大的金属焊瘤，用小锤敲击时，应发出与钢筋同样的清脆声。钢筋端部的扭曲、弯折必须校直或切除。(3)钢筋焊接的接头形式、焊接工艺和质量验收，按国家现行标准《钢筋焊接及验收规程》的有关规定。(4)轴心受拉和小偏心受拉杆件中的钢筋接头，均采用焊接。普通砼中直径大于 22mm 的钢筋和轻骨料砼中直径大于20mm的I级钢筋及直径大于25mm的Ⅱ、Ⅲ级钢筋的接头，均采用焊接。

5.模板施工

5.1 模板及支架体系的选择

车站主体为二层框架结构，脚手架采用φ48×3.5 钢管扣件式金属脚手架系统。结构板采用组合钢模板，侧墙采用大块模板，结构板的掖角采用特制钢模板。

5.2 侧墙模板施工

侧墙采用 槽钢支承，φ48钢管斜撑与满堂脚手架结构固定的方法。施工方法：(1)在底板或中板上预埋 φ

25、50cm长钢筋，其间距为 1000mm，分3排设置，与侧墙边的距离分别为1.5m、3.0m、4.5m。(2)按顺序先安装钢模板，然后竖向安设10cm×10cm长方木(方木间距为 50cm)，再装纵向槽钢(，最后装φ48斜撑钢管。

5.3 模板施工技术要求

(1)模板必须支撑牢固、稳定、无松动、跑模、超标准的变形下沉等现象。对超重、大体积砼施工时模板支撑刚度须进行施工设计计算，并经监理验算。(2)模板拼缝平整严密，并采取措施填缝，保证不漏浆，模内必须干净。模板安装后及时报验及浇砼。(3)模板安装前，必须经过正确放样，检查无误后才立模安装。(4)中、顶板结构支立支架后铺设模板，并考虑预留沉降量。当跨度大于 4m 时，模板起拱，起拱高度为跨度的3%以确保净空和限界要求。侧墙模板采用大模板，模板拼缝处内贴止水胶带或玻璃胶，防止漏浆。

5.4 混凝土浇筑

要选择合适的混凝土浇筑方案，可以使用C30P8 防水商品混凝土，并将其运送在靠近工作面处，使用混凝土输送泵来进行混凝土的灌注。平均2-4台地泵，负责一个工作面。可以使用耐高压橡胶管作为工作面泵管端头的活动端，便于对其进行调节。在灌注时未使用插入式捣固器进行振捣，捣固器的直径约为32毫米。使用8米长的捣固器振捣侧墙。可以使用阶梯式分层浇筑法进行混凝土浇筑，对于侧墙则是用分层浇注的方法，将每层的高度控制在50-70厘米之内，保混凝土面上升的均匀性。要使用防水混凝土来进行地铁车站主体结构的浇筑，保障其抗渗标号和抗压强度、抗裂性能。在混凝土浇筑的过程中，首先要注意对其自由起落的高度进行有效的控制，避免出现混凝土离析。用振捣器振捣混凝土，保障 30 秒的振捣时间。从低处向高处分层灌注，尽量减少间隙时间。要事先制定钢筋密集处、预留孔洞图和结构预埋件的位置，进行加强振捣。

总结：地铁车站主体结构工程的施工质量关系着地铁行车的稳定性，必须要抓好每一个施工环节的质量，保障地铁车站主体结构的整体施工质量。

参考文献

[1] 袁志阳.暗挖地铁车站土体变形数值模拟研究[D].吉林大学，2016.

[2] 桑国辉.北京地铁十号线潘家园站施工技术研究[D].石家庄铁道大学，2016.

[3] 杨公标.洞桩法地铁车站施工引起的地层变形与结构受力特性分析[D].北京交通大学，2016.