裝配式建筑工程知識分享：混凝土結(jié)構(gòu)梁式轉(zhuǎn)換層住宅施工技術(shù)及其可靠性探討

一、影響施工可靠性的主要問題

1. 施工過程中不確定性因素的研究

對不確定性因素的研究主要是對影響構(gòu)件的承載能力以及荷載變化的因素進(jìn)行分析。影響構(gòu)件的承載能力以及荷載變化的因素整體上可以分為正常因素和非正常因素。所謂正常因素是指無法避免的，在正常施工情況下一定發(fā)生的。包括混凝土的早期強(qiáng)度變化規(guī)律，正常的環(huán)境改變?nèi)鐨鉁刈兓?，不可控的施工誤差等因素。非正常的因素主要包括人為因素及意外情況的發(fā)生。施工過程中人為錯誤發(fā)生概率大，只有通過加強(qiáng)管理來盡量減少其發(fā)生的次數(shù)。施工中人為錯誤的影響體現(xiàn)在以下幾個方面:

(1 )可控的施工誤差，可控誤差主要體現(xiàn)在定位尺寸錯誤、鋼筋缺少、鋼筋位置顛倒、鋼(箍)筋直徑用錯等，總起來說就是“缺少”和“放錯”，其發(fā)生的原因是現(xiàn)場質(zhì)量管理沒有嚴(yán)格把關(guān)。

(2 )施工操作錯誤，主要體現(xiàn)在沒有按照正規(guī)的施工工藝進(jìn)行施工，從而留下質(zhì)量隱患。如混凝土的振搗不良而導(dǎo)致混凝土的密實(shí)度問題。

(3 )材料控制不嚴(yán)，一些不合格的材料被使用。

(4 )不正確的處理措施，表現(xiàn)在管理者的決策錯誤上。意外情況一般發(fā)生概率很小，但一旦發(fā)生將會帶來災(zāi)難性后果，例如地震和地質(zhì)情況。對于意外情況的應(yīng)對，當(dāng)前較常用的方法是采用工程保險(xiǎn)或工程擔(dān)保來規(guī)避意外事件帶來的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，對于施工過程中人為錯誤的影響，也相繼出現(xiàn)了一些險(xiǎn)種來保障各參與方的利益。

2. 自然災(zāi)害與人為因素的影響

在設(shè)計(jì)過程中，有時(shí)考慮得并不多，混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)有時(shí)會因?yàn)槠涫┕の锲返馁|(zhì)量不過關(guān)或者由于其質(zhì)量太低劣，從而引起其轉(zhuǎn)換層沒有達(dá)到預(yù)期所設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，并且轉(zhuǎn)換層的質(zhì)量在建好后還有可能受熱氣、風(fēng)雨、雪、凍融、地震、疲勞、以及人為因素等外來作用，許多高層建筑過早出現(xiàn)各種各樣的缺陷和病害，甚至尚未建成時(shí)，就出現(xiàn)嚴(yán)重的工程缺陷，或者剛投入使用，就不得不進(jìn)行維修。引起混凝土病害是一個復(fù)雜的問題， 不考慮洪水、地震、撞擊等自然災(zāi)害因素外，還有鋼筋銹蝕、凍融破壞、堿骨料反應(yīng)、氯離子侵蝕等受到影響。

3. 設(shè)計(jì)質(zhì)量嚴(yán)重不足

根據(jù)國外一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，在民用建筑中，由于設(shè)計(jì)原因所發(fā)生的各種質(zhì)量事故，所占比重高達(dá) 4 0 . 1 % ，居于各種原因之首。我國曾對建筑行業(yè) 5 1 4 項(xiàng)工程事故的原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)因設(shè)計(jì)原因造成的工程事故占 4 0 % 。更為重要的是，設(shè)計(jì)階段失誤所造成的質(zhì)量問題，常常是施工階段難以彌補(bǔ)的，甚至有可能會帶來全局性或整體性的影響，從而影響到整個工程項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4. 轉(zhuǎn)換層大梁設(shè)計(jì)方面存在的問題

轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)層具有與一般結(jié)構(gòu)層相比結(jié)構(gòu)重量大、結(jié)構(gòu)層剛度大、幾何尺寸超大、受力復(fù)雜等特點(diǎn)。這樣的尺寸和重量意味著轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)組成了建筑物的主要構(gòu)件。它們的設(shè)計(jì)是否合理、安全、經(jīng)濟(jì)對整個結(jié)構(gòu)的安全性、結(jié)構(gòu)造價(jià)、施工費(fèi)用等有著重要影響。但一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)時(shí)顯得無從下手，沒有可操作、可遵循的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)原則來進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。造成這種現(xiàn)象的主要原因是當(dāng)前轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)沒有相關(guān)的可遵循的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)人員難以進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型、截面確定、計(jì)算模型確定、計(jì)算方法確定，計(jì)算結(jié)果應(yīng)用以及配筋方法的實(shí)施等一系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟。這種現(xiàn)狀與我國當(dāng)前高層建筑的迅猛發(fā)展是不相適應(yīng)的。另一方面，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)方法，主要是針對形式簡單、受力相對簡單的轉(zhuǎn)換梁，對于受力復(fù)雜的轉(zhuǎn)換梁還沒有深入研究。即便是對于形式簡單的轉(zhuǎn)換梁，其受力性能也沒有完全清楚，而往往是互相混淆，設(shè)計(jì)概念不明確，設(shè)計(jì)原則不準(zhǔn)確。對于轉(zhuǎn)換梁的配筋方法也限于用普通梁的配筋方法加以套用，造成轉(zhuǎn)換梁截面超大、配筋偏多。

二、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的概括

隨著高層建筑的發(fā)展，建筑物的功能不再單一，如公寓、旅館、辦公樓等均在建筑物下部設(shè)置商店、銀行、公共大廳、會議中心、停車場等需要較大跨度的公共空間。建筑物功能的改變要求建筑結(jié)構(gòu)形式的改變，而上、下結(jié)構(gòu)形式的變化，就需要一個轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，以完成上部結(jié)構(gòu)力傳遞至下部結(jié)構(gòu)的要求。

1. 從結(jié)構(gòu)角度看，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的功能主要有：上、下層結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換，上、下層結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)的轉(zhuǎn)換，上、下層結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)同時(shí)轉(zhuǎn)換。

2. 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的幾種主要形式：梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，板式轉(zhuǎn)換層，箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，析架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。

3. 梁式轉(zhuǎn)換層

現(xiàn)代高層建筑由于使用功能要求大空間，往往需要采用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是目前高層建筑中實(shí)現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)換最常用的結(jié)構(gòu)形式，其傳力途徑采用墻( 柱卜爭轉(zhuǎn)換梁 - 柱(墻)的形式，具有傳力簡單、明確的優(yōu)點(diǎn)，便于計(jì)算、分析，且造價(jià)較節(jié)省。從 70 年代中期，國內(nèi)開始嘗試使用梁式轉(zhuǎn)換層，到現(xiàn)在短短的幾十年時(shí)間內(nèi)，梁式轉(zhuǎn)換層的工程應(yīng)用發(fā)展很快。從國內(nèi)外 1 0 5 棟高層建筑采用的轉(zhuǎn)換層的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，采用梁式轉(zhuǎn)換層的高層建筑有 8 1 棟，約占 7 7 % 。但是由于梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式的多樣性，作為主要受力構(gòu)件的轉(zhuǎn)換梁表現(xiàn)出的受力特征也各不相同。實(shí)際工程中梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，從跨度上，可分為單跨、雙跨及多跨;從上部墻體形式上，可分為滿跨和不滿跨、開洞和不開洞和開窗洞;從棍凝土結(jié)構(gòu)梁式轉(zhuǎn)換層施工技術(shù)及其可靠性的研究轉(zhuǎn)換梁功能上，可分為托墻和托柱;從轉(zhuǎn)換梁形式上，可以分為加腋與不加腋;從轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)采用材料上，又可分為鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼骨混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等。

三、可靠性的定義

在工業(yè)界，可靠性被定義為：產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。可靠性工程則是為了達(dá)到系統(tǒng)可靠性要求而進(jìn)行的有關(guān)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和生產(chǎn)等一系列工作的總和，它與系統(tǒng)整個壽命周期內(nèi)的全部可靠性活動有關(guān)。“產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計(jì)出來的，生產(chǎn)出來的，管理出來的”這一句話包含了可靠性的全部內(nèi)涵。如果說高層建筑是產(chǎn)品，那么基層、梁式轉(zhuǎn)換層、面層就可以認(rèn)為是組成高層建筑結(jié)構(gòu)的基本元件?；驹目煽慷仁窍鄬τ诶硐霠顟B(tài)而言的，其可靠性是產(chǎn)品的內(nèi)在特性。如果高層建筑的設(shè)計(jì)使用壽命為 1 0 0 年，并且在使用年限內(nèi)必須具有滿足行車要求和抵抗外界環(huán)境損壞的能力，那么其梁式轉(zhuǎn)換層不急要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且在設(shè)計(jì)考慮的運(yùn)營和環(huán)境條件下使用壽命也能夠達(dá)到要求，則可以認(rèn)為該建筑具有完全可靠性，其可靠度為 1 0 0 % 。如果梁式轉(zhuǎn)換層在承受了設(shè)計(jì)累計(jì)只是設(shè)計(jì)的 8 5 % 時(shí)。就已經(jīng)發(fā)生了超出容許的破壞或者變形，則認(rèn)為該建筑的可靠性則是大大的降低，因此在設(shè)計(jì)過程中要嚴(yán)格的把關(guān)，并牢牢的把握施工過程的技術(shù)。

裝配式建筑作為一種新興的建筑施工方法，其很多優(yōu)點(diǎn)都是傳統(tǒng)建筑無法比擬的。因此，在現(xiàn)代建筑業(yè)快速發(fā)展的時(shí)代，我們應(yīng)該轉(zhuǎn)變觀念和思路，投入更多的人力、物力來研究和發(fā)展裝配式建筑，使其成為現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展的主流方向，為現(xiàn)代人們提供更多更好的舒適安全、綠色環(huán)保的居住空間，促進(jìn)現(xiàn)代建筑業(yè)的發(fā)展。以上內(nèi)容就是“裝配式建筑工程知識分享：混凝土結(jié)構(gòu)梁式轉(zhuǎn)換層住宅施工技術(shù)及其可靠性探討”，更多精彩內(nèi)容可繼續(xù)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校!點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載，可領(lǐng)取裝配式精華考點(diǎn)/課程講義。