導語：影響建筑施工的設計問題研討一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1地基處理與基坑工程

1.1北川體育中心地基處理方案分析

北川體育中心是援川的重點項目，包括體育場和體育館，共計14300m2，占地面積52000m2，工期緊。由于場區有大量的低洼區域需要回填，土方量約20萬m3，回填深度4～11m，因此地基處理方案是影響工期的關鍵。經過論證，最后選擇了強夯處理地基的方案。對于回填深度超過6m的區域采用分層強夯，其他區域均為一次強夯，經試夯和檢測，地基承載力為250kN/m2，滿足設計要求。該工程土方回填和強夯經過2個月順利完成。地質條件類似的另一個項目，建筑面積共計1.6萬m2，占地面積3萬m2，低洼處須回填的土方為92000m3。由于回填區采用分層碾壓的方案，回填與地基處理就達1.5個月，嚴重影響了總工期。通過對北川體育中心強夯方案與分層碾壓回填技術經濟對比可知，強夯方案不僅能滿足設計承載力的要求，而且造價低、施工速度快。

1.2奧帆賽媒體中心地基處理與基坑方案分析

工程建筑面積為8200m2，地上2層，混凝土框架結構，屋面為鋼結構;地下1層，面積3698m2，地下室埋深約為6.0m，筏板基礎。地質條件復雜，含大量的碎石、拋石;基巖面起伏較大，部分區域基底為基巖，基底下還需超深開挖2～6m方至巖面;臨海近，最近點僅8m，地下水與海水直接貫通。

1)初步方案直接挖至中風化巖，部分場區基底標高即為巖石，其余需繼續開挖2～6m的深度到基巖面，然后用級配砂石換填至墊層底標高，基底為巖石的場區仍需鋪設級配砂石褥墊層。基坑支護最深達13m，采用雙排長螺旋灌注樁，并在樁間注漿的樁錨支護止水方案。

2)優化方案(見圖1)超深開挖部位采用高壓旋噴樁處理地基。基坑支護深度為5～6m，采用單排或雙排高壓旋噴樁帷幕支護、止水，臨海近或碎石、拋石較多的部位采用雙排樁。

3)對比分析由于該工程臨海近，無法采用降排水的方案，因此止水與支護方案是保證工程順利完成的關鍵。而設計方案未結合地質條件綜合考慮對支護及止水帷幕的影響，在臨近基坑部位超深開挖，使支護深度由6m增至13m，不僅加大了支護造價，也加大了基坑透水和坍塌的風險;優化方案中旋噴樁止水效果好，可防止地基透水，地基處理能滿足設計要求。由于該工程是在綜合考慮了地下結構與地基設計、基坑支護與止水方案的基礎上，對地下工程方案做出的優化。不僅避免了基坑透水，保證了工程的順利進行，而且造價降低7.78%，工期提前25%，取得了較好的技術經濟效果。臨海復雜地質的場區應避免超深開挖，結合上部結構的情況可選擇樁基或地基處理的方案。

2地下結構工程

2.1嵌巖端承短樁承載力的研究與應用

在巖體地基上施工，由于基巖面起伏較大，經常遇到超深開挖，換填或澆筑毛石混凝土，以及樁長不夠需要增加入巖深度等問題，往往會增加成本延誤工期。嵌巖短樁可以解決上述問題。對24項應用嵌巖短樁的工程進行研究，并對其中的部分工程進行了試驗研究和理論分析。

1)嵌巖短樁的豎向承載力主要由樁端阻力提供(見圖2)，樁側摩阻力作用很小，樁端阻力約占短樁豎向承載力的70%～90%，而且樁的長徑比越小，樁端阻力貢獻比例越大。同一樁端持力層風化巖地基上，嵌巖長樁與短樁豎向承載力大致相當(見表1)，樁的沉降量都不大，殘余沉降量基本相當，回彈率較高。

2)嵌巖深度對承載力會產生一定影響，但非線性增加，嵌巖至1～2倍樁徑時變化不大，建議:①對于破碎巖體、軟質或強風化巖體，嵌巖深度取值宜為樁徑的1～1.5倍;②對于中風化、微風化和未風化的新鮮巖體不宜<0.5m，樁徑宜>800mm，以充分發揮樁端巖體高承載力的特性;③風化巖地基上的最短樁長(下限值)控制在2.5m。

3)嵌巖長、短樁共同作用可以滿足建筑物豎向及水平承載力的要求。嵌巖短樁可以與長樁混合使用，也可以與獨立基礎和筏板基礎混合使用。

4)工程應用某高層住宅為獨立柱基，地基起伏較大，部分基底至基巖面，其他還要超深開挖4m左右。工程采用的是超深開挖，再澆筑約4m高混凝土墊層。該方案與獨立柱基超深開挖做柱墩的方案相比，工期長、造價高。因此，在基巖起伏地段如有較大區域需要超深開挖2m以上時，應選擇獨立柱基或筏板結合樁基礎的方案。

2.2地下室底板形式與工期

為研究不同形式底板的施工速度，分別對巖體和土體地基10多項工程做了對比分析，分析結果如表2所示。上返梁式底板回填土的工作量較大，但可以安排到后期，不占用絕對工期。下返梁較上返梁多了開槽、砌磚模、回填、抹灰4道工序，施工速度較慢。尤其是巖體地基的下返梁，開槽占工期較長，底板施工速度是上返梁式底板的50%～70%。建議巖體地基地下工程應從工期、施工難度和造價等方面考慮，應采用上返梁式底板的方案。

2.3底板與墻體混凝土強度等級的合理取值

目前，地下室大多為超長、大體積混凝土，如混凝土強度等級過高，將加大水泥和膠凝材料的用量，產生較大的收縮應力，導致開裂和滲漏。因此，在保證結構承載力和耐久性的前提下，混凝土強度等級宜取低值，建議為C30～C40。另外，地下室外墻的附墻柱較多，而設計通常是將墻、柱作為獨立的受力構件，使墻、柱的混凝土強度不一致，從而造成施工困難和墻柱交界處開裂。經過對地下室外墻及柱的共同受力分析，并在多項實際工程采取適當降低附墻柱混凝土強度等級及墻柱混凝土強度相統一的技術措施，取得了較好的效果。

2.4巖體基坑地下室抗浮設計與施工問題分析

1)地下室抗浮失效可以分為3種形式:①局部抗浮失效即建筑的整體抗浮承載力滿足要求，但底板抗浮承載力不足，從而導致底板出現嚴重開裂，但地下室整體沒有位形變化;②局部整體抗浮失效即地下室非主樓區域的整體抗浮承載力不足，該區域的位形變化引起了結構構件的損壞;③整體抗浮失效即建筑整體抗浮承載力不足，引起了結構整體上浮的位形變化。

2)由于巖體中無地下水或地下水較少，很容易使人產生一些錯誤的認識:①巖體基坑不考慮抗浮問題或取較小的抗浮水頭高度;②未考慮或未正確計算，暴雨時基坑的匯水量使基坑的排水能力不足;③忽視了施工階段的抗浮問題，在未完成室內外回填土時，便停止了基坑的降排水。上述錯誤認識，已導致了多起嚴重的整體和局部地下室抗浮事故。

3)基于巖體基坑的透水性很小，匯集的地下水無法消散的特點，經過對多個出現抗浮事故工程的研究，可以得出:①巖體基坑中的地下水源主要包括:大氣降水、地表潛水、巖石裂隙水、施工用水、地下管道滲漏水，其地下水位不同于地勘報告所提供的水位高度，抗浮設計水頭高度取值如圖3所示。②結構的抗浮承載力按照計算模式可分為整體和局部抗浮承載力，按照時間可分為施工和使用階段的抗浮承載力。在施工和使用階段均應進行結構的整體、局部抗浮承載力計算。③結構使用狀態應按巖體基坑的水頭高度值進行抗浮設計，不宜采用降排水控制地下水位的方法進行抗浮設計。施工或使用階段采用控制地下水位的方法進行抗浮設計時，應按本地區的最大降雨量計算基坑的匯水速度，且排水速度必須大于匯水速度。④地下室外側回填土完成，其底板和頂板的覆土尚未回填時，應進行施工過程的抗浮承載力和抗浮水頭高度的計算。如抗浮承載力不足，則應繼續降排水以控制地下水位不超過抗浮水頭。

3后澆帶的設置與無縫施工

后澆帶是釋放混凝土收縮和溫度應力，解決沉降差異有效措施，但沉降后澆帶要等主樓封頂后才能封閉，收縮后澆帶要等混凝土澆筑45～60d后方可封閉。因此，無論地上或地下結構，過多或不正確使用后澆帶，不僅影響結構工程的質量和耐久性，而且嚴重制約工期、加大模板等材料的消耗。

3.1硬質巖體沉降后澆帶設置

1)主樓和裙房間的沉降后澆帶對地下室后續施工的插入以及工期的制約較大。硬質巖體地基上建筑物的沉降總量和沉降差值均較小，因而在主樓和裙房間的沉降應力也很小，所以在青島地區許多工程不設沉降后澆帶。通過研究巖體地基建筑物沉降的計算方法，分析青島地區的地質條件和沉降計算參數的取值，并結合工程實例對建筑物的沉降和底板應力做了計算分析，得出:①當持力層為強風化花崗巖時，建筑高度在100m以內可不設置沉降后澆帶，有計算依據時可達150m;②當持力層為中風化花崗巖時，建筑高度200m以內可不設置沉降后澆帶，若超過200m應進行計算驗證。

2)青島高新區創業中心工程建筑面積10萬m2，地下2層、地上最高23層，地基為安山巖強風化帶。通過研究，確定將主樓周邊的沉降后澆帶于地下室完成、主樓施工至10層時封閉，地下室提前3個月驗收，使裝修、安裝施工提前插入，縮短關鍵路線工期，節省模板支撐費用，經濟效益顯著。

3.2間歇式、后澆式

加強帶間歇式加強帶是與相鄰下一施工段一起澆筑的方法，后澆式加強帶是在下一施工段完成7～14d后即可澆筑的方法。這2種方法既利用了后澆帶的放，又利用了膨脹帶的抗，是依據抗放結合原理實現混凝土無縫施工的方式。為了解決間歇式加強帶設計構造與施工工藝問題，結合奧運帆船比賽陸域停船區等10余項工程進行了大量的現場試驗和理論分析，使間歇式加強帶與后澆帶一起應用的地下結構長度達到300～400m，在地上結構采用間歇式與后澆式加強帶的長度達218m，如表3所示。

間歇式、后澆式加強帶可以與施工段的混凝土一起或提前澆筑，避免了后澆帶的保護和清理，也減少了滲漏的隱患，還能加快施工速度，具有較好的技術經濟效果。

4靈活運用鋼結構解決制約工程的問題

在部分對混凝土結構工期制約較大的部位，靈活運用鋼結構可以較大地加快施工速度。造型復雜或大跨度、大空間的建筑，以及高層建筑屋面構筑物等大多采用鋼結構。

4.1青島現代藝術中心屋面

青島現代藝術中心(見圖5)總建筑面積5萬m2，地下1層，地上2層，局部1層，混凝土框架結構，其造型是不規則的多曲面波浪形，曲線多，坡度起伏大，造型復雜且不規則。屋面原設計為混凝土結構，后經多次論證，認為混凝土結構由于模板定位、支設難度較大，而且模板一次性投入大，工期長，最終調整為鋼網架結構，屋面板為加氣混凝土板。

4.2青島廣電影視劇場

該工程為3～4層的混凝土框架結構，屋面為網架結構，演播大廳四周設3層懸挑的混凝土結構馬道，如圖6所示。由于工期緊且該區域安裝、裝飾項目多，如能將四周懸挑的3層馬道改為鋼結構，既可避免廳內的高大模板支設，又能加快框架結構的施工速度，方便屋面網架結構的安裝，使安裝、裝飾項目得以提前穿插施工。

4.3青島高新產業區創業中心轉換桁架設計

1)青島高新區創業中心工程地下2層，地上共4個單體，A，B座為8.4m柱網的框架核心筒結構，首層高度6m，標準層層高為4.2m。A座1層、B座5層為展示大廳，大廳中央為滿足大空間使用要求，不設中柱。為實現高層建筑物內部上、下層結構柱網的局部變化，A座2層?/①～⑥軸、B座6層?/瑏瑢～瑏瑦軸采用樓層同高的一道型鋼混凝土結構的轉換桁架，如圖7所示。

2)該工程轉換桁架雖然數量不多，但施工難度大，對工程進度制約較大。施工中經過方案優化，采用先安裝型鋼桁架，將下弦與5.95m標高樓板一起澆筑，再將腹桿、上弦與10.15m標高樓板一起澆筑的方案。由于腹桿混凝土無法振搗，選用了免振搗自密實混凝土。

3)設計優化探討轉換桁架的斜腹桿采用型鋼結構，必須將其作為一個整體進行施工，由于工序較多，而且型鋼結構的安裝及其四周的鋼筋綁扎較為困難，故整個轉換桁架的施工時間較長，對結構施工的制約較大。如能將4根斜腹桿改為鋼結構構件，則上下弦桿可以分層操作，即下弦桿安裝并與下層結構混凝土澆筑后，再施工上弦桿及相應的水平結構，待混凝土達到強度等級后，安裝鋼腹桿，整個轉換桁架層的施工與普通混凝土結構基本相同，省去了轉換桁架的工序，而且避免了三維鋼筋密集交叉綁扎，降低了現場作業的難度，縮短了工期。

5深化設計

工程建造過程中，需要施工企業對設計院施工圖中不能涵蓋的部分進行深化設計。①施工圖中不能直觀表達，須由施工企業依據相關規范進行細化的部分，如:復雜節點鋼筋的排布，型鋼混凝土節點，地面、墻面、屋面界格縫的設置，機電設備管線的綜合排布等;②由專業承包商進行深化設計的部分，如:基坑支護、預應力結構、鋼結構、幕墻及其他室內外精裝修等。

5.1復雜梁柱節點鋼筋排布與型鋼混凝土節點

1)復雜梁柱節點與型鋼混凝土節點的鋼筋之間、鋼筋與型鋼之間縱橫交錯，排布密集，設計院的施工圖一般很難直觀地表達其相互關系，往往需要施工企業利用相關軟件，在三維空間上明確其位置。通過對復雜梁柱節點鋼筋和型鋼混凝土節點的深化設計，可以調整不合理的鋼筋排布和型鋼節點，明確鋼筋的綁扎順序和混凝土的澆搗方式，提高工效和質量，方便施工。

2)某超高層建筑的型鋼混凝土節點如圖8所示，經過深化設計并與設計協商，將梁頂部的第1排鋼筋焊接在型鋼柱的鋼牛腿上，第2排鋼筋與設置在型鋼柱的直螺紋套筒相連接，避免了底排鋼筋焊接困難的問題。5.2鋼結構的施工仿真分析對于各種形式的大跨度、大空間以及超高層的鋼結構，一方面施工荷載可能超過使用荷載，另一方面尚未形成完整的結構體系前，會導致結構產生過大的變形甚至破壞。由于設計院進行的是使用狀態的設計計算，因此需要施工企業根據實際的施工工況對該類結構進行相應的計算分析，以確定是否應調整設計，并作為編制施工方案的依據。青島體育中心游泳跳水館工程，形似貝殼，下部為鋼筋混凝土框架結構，屋面為130m跨度的鋼網架。選擇在比賽館室內部分布置23個格構式主拔桿和其他副拔桿及輔助吊點，分多步實施網架的擴展拼裝和提升:①以比賽池、跳水池、熱身池為3個提升單元，分別進行網架的拼裝，并獨立提升至±0.0m，如圖9所示。②在±0.0m標高上，將比賽池和跳水池的網架拼裝為1個單元，該單元與熱身池網架分別提升至8.4m標高，并擴大拼裝成整體后，再依次進行不同標高的擴展拼裝和提升，直至網架的設計標高。③在室內網架拼裝、提升的同時，室外網架分5個單元進行拼裝，然后再分別與室內網架進行對接。④室內外網架對接形成整體后，再分7步實施網架的卸載。為保證結構和施工的安全，分同步、不同步和某一吊點失效3種情況，對上述工況進行詳細的施工仿真分析(見圖10)。通過分析，調整了部分應力比超過0.8的桿件，并為拔桿布置、吊點選擇、提升機具型號確定、提升同步性差異控制值的確定提供了依據，使方案得以順利實施。

5.3裝修工程的深化設計

1)玻璃幕墻、石材干掛、室內精裝修等項目，一般需要由專業承包商進行深化設計。該類設計往往在結構施工的后期進行，通常會造成預埋件無法埋設、二次結構甚至結構的多處調整，影響工程進度，造成質量隱患。因此，建議該類深化設計應提前至結構工程施工的前期。

2)結合設計院的施工圖及規范要求，對地面、墻面、屋面等粗裝修項目進行位置和細部構造的深化設計(如界格縫、排氣孔等)，既可以方便施工，又有利于提高工程質量。

5.4管線綜合平衡

1)隨著建筑物功能的增多，室內各種機電管線的種類和數量也越來越多，這些縱橫交錯的管線需要占用很大空間。然而，在設計過程中，給排水、電氣、暖通空調等專業普遍存在配合協調不足以及和建筑、結構等專業配合溝通不足的情況，經常造成管道標高交叉嚴重，管道定位互相擠占空間等現象。在施工過程中，受現場情況、施工順序、設計人員不在現場等因素的影響，不可避免地會造成返工、延誤工期、增加成本、影響美觀，甚至會影響建筑物的正常使用功能。因此，需要施工企業相關專業人員在施工前進行管線綜合平衡的深化設計。

2)某工程一直徑為150mm的消防管道與1.4m高的混凝土梁交叉，因消防專業未與建筑、結構溝通，使管道無法穿梁。管道自梁下通過后，使該處的室內凈高由2.4m降為2.1m，極大影響了建筑的使用功能和美觀。

6結語

1)由于設計、施工在建造過程中密切相關，只有設計與施工的充分結合才能選擇科學、合理的方案，加快施工速度、降低工程造價。

2)地下結構工程中的嵌巖短樁承載力的研究與應用、硬質巖體地基沉降后澆帶的設置，超長結構中間歇式加強帶的研究與應用，以及巖體基坑地下室抗浮問題的研究，能夠有效地加快施工速度、降低成本、提高工程質量，避免工程事故的發生。

3)除與設計單位密切協調，解決施工圖中存在的問題外，施工企業還應提前做好預應力結構、鋼結構、裝飾裝修、機電設備安裝等施工圖的深化設計與二次設計。對于大跨度、大空間及超高層鋼結構，應結合施工工況進行詳細的施工仿真分析。