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建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀及存在的問題

2008-10-16 11:29    【  【打印】【我要糾錯】

  近些年來我國建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速,建成了或正在建設(shè)一大批大跨度及高層鋼結(jié)構(gòu),如鳥巢、水立方、國家大劇院、中央電視臺、上海環(huán)球中心、廣州電視塔等,這些項目的建設(shè)使我國鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平得到很大提高。一些由我國自行設(shè)計的項目達到一個新的水平,如361米跨度的斜拱馬鞍形網(wǎng)殼—南京奧體中心,122米索承網(wǎng)殼—濟南奧體中心等工程都是建筑方案新穎,結(jié)構(gòu)受力合理,節(jié)省鋼材,符合我國國情的好作品。但也應(yīng)該指出,當(dāng)前一些重大項目基本上都由國外設(shè)計,其中不少項目結(jié)構(gòu)方案不夠合理,用鋼量太大,造價驚人,不符合中國國情。面對當(dāng)前大批工程上馬,我們的設(shè)計體制、設(shè)計理念、設(shè)計水平、設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計人員素質(zhì)還遠遠不能適應(yīng),還有許多急待解決的問題。

  一、設(shè)計項目層層轉(zhuǎn)包造成設(shè)計質(zhì)量下降

  設(shè)計項目層層轉(zhuǎn)包主要表現(xiàn)在: 當(dāng)前各大設(shè)計院的設(shè)計任務(wù)相當(dāng)繁重,所承攬的工藝及綜合專業(yè)部分設(shè)計收費較高,而鋼結(jié)構(gòu)部分卻是難啃的硬骨頭,費工費力收費低,不愿意承接鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù),或者缺乏鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計經(jīng)驗,故往往將鋼結(jié)構(gòu)部分分包給另一單位。如山東某體育館,原為北京某大設(shè)計院設(shè)計,后將鋼結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)包給廈門一家設(shè)計院,此院苦于不會設(shè)計又將鋼結(jié)構(gòu)部分包給××大學(xué)。經(jīng)專家審查后發(fā)現(xiàn),設(shè)計方案、計算模型、抗震理念均存在大量問題。層層轉(zhuǎn)包的另一表現(xiàn)為借用“資質(zhì)”或者叫“買圖標”,一些無資質(zhì)的單位,拿到工程后,用買來的圖標搞設(shè)計,使設(shè)計質(zhì)量存在重大隱患。當(dāng)前設(shè)計市場比較混亂,對設(shè)計質(zhì)量缺乏法制管理,缺乏嚴格的檢查和監(jiān)督,所出現(xiàn)多項倒塌事故無不與設(shè)計資質(zhì)有關(guān)。如不規(guī)范市場,嚴格資質(zhì)管理,會造成嚴重后果。

  二、設(shè)計深度不夠

  設(shè)計院將自己的設(shè)計任務(wù)轉(zhuǎn)駕給加工企業(yè),造成質(zhì)量下降不少設(shè)計單位,鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平比較低,承擔(dān)工程的設(shè)計者多為剛畢業(yè)不久的博士,缺乏實踐經(jīng)驗,更缺乏鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計知識,盲目照搬規(guī)范,套程序,對關(guān)鍵技術(shù)不進行研究,對所設(shè)計的成果心中沒底,只給出‘構(gòu)件布置圖’就算完成了任務(wù),而有些布置圖只是一個簡單的單線條圖,對關(guān)鍵的“節(jié)點設(shè)計”不分具體情況一律采用“全焊接節(jié)點”或“全鑄鋼節(jié)點”,至于這種節(jié)點是否安全、構(gòu)造是否合理、是否能做出來心中一概無底,將應(yīng)該設(shè)計的“節(jié)點構(gòu)造”、“支座詳圖”、“施工安裝”等都交給加工企業(yè),設(shè)計院只做到了“方案設(shè)計”或初步設(shè)計的深度,將施工圖交給加工廠,加工廠缺乏計算軟件,又將施工圖任務(wù)轉(zhuǎn)包出去,由于這些分包單位缺乏專業(yè)配套知識,對設(shè)計總體要求不明確,往往所做出的圖紙不符合原設(shè)計要求,存在嚴重的質(zhì)量隱患。有的加工廠為了節(jié)約鋼材,降低造價,盲目進行鋼材優(yōu)化,結(jié)果造成工程質(zhì)量事故,如×工程,優(yōu)化后造成桿件太小,致使施工過程中數(shù)百個桿件失穩(wěn)。給國家重點工程造成重大損失!笆┕D設(shè)計”由設(shè)計院完成,這是建設(shè)部早有規(guī)定的,也是設(shè)計院義不容辭的責(zé)任,施工圖設(shè)計必須滿足設(shè)計深度的要求,“施工圖設(shè)計”、“深化設(shè)計”職責(zé)不清,互相扯皮的情況應(yīng)立即得到糾正。

  三、對國外設(shè)計方案不能照抄照搬,對不合理的方案敢于提出挑戰(zhàn)當(dāng)前許多重大鋼結(jié)構(gòu)工程都采用了國外的建筑方案,但其結(jié)構(gòu)方案很不合理、用鋼量太大、造價驚人﹗

  由于國外結(jié)構(gòu)工程師對我國地震和風(fēng)荷載的特殊情況了解得不深,故設(shè)計方案在抗震設(shè)計方面很不合理,如“鳥巢”,采用了鋼結(jié)構(gòu)屋蓋和砼看臺完全脫開方案,幾萬噸的巨大鋼桁架所產(chǎn)生的地震荷載由鋼結(jié)構(gòu)柱傳至柱底,而數(shù)千噸的巨大柱底水平力由與看臺基礎(chǔ)脫開的巨型鋼柱腳傳遞,結(jié)果造成用鋼量達到五萬噸,相當(dāng)同類體育場用鋼量的四倍,這是抗地震設(shè)計極不合理的方案,如將數(shù)萬噸的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的地震力傳給砼看臺,可以減少大量的鋼材,在保持原建筑風(fēng)貌不變的情況下,可使龐大笨重的鋼結(jié)構(gòu)減少鋼材用量兩萬多噸。又如“深圳大運會體育場”,采用了單層折板網(wǎng)殼方案,也是采用了網(wǎng)殼與看臺脫開的方案,由于大跨度單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)剛度太差,體系太柔,在風(fēng)荷載作用下,遠遠超出規(guī)范的要求。經(jīng)過我們設(shè)計師卓有成效的挑戰(zhàn),對國外網(wǎng)殼方案進行了增加“肩谷環(huán)”處理,使結(jié)構(gòu)水平位移減少了近一倍!靶轮醒腚娨暸_”采用了雙向傾斜、懸臂對接的結(jié)構(gòu)形式,嚴重不規(guī)則、嚴重超限、大體量懸臂、巨大的自重使得結(jié)構(gòu)特別不利于承受地震作用,是抗地震設(shè)計極不合理的方案,為滿足抗震設(shè)計要求,耗鋼達到12萬多噸,創(chuàng)造了我國單體建筑工程用鋼量之最。也創(chuàng)造了世界建筑工程用鋼量的奇跡! 建設(shè)工程教育網(wǎng)注冊結(jié)構(gòu)工程師

  四、設(shè)計未充分考慮施工,給施工帶來極大困難

  一些設(shè)計人員出于經(jīng)濟利益,整天埋在辦公室的圖紙堆里,理論脫離實際,不深入現(xiàn)場,不了解施工。自己的設(shè)計方案能否施工?心中沒底!嚴重者會給施工帶來極大困難,總的造價大量增加。如×工程設(shè)計要求屋蓋最后合攏的溫度為14度±4度,但本工程合攏時正值盛夏,中午時鋼材表面溫度達到55度,為滿足14度合攏要求,曾提出‘深挖井、添冰塊、噴冰水’的區(qū)域降溫的方案。

  五、設(shè)計

  過于保守或過于‘先進’,不恰當(dāng)?shù)娜我馓岣咴O(shè)計標準或降低設(shè)計安全等級一些設(shè)計人員對復(fù)雜工程缺乏經(jīng)驗,心中無底,盲目追求高標準,造成設(shè)計過于保守,任意加大安全等級,對結(jié)構(gòu)構(gòu)件不分主次,重要性系數(shù)取值任意加大,桿件“應(yīng)力比”取值太低;焊縫等級不分區(qū)別一律取一級全熔透焊縫;鋼材等級不分使用條件和部位也一律取c級或d級;鋼材強度級別不管是否必要隨意采用高強度420Mpa、490Mpa鋼材;在不了解“焊接殘余應(yīng)力”分布規(guī)律的情況下,錯誤的提出消除“焊接殘余應(yīng)力”。一些設(shè)計人員互相攀比,層層加馬。由于上述原因往往造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件過大,投資大量增加,這都是設(shè)計方案不合理造成的;ǖ氖菄业腻X,不是設(shè)計院的錢,工程投資加大反而會增加設(shè)計費,設(shè)計院得到好處反而不承擔(dān)任何因工程浪費而造成的法律責(zé)任,這種設(shè)計體制不適應(yīng)市場經(jīng)濟的狀況必另外,也要特別注意的另外一種傾向是:在某些工程的招標過程中,為中標壓價,承包方盡量減少鋼材用量,致使構(gòu)件安全系數(shù)太低,受壓構(gòu)件的長細比太大,沿海地區(qū)鋼管壁厚太小,致使構(gòu)件在安裝過程中造成桿件彎曲,由于安裝誤差太大造成大量桿件超過設(shè)計應(yīng)力,最后不得采取現(xiàn)場加固措施。 建設(shè)工程教育網(wǎng)注冊結(jié)構(gòu)工程師

  六、“設(shè)計規(guī)范”不能滿足當(dāng)前設(shè)計的需要

  應(yīng)立即修改隨著我國鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的迅速發(fā)展,鋼鐵行業(yè)已研制開發(fā)出優(yōu)質(zhì)中厚鋼板,目前可大量供應(yīng)工程應(yīng)用,并于2000年頒布了行業(yè)標準《YB4104-2000》,這種牌號的Q235GJ、Q345GJ優(yōu)質(zhì)厚鋼板有著良好的綜合性能,如低厚板效應(yīng)、良好的延性和沖擊韌性、焊接性能和抗撕裂性能,能滿足抗震設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)用厚板的各種需要,其性能已優(yōu)于日本SN50鋼、美國A572-50級鋼。新的國標《GB/T19879-2005》新增加了390MPa、420MPa、460MPa三個強度級別,已在鳥巢、央視、國貿(mào)等重大工程中應(yīng)用,當(dāng)前的“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范”都一直未對上述鋼材新標準變化做出積極的反應(yīng),也為提出任何修改補充條文。致使設(shè)計與鋼材新產(chǎn)品間的矛盾日益突出,許多設(shè)計人員不敢采用新品種鋼材,為此建議立即著手修訂有關(guān)規(guī)范以滿足設(shè)計急需。

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