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建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

2008-10-16 11:29    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  近些年來(lái)我國(guó)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(niǎo)巢、水立方、國(guó)家大劇院、中央電視臺(tái)、上海環(huán)球中心、廣州電視塔等,這些項(xiàng)目的建設(shè)使我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平得到很大提高。一些由我國(guó)自行設(shè)計(jì)的項(xiàng)目達(dá)到一個(gè)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(jì)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(guó)國(guó)情的好作品。但也應(yīng)該指出,當(dāng)前一些重大項(xiàng)目基本上都由國(guó)外設(shè)計(jì),其中不少項(xiàng)目結(jié)構(gòu)方案不夠合理,用鋼量太大,造價(jià)驚人,不符合中國(guó)國(guó)情。面對(duì)當(dāng)前大批工程上馬,我們的設(shè)計(jì)體制、設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)水平、設(shè)計(jì)質(zhì)量、設(shè)計(jì)人員素質(zhì)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng),還有許多急待解決的問(wèn)題。

  一、設(shè)計(jì)項(xiàng)目層層轉(zhuǎn)包造成設(shè)計(jì)質(zhì)量下降

  設(shè)計(jì)項(xiàng)目層層轉(zhuǎn)包主要表現(xiàn)在: 當(dāng)前各大設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)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(jì)收費(fèi)較高,而鋼結(jié)構(gòu)部分卻是難啃的硬骨頭,費(fèi)工費(fèi)力收費(fèi)低,不愿意承接鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù),或者缺乏鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),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(jì)院設(shè)計(jì),后將鋼結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)包給廈門(mén)一家設(shè)計(jì)院,此院苦于不會(huì)設(shè)計(jì)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(jì)方案、計(jì)算模型、抗震理念均存在大量問(wèn)題。層層轉(zhuǎn)包的另一表現(xiàn)為借用“資質(zhì)”或者叫“買(mǎi)圖標(biāo)”,一些無(wú)資質(zhì)的單位,拿到工程后,用買(mǎi)來(lái)的圖標(biāo)搞設(shè)計(jì),使設(shè)計(jì)質(zhì)量存在重大隱患。當(dāng)前設(shè)計(jì)市場(chǎng)比較混亂,對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量缺乏法制管理,缺乏嚴(yán)格的檢查和監(jiān)督,所出現(xiàn)多項(xiàng)倒塌事故無(wú)不與設(shè)計(jì)資質(zhì)有關(guān)。如不規(guī)范市場(chǎng),嚴(yán)格資質(zhì)管理,會(huì)造成嚴(yán)重后果。

  二、設(shè)計(jì)深度不夠

  設(shè)計(jì)院將自己的設(shè)計(jì)任務(wù)轉(zhuǎn)駕給加工企業(yè),造成質(zhì)量下降不少設(shè)計(jì)單位,鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平比較低,承擔(dān)工程的設(shè)計(jì)者多為剛畢業(yè)不久的博士,缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),更缺乏鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)知識(shí),盲目照搬規(guī)范,套程序,對(duì)關(guān)鍵技術(shù)不進(jìn)行研究,對(duì)所設(shè)計(jì)的成果心中沒(méi)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(gè)簡(jiǎn)單的單線條圖,對(duì)關(guān)鍵的“節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)”不分具體情況一律采用“全焊接節(jié)點(diǎn)”或“全鑄鋼節(jié)點(diǎn)”,至于這種節(jié)點(diǎn)是否安全、構(gòu)造是否合理、是否能做出來(lái)心中一概無(wú)底,將應(yīng)該設(shè)計(jì)的“節(jié)點(diǎn)構(gòu)造”、“支座詳圖”、“施工安裝”等都交給加工企業(yè),設(shè)計(jì)院只做到了“方案設(shè)計(jì)”或初步設(shè)計(jì)的深度,將施工圖交給加工廠,加工廠缺乏計(jì)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(shí),對(duì)設(shè)計(jì)總體要求不明確,往往所做出的圖紙不符合原設(shè)計(jì)要求,存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。有的加工廠為了節(jié)約鋼材,降低造價(jià),盲目進(jìn)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(guò)程中數(shù)百個(gè)桿件失穩(wěn)。給國(guó)家重點(diǎn)工程造成重大損失!笆┕D設(shè)計(jì)”由設(shè)計(jì)院完成,這是建設(shè)部早有規(guī)定的,也是設(shè)計(jì)院義不容辭的責(zé)任,施工圖設(shè)計(jì)必須滿足設(shè)計(jì)深度的要求,“施工圖設(shè)計(jì)”、“深化設(shè)計(jì)”職責(zé)不清,互相扯皮的情況應(yīng)立即得到糾正。

  三、對(duì)國(guó)外設(shè)計(jì)方案不能照抄照搬,對(duì)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(guó)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(jià)驚人﹗

  由于國(guó)外結(jié)構(gòu)工程師對(duì)我國(guó)地震和風(fēng)荷載的特殊情況了解得不深,故設(shè)計(jì)方案在抗震設(shè)計(jì)方面很不合理,如“鳥(niǎo)巢”,采用了鋼結(jié)構(gòu)屋蓋和砼看臺(tái)完全脫開(kāi)方案,幾萬(wàn)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(tái)基礎(chǔ)脫開(kāi)的巨型鋼柱腳傳遞,結(jié)果造成用鋼量達(dá)到五萬(wàn)噸,相當(dāng)同類體育場(chǎng)用鋼量的四倍,這是抗地震設(shè)計(jì)極不合理的方案,如將數(shù)萬(wàn)噸的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的地震力傳給砼看臺(tái),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?jī)扇f(wàn)多噸。又如“深圳大運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)”,采用了單層折板網(wǎng)殼方案,也是采用了網(wǎng)殼與看臺(tái)脫開(kāi)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)范的要求。經(jīng)過(guò)我們?cè)O(shè)計(jì)師卓有成效的挑戰(zhàn),對(duì)國(guó)外網(wǎng)殼方案進(jìn)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。“新中央電視臺(tái)”采用了雙向傾斜、懸臂對(duì)接的結(jié)構(gòu)形式,嚴(yán)重不規(guī)則、嚴(yán)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(jì)極不合理的方案,為滿足抗震設(shè)計(jì)要求,耗鋼達(dá)到12萬(wàn)多噸,創(chuàng)造了我國(guó)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(cè)結(jié)構(gòu)工程師

  四、設(shè)計(jì)未充分考慮施工,給施工帶來(lái)極大困難

  一些設(shè)計(jì)人員出于經(jīng)濟(jì)利益,整天埋在辦公室的圖紙堆里,理論脫離實(shí)際,不深入現(xiàn)場(chǎng),不了解施工。自己的設(shè)計(jì)方案能否施工?心中沒(méi)底!嚴(yán)重者會(huì)給施工帶來(lái)極大困難,總的造價(jià)大量增加。如×工程設(shè)計(jì)要求屋蓋最后合攏的溫度為14度±4度,但本工程合攏時(shí)正值盛夏,中午時(shí)鋼材表面溫度達(dá)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(jì)

  過(guò)于保守或過(guò)于‘先進(jìn)’,不恰當(dāng)?shù)娜我馓岣咴O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或降低設(shè)計(jì)安全等級(jí)一些設(shè)計(jì)人員對(duì)復(fù)雜工程缺乏經(jīng)驗(yàn),心中無(wú)底,盲目追求高標(biāo)準(zhǔn),造成設(shè)計(jì)過(guò)于保守,任意加大安全等級(jí),對(duì)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(jí)不分區(qū)別一律取一級(jí)全熔透焊縫;鋼材等級(jí)不分使用條件和部位也一律取c級(jí)或d級(jí);鋼材強(qiáng)度級(jí)別不管是否必要隨意采用高強(qiáng)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(cuò)誤的提出消除“焊接殘余應(yīng)力”。一些設(shè)計(jì)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(guò)大,投資大量增加,這都是設(shè)計(jì)方案不合理造成的;ǖ氖菄(guó)家的錢(qián),不是設(shè)計(jì)院的錢(qián),工程投資加大反而會(huì)增加設(shè)計(jì)費(fèi),設(shè)計(jì)院得到好處反而不承擔(dān)任何因工程浪費(fèi)而造成的法律責(zé)任,這種設(shè)計(jì)體制不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)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(biāo)過(guò)程中,為中標(biāo)壓價(jià),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(zhǎng)細(xì)比太大,沿海地區(qū)鋼管壁厚太小,致使構(gòu)件在安裝過(guò)程中造成桿件彎曲,由于安裝誤差太大造成大量桿件超過(guò)設(shè)計(jì)應(yīng)力,最后不得采取現(xiàn)場(chǎng)加固措施。 建設(shè)工程教育網(wǎng)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師

  六、“設(shè)計(jì)規(guī)范”不能滿足當(dāng)前設(shè)計(jì)的需要

  應(yīng)立即修改隨著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的迅速發(fā)展,鋼鐵行業(yè)已研制開(kāi)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(biāo)準(zhǔn)《YB4104-2000》,這種牌號(hào)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(jì)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(guó)A572-50級(jí)鋼。新的國(guó)標(biāo)《GB/T19879-2005》新增加了390MPa、420MPa、460MPa三個(gè)強(qiáng)度級(jí)別,已在鳥(niǎo)巢、央視、國(guó)貿(mào)等重大工程中應(yīng)用,當(dāng)前的“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”都一直未對(duì)上述鋼材新標(biāo)準(zhǔn)變化做出積極的反應(yīng),也為提出任何修改補(bǔ)充條文。致使設(shè)計(jì)與鋼材新產(chǎn)品間的矛盾日益突出,許多設(shè)計(jì)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(jì)急需。

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