邊璐

【摘 要】本文從幾個(gè)方面對(duì)比國(guó)內(nèi)外建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的異同，發(fā)掘值得學(xué)習(xí)的理念、技術(shù)和成果。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)荷載 概念設(shè)計(jì) 國(guó)內(nèi)外 異同

隨著城市化進(jìn)程的加快，我國(guó)高層建筑拔地而起，建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，對(duì)建筑的功能、空間、技術(shù)、形式、社會(huì)意義等都提出了更高要求。目前，我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)已開始接近國(guó)際先進(jìn)水平，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在較大差異，仍有許多瓶頸需要突破，我們必須在實(shí)踐中不斷積累、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷吸收國(guó)外先進(jìn)設(shè)計(jì)成果，使我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得以不斷創(chuàng)新和發(fā)展。下面我們將從幾個(gè)方面對(duì)比一下國(guó)內(nèi)外建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的異同。

首先，關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)荷載的考量。

1、荷載取值及荷載分項(xiàng)系數(shù)

荷載統(tǒng)計(jì)方式國(guó)內(nèi)外大同小異，但是對(duì)于荷載取值及荷載分項(xiàng)系數(shù)各國(guó)差異較大。恒荷載分項(xiàng)系數(shù)以英國(guó)為代表的國(guó)家取值為1.4，北歐中歐部分國(guó)家按1.3取值，美國(guó)取值1.2；活荷載英國(guó)取值達(dá)1.6為最大，其他各國(guó)取值大多為1.4～1.5。而地震荷載分項(xiàng)系數(shù)均為1.3。這一差別對(duì)結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)計(jì)算值的差別約為15%。

荷載取值方面，雖然各國(guó)規(guī)范對(duì)荷載統(tǒng)計(jì)方法差別不大（如風(fēng)荷載、樓面活荷載的計(jì)算方法大致相同），但不可否認(rèn)規(guī)范的規(guī)定仍存在很多差異。尤其需要提出的是，國(guó)內(nèi)規(guī)范對(duì)于荷載取值原理性規(guī)定更多地放至條文說明里，而條文說明的效力遠(yuǎn)低于正文規(guī)定，這使一些具體問題缺乏必要的分析依據(jù)，很多情況下是依賴經(jīng)驗(yàn)或者“專家意見”。以施工荷載定義為例，國(guó)內(nèi)荷載規(guī)范5.5節(jié)中規(guī)定了”施工或檢修集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值不應(yīng)小于1.0kN，并應(yīng)在最不利位置處進(jìn)行驗(yàn)算”，對(duì)于實(shí)際哪些情況會(huì)超過此值未做具體規(guī)定。由于設(shè)計(jì)人員一般不會(huì)了解施工時(shí)鋼筋堆放、個(gè)別工具具體自重，所以詞條規(guī)定標(biāo)注沒有什么用處。而英國(guó)規(guī)范BS6399-1對(duì)于施工狀態(tài)產(chǎn)生可能集中荷載做了詳細(xì)規(guī)定，與均布情況的設(shè)計(jì)值取大者進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣的規(guī)定不止是方便的設(shè)計(jì)人員，更重要的是保證的結(jié)構(gòu)可靠度。規(guī)范的規(guī)定應(yīng)該適度從嚴(yán)、并且規(guī)定的條文易于在設(shè)計(jì)中落實(shí)。

2、活荷載組合系數(shù)及折減系數(shù)規(guī)定的建議

中國(guó)規(guī)范原則上與北美規(guī)范類似，即考慮活荷載折減系數(shù)及組合系數(shù)；而英國(guó)規(guī)范不考慮活荷載折減，存在多種活荷載時(shí)也不考慮活荷載的組合系數(shù)。國(guó)內(nèi)的荷載規(guī)范對(duì)于荷載折減用詞取“應(yīng)”，而參考香港的荷載規(guī)范（香港規(guī)范秉承英國(guó)規(guī)范），其3.7.1條規(guī)定了活荷載不具備折減資格的情況，3.7.2條對(duì)活荷載折減用詞為“可”。從這一點(diǎn)上，可以說國(guó)內(nèi)荷載規(guī)范對(duì)于荷載折減的規(guī)定不利于提高建筑結(jié)構(gòu)可靠度。從技術(shù)層面，規(guī)范應(yīng)該規(guī)定有利于結(jié)構(gòu)可靠度的下限，而不應(yīng)設(shè)置上限；因?yàn)殡S著經(jīng)濟(jì)條件的好轉(zhuǎn)，人們對(duì)結(jié)構(gòu)安全可靠性的追求只會(huì)不斷上升。

然后是關(guān)于設(shè)計(jì)質(zhì)量及構(gòu)造規(guī)定的對(duì)比。

1、設(shè)計(jì)質(zhì)量

如今國(guó)內(nèi)建筑業(yè)發(fā)展迅猛，設(shè)計(jì)費(fèi)用占工程造價(jià)比例非常低，設(shè)計(jì)周期較短，這一定程度上造成了設(shè)計(jì)粗放化，不夠精細(xì)。而國(guó)外一般的工程設(shè)計(jì)費(fèi)用一般都可達(dá)到工程造價(jià)的5%以上，重要工程甚至高達(dá)30%，而設(shè)計(jì)時(shí)間也會(huì)比較充裕，這為工程設(shè)計(jì)質(zhì)量做了重要保證。以鋼結(jié)構(gòu)和幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，香港及澳洲的工程設(shè)計(jì)可細(xì)化至螺栓的絲扣抗剪驗(yàn)算，就精細(xì)化程度而言，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)質(zhì)量仍然存在較大差距。這和目前經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的形勢(shì)相關(guān)，不能如發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)那般，每個(gè)項(xiàng)目都有充裕時(shí)間進(jìn)行精密細(xì)致的設(shè)計(jì)。

2、結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)及構(gòu)造規(guī)定

國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較重視概念設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)與日本和美國(guó)一樣，走在了世界的前列。良好的概念設(shè)計(jì)可以從總體上對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度提供必要保障，對(duì)工程經(jīng)濟(jì)性提前做好各種必要的優(yōu)化。國(guó)內(nèi)對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的構(gòu)造規(guī)定非常廣泛，存在于各大主要規(guī)范中，尤其是抗震方面的構(gòu)造規(guī)定，為結(jié)構(gòu)安全可靠提供了最后一道防線。各個(gè)規(guī)范中對(duì)于構(gòu)造細(xì)節(jié)的規(guī)定仍然精細(xì)方面有所欠缺。比如對(duì)于懸挑結(jié)構(gòu)的受力鋼筋錨固、端部加強(qiáng)、箍筋加密的規(guī)定，英國(guó)規(guī)范的規(guī)定使得結(jié)構(gòu)更為安全可靠。

3、關(guān)于模型簡(jiǎn)化的理解

模型簡(jiǎn)化與很多因素有關(guān)，最主要與軟件基本假定，設(shè)計(jì)人員的個(gè)人理解，及結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況三個(gè)方面。這里主要提出一處異同，英國(guó)及香港的工程師一般情況將坐落于筏板基礎(chǔ)的柱底認(rèn)為鉸接，而國(guó)內(nèi)多認(rèn)為剛接。

總結(jié)：結(jié)合國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并就國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)比，國(guó)內(nèi)外建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一些異同點(diǎn)。國(guó)外有著精細(xì)化設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)是值得我們學(xué)習(xí)的，而國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)比較重視概念設(shè)計(jì)，并實(shí)施相對(duì)嚴(yán)格的構(gòu)造措施為結(jié)構(gòu)可靠度提供了保障。