1、概述
建筑工程是一種特殊的產(chǎn)品,不僅價(jià)值大、使用壽命長,而且還關(guān)系到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全、健康和環(huán)境,因此如何建好這些建筑,需要匯集參建各方的智慧和辛勤工作。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度出發(fā),就是要盡力做到結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益最大化,要處理好這些問題,涉及到建筑與結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用、工作經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)措施等問題,加強(qiáng)這方面工作的研究和交流,就能使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越做越好。本文所談的幾點(diǎn)體會,僅想起到拋磚引玉的作用。
2、精心設(shè)計(jì)、思前顧后
最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不光是結(jié)構(gòu)自身方面的工作要做好,還和建筑方案密切相關(guān),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不宜待建筑方案確定后才介入,應(yīng)該思前顧后,在建筑方案階段就要考慮梁、板、柱如何布置,構(gòu)件截面如何選擇,基礎(chǔ)采用何種類型等,否則,容易出現(xiàn)不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),從而造成房屋建筑安全度低、造價(jià)高的結(jié)果,為做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要應(yīng)做到以下幾方面:
(1)對較大的工程項(xiàng)目應(yīng)提出進(jìn)行初步巖土勘察要求,為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。
(2)積極參與建筑方案研討,注重把合理的結(jié)構(gòu)體系融入到建筑方案中。合理的結(jié)構(gòu)體系體現(xiàn)在:直接而明確的傳力途徑,整體穩(wěn)定性較好的結(jié)構(gòu),局部破壞不致引起倒塌的“多米諾骨牌效應(yīng)”,關(guān)鍵部位有較強(qiáng)的抗力。結(jié)合某工業(yè)園區(qū)宿舍設(shè)計(jì)案例,根據(jù)初步巖土勘察報(bào)告,該場地樁長要在24米至26米范圍,估算單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值為1800KN~2000KN,考慮樁長較長,如果樁基的滿載率不高,樁數(shù)會增多,承臺工程量隨之加大,工程造價(jià)會大幅度提高。另一方面為了使基礎(chǔ)設(shè)計(jì)更合理、安全度更高,設(shè)計(jì)希望每根柱子底下都能形成兩樁以上的多樁承臺基礎(chǔ),盡量避免單柱單樁基礎(chǔ),以防單樁質(zhì)量有問題或地震等偶然因素造成基礎(chǔ)破壞并引發(fā)上部結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞。為此按照預(yù)先估算的單樁豎向承載力,把員工宿舍樓的柱距定在6米~7.2米左右,這就確保每根柱下都有兩樁以上的樁基礎(chǔ);對上部結(jié)構(gòu)體系則盡量要求建筑設(shè)計(jì)成兩跨以上且正交的柱網(wǎng),每榀抗側(cè)力框架結(jié)構(gòu)柱盡可能在同一平面內(nèi),達(dá)到傳力明確、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好的目的。經(jīng)驗(yàn)表明,結(jié)構(gòu)體系如出現(xiàn)梁一端與柱聯(lián)結(jié)另一端與梁聯(lián)結(jié)的半框架或抗側(cè)力結(jié)構(gòu)柱、墻不在同一平面內(nèi),不但受力不好,造價(jià)也會提高,這在抗震設(shè)防烈度較高的地區(qū)尤其突出。
(3)結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造應(yīng)與建筑工種密切配合,在這方面應(yīng)盡量避免出現(xiàn)短柱(包括錯層短柱和窗洞邊形成的短柱)、高大懸墻等耗材大又對抗震極其不利的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
(4)實(shí)施設(shè)計(jì)質(zhì)量全面管理,劃分宿舍、廠房、食堂、公建等不同建筑采用不同結(jié)構(gòu)類別,制定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定,優(yōu)選設(shè)計(jì)參數(shù),把研究出來的一些新技術(shù)、好措施落實(shí)到每一個(gè)單位工程,實(shí)踐證明在這一方面所獲得的經(jīng)濟(jì)效益不可忽視。
(5)各設(shè)計(jì)專業(yè)互相配合,指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員的每個(gè)階段設(shè)計(jì)工作,并對各階段設(shè)計(jì)進(jìn)行中間檢查、認(rèn)真審核,使參與設(shè)計(jì)工作的設(shè)計(jì)者都能設(shè)計(jì)出質(zhì)量高的施工圖紙。
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用應(yīng)注意的問題
《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.1.6條規(guī)定:“對電算結(jié)果,應(yīng)經(jīng)判斷和校核;在確認(rèn)其合理有效后方可用于工程設(shè)計(jì)”。確認(rèn)合理與有效,就意味著確認(rèn)安全與經(jīng)濟(jì),這條規(guī)定對長期從事結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用的設(shè)計(jì)者體會是最深刻的,需要注意的問題很多。例如,有的問題是軟件本身的缺陷,有的問題是軟件中看似“不起眼”的規(guī)定,如不注意執(zhí)行就會犯大錯誤,還有軟件的力學(xué)模型、基本假定是否適合你的結(jié)構(gòu)體系等等,這些問題都是在設(shè)計(jì)過程要加以注意的,但往往這些問題被有些設(shè)計(jì)人員所忽視。下面例舉幾個(gè)常見且對建筑結(jié)構(gòu)安全與經(jīng)濟(jì)影響較大的軟件應(yīng)用問題。
(1)帶柱間挑梁的越層框架柱(復(fù)式框架),有的電算軟件無法辨認(rèn)越層柱,柱計(jì)算長度會出錯,如圖1和圖2所示:該工程一層層高為4米,二層以上層高為3.3米,越層柱柱1由于存在走廊單挑挑梁致使軟件無法判定柱1為越層柱,確定柱1的Y向柱計(jì)算長度系數(shù)仍分別按一層4米和二層3.3米為依據(jù),實(shí)際應(yīng)進(jìn)行人工干預(yù),改為4+3.3=7.3米做為柱計(jì)算長度系數(shù)的計(jì)算依據(jù),否則,兩者計(jì)算配筋誤差相當(dāng)大。另外,柱計(jì)算長度系數(shù)人工更改后,不能再執(zhí)行軟件的數(shù)據(jù)檢查,否則等于沒修改。