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钢结构设计领域需提高设计理念以及人员素质

时间:2014-06-04 作者:徐州市四方特种屋盖有限公司

        近些年来我国建成或正在建设的一大批大跨度及高层钢结构建筑项目,使我国钢结构的设计水平得到很大提高。一些由我国自行设计的项目如361米跨度的斜拱马鞍形网壳——南京奥体中心,122米索承网壳—济南奥体中心等工程,都是建筑方案新颖,结构受力合理,节省钢材网架,是符合我国国情的好作品。但与此同时,当前各地一些重大项目,从政府主管到建设单位仍基本上倾向于委托国外设计,其中一些项目结构方案并不合理,一味强调造型新奇怪异,致使结构用钢量过大,施工难度高,造价惊人。

        提高我国钢结构设计行业管理水平,提高设计队伍的素质,是改变这种局面的唯一途径。不可否认的是,当前我国钢结构设计领域在设计理念、设计水平和质量、人员素质等诸多方面都还存在各种尚待解决的问题。

        照搬洋设计,缺陷不敢言

        由于自身底气不足,对国外设计方案只能照抄照搬,对不合理的方案往往也不敢提出挑战,是造成“洋设计”尽管有缺陷也照样横行的原因。

        当前许多重大钢结构工程都采用了国外的建筑方案,但其中一些结构方案很不合理。由于国外结构工程师对我国地震和风荷载的特殊情况了解得不深,故设计方案在抗震设计方面很不合理,如“鸟巢”采用的钢结构屋盖和砼看台完全脱开方案,几万吨的巨大钢桁架所产生的地震荷载由钢结构柱传至柱底,而数千吨的巨大柱底水平力由与看台基础脱开的巨型钢柱脚传递,结果造成用钢量达到五万吨,相当同类体育场用钢量的四倍,这是抗地震设计极不合理的方案。

        如将数万吨的钢结构产生的地震力传给砼看台,可以减少大量的钢材,在保持原建筑风貌不变的情况下,可使庞大笨重的钢结构减少钢材用量两万多吨。又如“深圳大运会体育场”采用的单层折板网壳方案,也是采用了网壳与看台脱开的方案,由于大跨度单层网壳结构刚度太差,体系太柔,在风荷载作用下,远远超出规范的要求。在这一工程上,经过我国设计师卓有成效的挑战,对国外网壳方案增加了“肩谷环”处理,使结构水平位移减少了近一倍。“新中央电视台”采用了双向倾斜、悬臂对接的结构形式,严重不规则、严重超限、大体量悬臂、巨大的自重使得结构特别不利于承受地震作用,是抗地震设计极不合理的方案。为满足抗震设计要求,耗钢达到12万多吨,创造了我国单体建筑工程用钢量之最,也创造了世界建筑工程“疯狂用钢”的奇迹。

        纸上我谈兵,现场你犯难

        由于设计与施工的脱节,设计根本不考虑或未能充分考虑施工,这给施工带来极大困难。

        我国的一些设计人员,整天埋在办公室的图纸堆里,理论脱离实际,不深入现场,不了解施工,自己的设计方案能否施工心中没底。这种脱节情况严重的会给施工带来极大困难,总的造价大量增加。如某工程设计要求屋盖最后合龙的温度为14℃±4℃,但工程合龙时正值盛夏,中午时钢材表面温度达到55℃,为满足合龙的温度要求,甚至提出“深挖井、添冰块、喷冰水”的局部降温方案,方案如果执行,不但耗费大量人力物力,其效果也是不堪设想。又如当前许多重大钢结构工程都采用全焊接结构,由于结构体系复杂,构件异型,相交于节点的杆件太多,大量的高空不同方向的对接必然会出现安装偏差太大。

        为此常常采用强制构件就位的措施,结果造成杆件产生很大的施工应力。作为设计者,必须考虑这些不利因素对设计承载能力的影响,另外设计者还应该懂得焊接工艺,研究减少焊接内应力的措施,否则由于焊接工艺不当使结构产生很大的焊接内应力,降低结构安全度。以上由徐州四方网架(http://www.xzsfwj.com)整理,转载请注明谢谢!

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