分析国内外建筑钢结构工程的设计还有待进步

近些年来我国建筑钢结构工程发展迅速,建成了或正在建设一大批大跨度及高层钢结构工程,如鸟巢、水立方、国家大剧院、中央电视台、上海环球中心、广州电视塔等,这些项目的建设使我国钢结构工程的设计水平得到很大提高。一些由我国自行设计的项目达到一个新的水平,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,符合我国国情的好作品。但也应该指出,当前一些重大项目基本上都由国外设计,其中不少项目结构方案不够合理,用钢量太大,造价惊人,不符合中国国情。面对当前大批工程上马,我们的设计体制、设计理念、设计水平、设计质量、设计人员素质还远远不能适应,还有许多急待解决的问题。

一.设计深度不够,设计院将自己的设计任务转驾给加工企业,造成质量下降

不少设计单位,钢结构的设计水平比较低,承担工程的设计者多为刚毕业不久的博士,缺乏实践经验,更缺乏钢结构的设计知识,盲目照搬规范,套程序,对关键技术不进行研究,对所设计的成果心中没底,只给出‘构件布置图’就算完成了任务,而有些布置图只是一个简单的单线条图,对关键的“节点设计”不分具体情况一律采用“全焊接节点”或“全铸钢节点”《图一》,至于这种节点是否安全、构造是否合理、是否能做出来心中一概无底,将应该设计的“节点构造”、“支座详图”、“施工安装”等都交给加工企业,设计院只做到了“方案设计”或初步设计的深度,将施工图交给加工厂,加工厂缺乏计算软件,又将施工图任务转包出去,由于这些分包单位缺乏专业配套知识,对设计总体要求不明确,往往所做出的图纸不符合原设计要求,存在严重的质量隐患。有的加工厂为了节约钢材,降低造价,盲目进行钢材优化,结果造成工程质量事故,如×工程,优化后造成杆件太小,致使施工过程中数百个杆件失稳。给国家重点工程造成重大损失。“施工图设计”由设计院完成,这是建设部早有规定的,也是设计院义不容辞的责任,施工图设计必须满足设计深度的要求,“施工图设计”、“深化设计”职责不清,互相扯皮的情况应立即得到纠正。

二、对国外设计方案不能照抄照搬,对不合理的方案敢于提出挑战

当前许多重大钢结构工程都采用了国外的建筑方案,但其结构方案很不合理、用钢量太大、造价惊人﹗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”,采用了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”,采用了单层折板网壳方案,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。经过我们设计师卓有成效的挑战,对国外网壳方案进行了增加“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用钢量的奇迹!

三、设计项目层层转包造成设计质量下降

设计项目层层转包主要表现在:当前各大设计院的设计任务相当繁重,所承揽的工艺及综合专业部分设计收费较高,而钢结构部分却是难啃的硬骨头,费工费力收费低,不愿意承接钢结构设计任务,或者缺乏钢结构的设计经验,故往往将钢结构部分分包给另一单位。如山东某体育馆,原为北京某大设计院设计,后将钢结构部分转包给厦门一家设计院,此院苦于不会设计又将钢结构部分包给××大学。经专家审查后发现,设计方案、计算模型、抗震理念均存在大量问题。层层转包的另一表现为借用“资质”或者叫“买图标”,一些无资质的单位,拿到工程后,用买来的图标搞设计,使设计质量存在重大隐患。当前设计市场比较混乱,对设计质量缺乏法制管理,缺乏严格的检查和监督,所出现多项倒塌事故无不与设计资质有关。如不规范市场,严格资质管理,会造成严重后果。

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