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工程中建筑结构设计探微范文

时间:2022-01-07 03:10:55

工程中建筑结构设计探微

1设计关键问题分析

1.1现场考察

每个国家由于经历的成长过程不同,会形成一种固定的民俗风格及宗教信仰,受环境及历史变革的影响,他们所居住的房屋建筑风格也不尽相同。由于经济发展的不平衡,各地的工业化进程也不一致,因而,要求的环境及条件也不一样,生产技术水平也不一样。为此,要进行较全面地了解,在充分考虑当地的环境、市场、材料、习惯和人员能力等的情况下,确定项目设计的技术水平,以便在设计中,最大限度地满足他们的要求,不至于脱离实际。现场考察主要侧重于以下几方面:1)对当地地质情况、气候条件、类似工程情况等进行了解;2)当地有关政策法规、行业规定、建筑设计习惯、常用标准;3)了解当地的风土人情、建筑风格特点、经济水平、市场条件、材料使用习惯等;4)通过各种渠道了解业主的背景,与业主方进行沟通,了解业主对项目的真实想法和对工程的期望;5)施工技术条件及建筑材料供应情况。

1.2设计标准

设计标准在国际工程中是一项非常重要内容,它决定了工程材料的选购,施工方案的确定,验收的标准,同时在一定程度上也决定了工程造价。国际工程设计首先要解决设计执行的标准问题。我国工程单位参与的国际项目中,通常可以选择欧美标准、中国标准或其他标准(如澳大利亚标准、新加坡标准和南非标准等)。采用非中国标准是国际工程中较为常见的情况,设计人员应积极了解和学习国际上较为通用的标准(如欧美标准),以便适应国际工程的需要。采用非中国标准时,由于标准的差异,设计人员必须学习指定规范标准,这给工程设计相应地增加难度,同时也影响设计的进度。中国规范目前虽没有得到有效的推广,但其安全性和适用性等方面都并不逊于欧美标准,有些国家并不排斥中国规范。例如,在一些非洲国家已经成功地实施了不少中国规范的项目。对我国的企业来说,选择中国标准是最有利的。因此,在与业主谈判时,就应该积极地引导业主采用中国标准或是中方人员较为熟悉的国际标准。另外,工程使用的标准一旦确定,应该在合同中明确下来,避免在工程实施过程中出现不同的执行标准。此外,对当地强制性标准也要提前了解,即使设计可以采用中国规范,这些内容仍然需要遵守当地标准。有些不属于当地强制性标准的,但属于当地国家惯例的,也都应该遵守。

1.3设计深度

国际工程的设计阶段一般划分为概念设计(conceptdesign)、基本设计(preliminarydesign)、详细设计(constructiondesign/detaildesign)等几个阶段,具体的划分界限不尽相同。因此,在开始设计之前就必须看清楚业主招标文件中对设计阶段的划分,了解业主对需要报批图纸的设计深度的要求。值得注意的是,国际工程对详细设计图纸的要求,比国内工程要严格得多,按国内工程设计的图纸,往往不能满足国际工程的需要。由于我国建筑结构设计中采用了大量的标准化设计,给设计人员减少了许多工作量,很多设计内容,特别是一些通用的节点大样,以及钢筋混凝土结构中梁、柱、配筋的表示方法等,均可以在标准图中选取,设计人员仅给出简单的图例,其余让施工单位参照标准图实施即可。但由于标准图的使用的局限性,这种模式却不能满足国际工程的需要,国外业主往往要求设计给出详细的设计安装图,对每一个构件的制作、安装及尺寸,都要给出详细的标注,特别是连接构造的节点表示方法,国内大部分工程都是由施工公司按标准图制作完成的,国际工程中都要求设计图达到施工单位能按照图纸施工下料安装的要求,这就给设计人员带来了巨大的工作量。

1.4审批制度

设计审批程序也是需要高度关注的问题。国际工程项目和国内工程项目的图纸审批最大区别就是业主审批或者业主委托具有相应资质的咨询公司进行审批。设计文件需严格按照业主的审批程序执行,设计需要多次修改和更新,这对设计乃至施工工期将产生极大的影响。设计图报审之前应尽早明确图纸审查单位和部门,以及审查所需时间,这些都会严重影响到整个设计进度。因此,为了加快设计报批,尽可能与业主沟通简化设计报批程序。同时,多与咨询公司和业主采用当面沟通的形式,把设计问题一次性提前解决,减少图纸等审查修改的时间。业主对设计的审核范围通常是由业主和总承包商在技术澄清和合同谈判阶段确定的。业主在招标文件中确定的设计审核范围不是一成不变的,总承包商可以将缩小审查范围作为一个技术要求或谈判要求提出来,从而可以和业主在商讨后确定图纸的最低审查范围。外部单位审查范围越大,次数越多,则审核意见和设计变更越多,导致工期滞后和成本增加的可能性也就增大。

1.5限额设计

设计实际工程量与投标批复工程量的差别在一定程度上决定了项目的盈亏情况,这就必须要求设计人员认真学习招投标文件和投标时的澄清和承诺,把投标时批复的设计工作量作为施工图设计工作量的最高限额,保证实际设计工作量与投标时编制的工作量不会出现大的差异。方案比较和材料设备选用时,在满足基本要求下必须注意技术与经济的结合,通过技术和经济比较分析,力求在技术满足要求条件下的经济合理。

1.6工程语言

国际工程对外语水平的要求较高,熟悉并能灵活运用国际标准、掌握熟练的外语是从事国际工程的技术人员应具备的基本素质。一般国际工程语言文字以英语为主,所有应用文字说明的内容都要求用英语表示。要达到语言文字表达准确无误,简单明了,这就要求设计者提高英语水平,正确应用外文并通过文字说明表达设计意图。同时,设计是设计人员与业主双向沟通和互动的过程,外语也成为了沟通交流的基本条件和工具。因此,熟练掌握、灵活应用外语是进入海外市场、拓展海外业务的必需条件。

2案例分析

2.1工程概况

非洲某国首都环城输变电项目土建工程,内容主要包括:(1)4个变电站的主控制楼(均为单层,或局部二层),及其站内围墙、道路等配套设施;(2)连接4个变电站的3段电缆线路,共约26km,包括电缆井和混凝土包裹PVC管线。

2.2招标文件及合同

业主对土建工程的范围和内容做了说明,给出了变电站主控制楼的基本平面布置图,还对围墙及大门、门窗以及建筑材料技术参数等做了详细规定,甚至对卫生间墙面粘贴瓷砖规格为150mm×150mm都做出了规定。

2.3现场考察

2.3.1水文地质调查项目所在地属典型的海洋性气候,分为雨季和旱季,5~10月为雨季,年均降水量360mm左右,累年平均极端最高气温37.0℃;累年平均极端最低气温15.0℃。对现场进行地质勘察,对场地特性有了全面了解。通过调查了解到当地没有发生地震的纪录,而且建筑结构设计均不考虑地震作用。考虑到工程的重要性,经与业主商量,该工程按照中国规范6度抗震设防烈度进行设计。该国没有编制相应的荷载规范,无专门气象观测部门,工程地点仅机场设有气象观测站点。根据近30年实测瞬时最大风速系列进行风速频率计算并综合分析,50年一遇基本风压为0.55kN/m2。

2.3.2现场材料调查1)混凝土材料项目所在地目前无商品混凝土出售,除当地两个规模较大公司建立了自用混凝土搅拌站外,大多数建筑工地使用混凝土均采用小型搅拌机械现场搅拌。项目所在地周边共有两个水泥厂生产水泥,基本能够满足周边建设需要。当地水泥均按照法国标准NFP15-301生产。粗骨料均采用碎石,当地暂无卵石销售。碎石有玄武岩碎石和石灰石碎石,可采购到普通混凝土要求的最大为25mm左右规格碎石,也有最大粒径为5mm规格碎石。建筑用砂主要为山砂,均采用细砂;海砂由于从结构耐久性考虑需要清洗处理,一般不为采用。建筑用水可采用当地饮用自来水。2)钢筋项目所在地周边有两个建筑用钢铁厂,钢筋性能指标均参照法国标准,当地市场可购买到该钢筋。由于采用法国标准,钢筋强度等级分为带肋钢筋FeE500和FeE400,屈服强度为500MPa和400MPa,大致相当于中国标准的HRB500和HRB400带肋钢筋;光圆钢筋FeE215和FeE235,屈服强度分别为215MPa和235MPa,FeE235相当于中国标准的HPB235光圆钢筋。当地最为常用的是FeE400钢筋,钢筋长度为12m,与中国规范相比无φ18mm,φ22mm和φ36mm的钢筋。3)砖或砌块除一些原有建筑或个别建筑采用实心砖,绝大部分采用小型空心砌块。当地无专门的工厂生产销售砌块,一般为人工施工现场制作。砌块规格主要采用390mm×190mm×140mm,此外也有部分采用490mm×190mm×140mm,390mm×190mm×90mm。因人工制作,配合比及制作过程中压实程度不一,强度也有很大差别,强度普遍不高。

2.3.3结构形式当地建筑的结构形式主要有混凝土框架结构和空心砌块砌体结构,少数厂房或公共建筑采用钢结构。基础形式通常采用柱下独立基础和墙下条形基础,少数带地下室的建筑采用筏板基础。从感观上,当地房屋结构普遍较为薄弱,主要表现在柱截面尺寸偏小、配筋少以及砌体强度较差。柱截面和钢筋配置基本参照已施工结构,从调查的房屋来看,4m左右跨度两、三层建筑柱截面尺寸普遍约为200mm×200mm,配置纵向钢筋为8根φ12mm,箍筋采用φ6mm@150~200mm,6层建筑柱截面400mm×400mm以下,配置12根φ12mm,箍筋采用φ6mm@150~200mm。柱下独立基础和墙下条形基础放大脚均较小,受力面积不大。建筑楼板普遍采用装配预制小梁和空心砌块组合楼板(如图1),其上浇筑混凝土面层的做法。该楼板由于小梁的作用可做成大跨板,同时在保温隔热方面也起到了一定的作用,但从当地施工和使用的情况看,也存在着较多的问题。由于砌块强度低、脆性特质,小梁底筋保护层薄,以及构造措施(如小梁端部锚固不到位)等原因,楼板安全度普遍不高,一些使用年限较长的房屋楼板坍塌事故时有发生。图1组合楼板

2.4设计标准

在该项目招标文件中,规定了建筑使用的钢材、石子、沙和水等建筑材料的技术参数,并明确均应满足法国相应规范,但招标文件和合同都未明确结构设计所采用荷载取值及结构计算等设计标准,通过与业主商谈达成备忘录,可采用中国相关设计规范进行设计,给设计节省了较多精力,但是一些构造和习惯做法需遵循当地做法。

2.5审批制度

业主因单位无相应的建筑结构专业人员才审查图纸,同时由于工程购买工程质量保险需要当地咨询单位提供质量保证证明,所以,所有设计图纸文件都需要经过当地咨询单位的批准才能用于施工。

2.6限额设计

因该工程总投资额已确定,作为配套的建筑工程应尽可能地减少造价,使资金用在最需要的地方。

2.7工程语言

工程所在国官方语言为法语,与业主沟通后达成意见,设计图纸等文件均可采用英语,这给工程带来极大的方便。4结语随着国际工程项目不断增多,如何保质保量地完成国际工程中的建筑结构设计工作,是值得每一位设计人员去思考的问题。针对国际工程中建筑结构设计,本文从认真研读项目招标文件及工程合同、现场考察、设计标准、设计深度、审批制度、限额设计和工程语言角度出发,对设计关键问题进行了分析,并对非洲某国项目进行案例分析,试图为从事国际工程中的建筑结构设计人员提供一个参考。

作者:胡海波李先锋单位:中机国际工程设计研究院有限责任公司

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