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海外工程十五年之三十——中美设计标准的转换

说起标准的转换,这个事情可不一般。有人说,现在好多软件都嵌置了国外规范,所以设计国外工程项目就很容易了,真的会如此吗?就中美规范而言,也仅是近似的满足,因为根据可靠度原理,一个建筑结构要满足一种规范,应该是正常设计、正常使用、正常施工与检验,才能满足该种规范,但实际上会如此吗?

随着计算机结构分析软件的广泛应用和普及,它使人们摆脱了过去必须进行的大量的手工计算,使人们的工作效率得以大幅度的提高。与此同时,人们对结构计算软件的依赖性也越来越大,有时甚至过分地依赖和相信计算软件,而忽略了结构概念设计的重要性。由于种种原因,目前的结构计算软件总是存在着一定的局限性、适用性和近似性,并非万能。如结构的模型化误差;非结构构件对结构刚度的影响;楼板对结构刚度的影响;温度变化在结构构件中产生的应力;结构的实际阻尼;回填土对地下室的相对刚度比;地基基础和上部结构的相互作用等。有些影响因素目前还无法给出准确的模型描述,也只能给出简单的表达或简单的处理,受人为影响较大。加之,建筑体型越来越复杂,这就对结构计算软件提出了更高的要求,而软件本身往往又存在一定的滞后性。正是因为如此,结构工程师应对所用的计算软个把的基本假定、力学模型及其适用范围有所了解,并应对计算结果进行分析判断确认其正确合理、有效后方可应用于工程设计。

目前常用的都是三维空间有限元分析模型。将建筑结构作为空间体系,梁、柱、支撑均采用空间相单元,剪力墙单元模型目前有薄壁杆件模型、空间膜元模型、板壳单元模型及墙组元模型。楼板可假定为弹性,也可假定在其自身平面内刚度无限大,还可假定楼板分块无限刚。该模型以节点位移为未知量,由矩阵位移法形成线性方程组求解。

近年来,随着中国经济的崛起,越来越多的工程总包企业走向世界,其中大部分是采用EPC的承包模式,往往是国内设计、国内采购、国外现场施工,面临一个巨大的问题,就是设计标准与规范的问题,一般来说,国际项目采用美国标准也有许多,由于许多国内设计单位对美国规范不熟悉,在工程结构设计中造成很大的浪费,给图纸审批带来很大的难度,具体表现在以下几个方面:

1.直接把国内的设计分项系数改为国外的,如恒载系数直接由1.2改为1.351.4。从表面上看,似乎是符合美国标准,实际上无论中国标准以及美国标准都是一个系统的体系,从可靠度的角度分析,欧洲标准的成本最多是中国的1.12倍,美国最多是中国的1.2倍。但是通过实际发现,我们的设计水平比欧美的水平有很大的差巨,构件偏大,结构偏大,由此带来浪费。

2.由于对欧美标准不熟悉以及自身的外语水平,在图纸审批中,设计单位为了尽快通过,出现了咨询工程师让改就改,出现的问题是中国规范中保守与美国规范中保守的组合,这种情况下的浪费就可想而知了。

3.设计不考虑施工,表面看好象节约了不少,但是有可能对施工造成很大的难度,如筒仓结构环梁突出仓壁,虽然成本不多,但给施工造成的延误很大,从总体上说,是浪费的,但又是完全可以避免的,诸如此类的问题,总是出现在各个现场中。国际项目图纸一经审批,如无特别的理由,更改难度很大,如事前得到控制,将会大大的方便施工。

4.据我了解,许多设计以为买了个软件,内含美国标准,就可以设计美国标准了,事实会是如此吗?目前还没有这么先进的软件能代替所有的工程师的脑袋,有些也没有现成的软件。当然有些可以吹牛,当然时间久了,肯定会付出代价的。

举个简单的例子,门式刚架按美标设计,就整体而言,SAP2000可以完成大量的工作任务,但对于其它的,如吊车梁设计、节点设计、地脚锚栓设计均应该进行补充计算,但软件呢?事实上到目前为止,还没有一个软件完成所有的工作。





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作者: ganggouren

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