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结构设计师的三个层次,你在哪一层?

转自:钢结构设计-公众号



初等层

满足建筑结构的安全要求,这也是入门级要求。

作为一个结构设计师应该具备的最基本能力,就是具有将一套建筑施工图在满足安全性的前提下完成结构建模、计算调整以及结构施工图设计的全部能力。


01 确定结构体系和结构布置,将建筑图转化为结构空间模型。

结构布置应满足受力明确,构造简单的原则。

02 结构体系安全(整体性要求)

抛开概念设计不谈,高层结构满足整体计算需要控制的六个指标:周期比、位移比、刚度比、剪重比、刚重比、受剪承载力之比是控制结构体系整体能否满足的基本要求。

结构构件安全(局部性要求):构件设计不仅满足抗弯、抗剪、抗扭、抗冲切等强度要求,也要满足裂缝及变形要求。

施工图设计:具备在各种现行规范的约束下将模型计算结果通过与平法图集结合转化为结构施工图的能力。


结构设计师的三个层次,你在哪一层?





中等层

既满足建筑结构的安全要求,又满足经济性的要求。

能根据建筑图进行合理的结构选型及结构布置。俗话说:小隐隐于野,大隐隐于市。如果结构选型不好,就算你做到极致,经济性也不可能达到甲方的要求。现在含钢量要求特别严格(市场竞争异常激烈)。

这对结构设计人员提出了更高的要求:不仅要做出安全可靠的房子,还要是最经济的方案——这里面最重要的是什么?结构概念!该省的地方省,该多配的多配,如果结构概念不清晰,就很危险了。

01 结构选型

02 结构布置

同样道理,如果不考虑柱距和荷载,那么不同的结构布置也会导致经济性有着很大的差异!

03 计算参数的合理选择

PKPM中的很多参数虽然对整体的安全指标没有影响,但对经济指标有很大影响。

04 优化结构构造配筋

让大部分结构构件都处于构造配筋是我们比较理想的优化方式。

05 计算配筋要结合受力图来进行实际配筋

06 满足抗震概念设计原则


结构设计师的三个层次,你在哪一层?





高等层

既满足建筑结构的安全性、经济性又符合建筑的功能。

实现三者的和谐统一是我们结构人追求的最高境界,但这个过程是曲折的,有时候甚至是艰巨的。因此,我们不仅需要熟悉我们的专业知识及规范,而且也要熟悉建筑及各专业的基本知识,这样在初步设计阶段就可以将原则性的问题消灭在萌芽状态之中!

比如:

1)选用不同结构方案来达到建筑的功能。比如:下部要大空间,如商铺及大会议室等,墙和柱无法落下来,怎么办?

2)卧室、客厅不让露梁露柱怎么实现?外立面的效果如何通过你的结构布置实现呢?

3)比如建筑的功能要求此柱不能做得太大或者根本不能设柱,而你总不能让安全出现问题吧!怎么办?

4)楼梯是否碰头和构造柱是否与门窗冲突?



对结构工程师成长的建议



01 结构构造和标准图集的使用 

结构构造是结构人员必须掌握的基本知识。所有完整的结构设计都离不开构造规定。所以结构设计人常说,结构设计是3 分计算,7 分构造,可见结构构造的重要性。既使是在现代科技这样发达的情况下。由于还有许多的结构理论依据不足,只能依靠构造规定来弥补。 

特别是砖混结构和地基及基础方面。要知道计算机的应用者是人,它的程序编制者也是人,由于结构理论的缺陷,程序计算出来的结果,也同样是不可能完全可信的。靠什么来弥补。只能靠增加构造措施,特别是一些构造要求,它们是各结构体系中通用的。比如钢筋的锚固 和搭接构造要求。它不仅在混凝土结构中应用,在其它结构中,同样也是广泛应用的。 

要从最基本的结构内容学起。

比如,

总有一些结构人员询问关于钢筋搭接和锚固的问题。

梁钢筋在什么样的情况下直锚?什么情况下弯锚?甚至还提出来可不可以斜锚?

其实,这就是对于钢筋锚固的构造要求不清楚的具体体现。规范只是规定锚固长度的要求以及在水 平锚固长度不能满足规定时的特殊规定。没有明确,也不可能具体明确到底应该怎样锚固的问题。这一定要根据具体实际情况来决定。如果锚固条件具备,应该优先保证直锚,因为无论加工、制作,还是施工绑扎,这是最方便的,也是质量最容易保证的。

比如,

梁受力钢筋直径是20的,锚固长度是45d,那锚固长度就应该是900,柱或墙截面长度是1500。

直锚就完全具备条件了,你非要弯锚。你说有什么必要,你有劲没处使了。特别现在广泛使用粗钢筋的机械连接,丝扣加工一定是会有一定偏差的,一旦做成弯锚,这根钢筋丝扣出现误差以后,可能就进入不到支座以内了。这就是对结构构造规定的理解问题了。

有人提出,可不可以斜锚,这就不仅是构造概念不清的问题了,也是缺乏施工经验的问题了。

大家都知道梁、柱结合部是钢筋组合最为密集的部位,横平竖直的钢筋有时都保证不了,又加上一个斜向的, 施工就会跟困难了。其实,钢筋锚固问题本身就是一个结构构造概念的问题。但是就是这样一个很简单的结构构造概念,就有不少结构人没有整明白它的具体要求。

大家都是学结构,对于结构构造的一些概念是应该十分清楚和必须要牢记的。因为国家自从在89 规范修改时,就确定了具体的原则,今后的规范要以弹性计算理论为基准,以数理统计的概率为基础,结构构造为补充。提出以后规范的计算理论不再进行原则性的改变,构造措施和一些特殊的规定,随时代变化而修改和调整的总体原则。

所以从90 年代以后,规范设计计算理论没有做重大的改变,这不仅对规范的连续执行有益,也便于结构人更好地掌握结构的构造概念。 

标准图集的使用,同样是结构人必须熟练掌握和应用的专业知识之一。

采用标准图的目的,即使减轻结构设计劳动强度的问题,也是国家推行标准化的要求,更是保证工程质量的问题,还有方便施工的问题。你说它的优点有多少,对结构的贡献有多大。

因为每一个设计单位的管理不同,从业的设计人员的水平和能力也不同,难免有考虑不到的地方,但是采用通用的计算机程序和标准图就可以减少因设计能力和经验不足,所发生的各种风险。

现在混凝土结构中应用最多的应该是16G101图集吧,试想每个设计单位都编制一套这样的规定, 全国会有多少个不同的版本,各设计单位又会有多少人力资源的投入,施工单位又需要多少时间和人力去研究它,解析它,使用它。所以,这就是为什么要采用标准图的真正原因。

02 结构的计算和绘图的工具 

结构的计算和绘图的工具就是我们常说的各种计算机设计程序。

这是每一个结构设计人员必须掌握的应用工具。它是有一定的工作技能要求的工具。不要小看它的作用,它是现代的科学技术和具体技术规定相结合的高科技产品。由于它的出现,使结构设计从原来繁重 的脑力劳动和体力劳动中得以解

尽管它还没有彻底的把结构设计人员解放出来,但是它的出现,已经让结构设计师们看到了希望和未来。所以一定要学好它,正确的应用它。最为关键的是要整清楚它的原理,对它计算出来的结果,进行认真的研究和分析。这一点是很难得,也是需要经验和知识能力的。只有通过认真研究和分析,结合各种专业知识的概念,才能做出正确的结论。还可以运用各种结果,进行设计优化,最终使结构设计,即安全可靠,又经济适用,更方便施工。只有这样的结构设计,才能算得上是真正的结构设计。    

就说一个最简单的问题吧,一个长度30 米的结构楼板,它不长吧,有些结构设计师在采用通长配筋时,一根钢筋的粗线画到头。你的画法是简化了。可是你知道钢筋是按照标准定尺来生产、制造的,这个配筋中一定要有搭接和锚固的问题,也一定有钢筋下尺搭配的问题。

有些结构人喜欢算钢筋用量,这些你们都考虑了没有。如果考虑了,你的用钢量就一定不是你们算的那样少了。对于开发商最关心的问题,除了保证结构安全以外,就应该是经济性的问题了。你把这些消耗都加给了开发商,他能接受吗?这样的知识只有你到现场实际了解到了,了解到了实际的原材料尺寸,才能回来指导你设计出来的图纸,让各方都满意。 

学会全面的分析问题和解决问题 

结构设计师的所谓“经验”是靠一点点的原始积累才能够得到的。要做好真正的结构设计师,不仅大的结构概念要很清楚,结构构造也要很清楚,结构的计算原理要不经很清楚,还要利用手算和心算来简要回答一些技术数据的内容。

更需要了解和掌握施工方面的专业知识,只有这样才能说话底气足,所说的话才能够被人理解和接受。特别是在非常时期处理问题,不可能容得你去全面的仔细思考,只能是凭所谓的经验来应对。 

例如,在处理施工所产生误差之类的问题时,要站在公正的立场上,不仅要讲清楚国家规范的基本原则,还要对允许误差的极限要求做出相应的解释。便于对质量问题的定性和是否需要进行整改的结论提供必要的依据。 

例如,

一个柱截面为800*800,施工后实际测量为792*795。构架使用验收规范规定为-5;+8。对于795 是满足施工验收规范的;792 显然是超过了施工验收规范的。

这样如何处理?如果按照规范硬卡,肯定是需要处理的,但是你算过没有,误差为多少?其实这个误差只有不足2%。按照国家设计及施工验收规范的规定,只要达到95%及以上的概率值,都可以认定结构属于安全状态。

那你说,这个结构需要进行加固吗?加固又如何实施呢? 

几个毫米如何进行施工,就算是抹灰,粘碳纤维,也会超出国家验收规范的允许值的。只有了解了施工工艺和施工过程,才会加深对设计图纸的深化表达。

例如,

现在的钢筋长度定尺一般为9 米或12 米,如果是8 米跨的梁,需要选择什么样的钢筋最经济?

选9米定尺的,8 米跨度再加上锚固长度,钢筋至少需要增加一个接头,接头位置在哪里合适(规 范是有规定的);选12 米定尺的,就一定会有一段钢筋要被裁下来,会产生浪费,剩下的钢筋如何利用。

如何解决这样简单的问题,只有通过现场实践才会更清楚,这无疑会对结构设计图纸的表达和结构优化等方面带来很多的益处。要有高度的责任心。对于工程管理人员,有一颗高度的责任心是最重要的。

只有有了高度的责任心,才能做好本职工作。责任心其实就是良心。一个人的技术水平是有限的,工作能力和经验也是有限的。如果大家都是大师级的人物,在那里坐着指挥,那谁去具体干工作呢。所以对于新入行的青年人,一定是工作在第一线的。

由于你的水平和能力以及经验有限,你要做好工作,就是能是靠责任心了。我接触多许多年轻人,这些人有文化,有专业知识, 但就是缺少责任心,结果心不天高,眼比手低,最后一事无成。


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作者: ganggouren

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