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工程结构设计应该走整体设计理念之路
----对设计负责还是对工程负责?
作者:闵宏芳
上海欣发建设工程监理有限公司
随着我国建筑工程的迅猛发展,原来工程设计只对设计负责的一套理念暴露出来不少问题,本文以问题为导向,深刻反思,在总结工程实践经验基础上,提出工程设计应该走整体设计理念之路,也就是说本身要有一个整体设计理念,重构件连接与构造措施,还应该考虑到施工的可行性与安全性.本文举例说明,供同行们参考.
(一)目前工程设计存在的问题:
1:未考虑现场施工可行性与安全性.
案例一:
靠近三层老厂房新建四层厂房,详见以下照片,老厂房框架结构,基础柱下钢筋混凝土独立基础,新基础是钻孔钢筋混凝土灌注桩,桩直径600mm,长33m.新厂房基础设计图纸详见以下图一.设计问题出在新老基础相距最小净尺寸只有100mm,而且新基础桩承台比老基础深500mm~850mm.这样的设计导致施工难度大,增加施工的危险性.而且有可能影响已建筑物的整体安全.
照片一 新建厂房
图一 新厂房基础平面图
案例二:
新建三栋三层厂房,厂房基础是混凝土预应力管桩,桩直径500mm,长22m.设计问题出在厂房三相距南边民房最小净距只有7m,而且民房基础都是天然地基.这样的设计施工很困难,会影响到老民房.实际上,施工过程中尽管采取了防止影响民房的措施,例如挖防震沟,沉桩控制速度,采用套打、跳打等施工技术措施,但是由于太近了,最终民房还是出现了不少裂缝,造成了施工纠纷.遇到这种情况,设计上工程基础桩应该采用钻孔灌注桩.
图二 某工程总平面图
案例三:
某工程二层物流仓库，建筑高度24M，建筑面积28238M2，±0. 000相当于绝对标高4.700M，室外地坪相对标高-0. 600M，绝对标高4. 100M，基础工程桩采用预应力钢筋混凝土管桩，桩选用国家标准图集《预应力混凝土管桩》（10G409），工程桩编号为PHC600-AB-110-33，桩长33M，分三节，每节11M。单桩竖向抗压承载力设计值2200kN，单桩竖向极限抗压承载力设计值4700KN，总桩数646根，桩顶绝对标高2.100M，桩端绝对标高-30.900M，基础型式为桩+承台基础。施工方法为静压，静压桩机吨位为8000KN 。在施工过程中，第三节桩普遍出现还剩2M左右长的桩无法送至桩端设计标高,也就是说再打桩要打断了.
通过上面三个工程案例可以看到设计自以为没有问题,但是施工困难,甚至有的没有办法实施.这样的设计能满足工程建设的需要吗?
2:设计本身没有一个整体设计的理念,重构件设计,轻构件之间连接,轻构造措施.例如上海地区7度抗震,要求三强三弱,即强柱弱梁 强剪弱弯,强节点弱构件,最后一条强节点弱构件是保证结构整体性的主要技术措施.但是现在施工图纸在表达方面,构件图纸详细,构件节点连接图纸少,或者施工要求写在说明里,或者参照什么图集做.具体施工过程中不少施工单位没有相应图集，施工往往不到位.例如框架结构中梁与柱的连接,一般设计单位不出图纸,施工要求参照图集,施工中由于施工单位对于图集理解不一样,做法各式各样.所以针对工程的具体情况,设计单位应该补充针对性的相关说明,例如参照图集哪一页哪一张详图,使用中注意事项,这样施工才有明确方向了.有的图集详图需要结合工程实际情况进行验算才能用的.与此同时建议施工图纸出图时最后附主要参考详图.
我们的老师原上海华东建筑设计院教授级高工赵公裘一直强调好的结构设计反映在构件连接与构造处理上.此教导是他建筑设计一生总结出来的,值得我们学习.
近几年来,发生多起由锚拴失效,造成连廊坍塌的案例.其中原因之一:没有体现强节点的设计理念.
3:工程安全事故不少就是由于设计没有考虑到或者未提醒:2019年4月10日江苏扬州市广陵区古运新苑农民拆迁安置小区四期B2地块发生基坑作业时发生局部坍塌安全事故,其中原因之一:基坑支护设计存在缺陷,即设计院对电梯井集水坑未编制支护的结构平面图和剖面图,也未在施工前向施工单位和监理单位进行有效说明或者解释.
(二) 原因分析:
最近设计单位的设计只对设计负责,也就是说设计只要满足设计规范与标准.至于施工能不能做到是施工单位的事情了,实际上工程是一个整体,设计与施工只不过是二个阶段.设计比如一个商品,只生产不管好用不好用,这样的商品肯定要淘汰的.
造成的原因:
从学校学习开始,一直一门一门单科学习,例如土力学,钢筋混凝土,钢结构等,没有一门工程整体课,所以养成了一种习惯,这是产生当前这种情况的原因之一.
原因之二:从建筑结构设计发展来看,分二个阶段:建筑物需要抗震设计前和后,自从建筑物需要抗震设计以后,重构件之间连接与构造措施提到规范高度上了.实际上这样的理念不管抗震地区还是不抗震地区,整体结构设计的理念都应该要的.
(三)反思与建议:
整体设计的理念:首先工程设计不能只对设计本身负责,应该对整个工程负责,具体内容包括施工可行性与安全性,其次工程设计本身应该有整体设计理念,从目前重构件设计理念,改变为重构件连接与构造措施设计理念
工程实践已经证明只对工程设计负责的理念已经不适应了建设发展的需要,所以建议改变设计理念,跟上与满足建筑工程发展的需要.
勘察设计大师、规范主编
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