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三、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!
四、设计未充分考虑施工,给施工带来极大困难
一些设计人员出于经济利益,整天埋在办公室的图纸堆里,理论脱离实际,不深入现场,不了解施工。自己的设计方案能否施工?心中没底!严重者会给施工带来极大困难,总的造价大量增加。如×工程设计要求屋盖最后合拢的温度为14oc±4oc,但本工程合拢时正值盛夏,中午时钢材表面温度达到55oc,为满足14oc合拢要求,曾提出“深挖井、添冰块、喷冰水”的区域降温的方案,如真的按此方案执行,不但耗费国家大量财力和物力,而且其后果也是不堪设想!当前许多重大钢结构工程都采用了全焊接结构,由于结构体系复杂,构件异型,相交于节点的杆件太多,大量的高空不同方向的对接必然会出现安装偏差太大,为此常常采用强制构件就位的措施,结果造成杆件产生很大的施工应力。设计者必须考虑这些不利因素对设计承载能力的影响,另外设计者还应该懂得焊接工艺,研究减少焊接内应力的措施,否则由于焊接工艺不当,会使结构产生很大的焊接内应力,降低结构安全度。
五、设计过于保守或过于“先进”,不恰当的任意提高设计标准或降低设计安全等级
一些设计人员对复杂工程缺乏经验,心中无底,盲目追求高标准,造成设计过于保守,任意加大安全等级,对结构构件不分主次,重要性系数取值任意加大,杆件“应力比”取值太低;焊缝等级不分区别一律取一级全熔透焊缝;钢材等级不分使用条件和部位也一律取c级或d级;钢材强度级别不管是否必要随意采用高强度420Mpa、490Mpa钢材;在不了解“焊接残余应力”分布规律的情况下,错误的提出消除“焊接残余应力”。一些设计人员互相攀比,层层加马。由于上述原因往往造成结构构件过大,投资大量增加,这都是设计方案不合理造成的。花的是国家的钱,不是设计院的钱,工程投资加大反而会增加设计费,设计院得到好处反而不承担任何因工程浪费而造成的法律责任,这种设计体制不适应市场经济的状况必
另外,也要特别注意的另外一种倾向是:在某些工程的招标过程中,为中标压价,承包方尽量减少钢材用量,致使构件安全系数太低,受压构件的长细比太大,沿海地区钢管壁厚太小,致使构件在安装过程中造成杆件弯曲,由于安装误差太大造成大量杆件超过设计应力,最后不得采取现场加固措施。
六、“设计规范”不能满足当前设计的需要,应立即修改
随着我国钢结构应用的迅速发展,钢铁行业已研制开发出优质中厚钢板,目前可大量供应工程应用,并于2000年颁布了行业标准《YB4104-2000》,这种牌号的Q235GJ、Q345GJ优质厚钢板有着良好的综合性能,如低厚板效应、良好的延性和冲击韧性、焊接性能和抗撕裂性能,能满足抗震设计钢结构用厚板的各种需要,其性能已优于日本SN50钢、美国A572-50级钢。新的国标《GB/T19879-2005》新增加了390MPa、420MPa、460 MPa三个强度级别,已在鸟巢、央视、国贸等重大工程中应用,当前的“钢结构设计规范”都一直未对上述钢材新标准变化做出积极的反应,也为提出任何修改补充条文。致使设计与钢材新产品间的矛盾日益突出,许多设计人员不敢采用新品种钢材,为此建议立即着手修订有关规范以满足设计急需。