2、四位一體:建筑、結構、水電、暖通要有機地配合,各得其所,發(fā)揮專長。
3、多方兼顧:勘察、設計、施工、管理、使用、維護、保養(yǎng)要全面地綜合分析,貫穿到整個建筑物中去。
4、要把人的因素考慮進去,從施工過程和實際使用中的各種不同情況都加以綜合考慮,要為用戶服務,為使用者著想。
5、要有上部結構和地基基礎共同作用的概念分析。
6、上部結構要有空間整體的分析模型和計算簡圖。
7、要考慮建筑物所在位置和周圍建筑物及環(huán)境不同而引起的變化,同一建筑物在不同的地區(qū)會有不同的受力狀態(tài)和整體模型。
從小處入手,就是要正確處理好荷載的取值和分布情況,正確選擇結構構件,正確處理連接錨固的構造要求,細致地解決局部的各種詳圖等等。還要有分解的概念,不僅僅是分解成單個的具體結構構件,更重要的是采用溫度縫、沉降縫、防震縫分解成一個個規(guī)則的結構單元,滿足合理結構的要求。
結構設計安全度專題討論綜述
1、關于可靠度設計理論
可靠度理論是分析結構安全性的一種有效手段。我國已頒布統(tǒng)一標準,要求結構設計規(guī)范按可靠度理論設計。70年代的我國混凝土結構、木結構和鋼結構設計規(guī)范分別采用不同的設計方法體系,在安全度的表達形式上互不相同,給設計或教學都造成不便,80年代用可靠度理論率先加以統(tǒng)一。但是,對規(guī)范采用可靠度理論,以及這一理論能否將各種結構的安全度都統(tǒng)一在同一體系中,專家們持不同意見:
?。?)認為我國規(guī)范采用了先進的可靠度理論,用失效概率度量結構的可靠性,通過將抗力和作用效應相互獨立。將隨機過程化為隨機變量并以經驗為校準點,成功地將這一理論用于建筑結構設計規(guī)范中,這是我國規(guī)范先進性的一種表現(xiàn)。工程設計采用可靠度理論為國際標準組織(ISO)所提倡,是國際上大勢所趨;多次國際安全度會議也傾向于采納ISO提出的在設計規(guī)范中采用可靠度理論的原則??煽慷壤碚撘粯又匾暯涷?,可靠度取值用校準法確定。
?。?)認為可靠度理論是分析和度量結構安全性的一種先進手段,但在應用上還有其局限性,理論本身也有一些方面未能突破,比如結構可靠度分析的三個約束條件:將抗力與作用效應分離,將隨機過程變?yōu)殡S機變量,以及將截面承載力的安全指標β作為結構的可靠指標,隨著認識的發(fā)展都值得質疑。用概率可靠度理論需要進行大量數據統(tǒng)計,但不論荷載統(tǒng)計或抗力統(tǒng)計都還存在一些問題,規(guī)范安全度還需考慮將來可能出現(xiàn)的荷載變化。概率可靠度理論會有意或無意地簡化、忽略本應考慮但又無法用這一理論處理的因素,如一定程度的人為失誤以及社會。經濟因素等??煽慷壤碚搹娬{三個正常,即正常設計、正常施工和正常使用,但正常和不正常有時不易界定。匆忙地將可靠度理論推廣于各種規(guī)范,會帶來一些不必要麻煩,比如地基基礎規(guī)范中,地基承載力強度的設計值竟比標準值還高,抗震設計規(guī)范中不得不引入調整系數。又如地下結構的荷載與其作用效應高度耦合,其不確定性遠大于荷載本身的不確定性、結構構件尺寸的不確定性。
以及材料強度不確定性的總和,而前者又難以估計,這時勉強采用可靠度設計往往徒有形式而無實效。有的專家指出,水工結構的大壩設計目前只有蘇聯(lián)用可靠度理論,其它國家都用安全系數k大壩在不同工作條件下的溫度。滲透壓力很難用統(tǒng)計確定,影響壩基穩(wěn)定的地基軟弱夾層及其分布也很難憑少數鉆孔取樣確定其統(tǒng)計特性,所以用可靠度理論估計不了壩體的安全度。將可靠度理論用于鐵路工程結構規(guī)范要確定火車的荷載譜,現(xiàn)在花了很大力氣已取得上萬條荷載譜,統(tǒng)計出了50年最大可能荷載,可是今后鐵路上的火車荷載及其變化,更多地由鐵路部門指令所確定,與那些統(tǒng)計多不相關。
?。?)認為分項多安全系數設計方法要比可靠度方法更為靈活實用。在確定安全系數時,同樣可以利用可靠度理論一起作分析,最后選定合適的系數值。鑒于現(xiàn)行建筑結構設計規(guī)范已經采用了可靠度理論,不足之處可繼續(xù)改進,而其設計公式的表達形式又與分項多安全系數基本相似,所以也不必再回到老路上去?,F(xiàn)行可靠度設計規(guī)范中的分項系數,其含義可以模糊些,考慮更多的經驗因素,這在可靠度理論中也是說得過去的。規(guī)范采用可靠度理論應采取實事求是的態(tài)度,能用的盡量用,尚不成熟的將來再用,不宜用行政手段一刀切去追求“統(tǒng)一”。
?。?)認為可靠度理論是美國專家于40年代最早提出的,這方面的研究工作和成果也遠遠超過我們,可是到現(xiàn)在為止,他們大部分的重要規(guī)范都還沒有用可靠度方法。在西方,主張可靠度理論用于規(guī)范的主要是可靠度理論家們的觀點,搞工程實踐的人多持反對或懷疑態(tài)度。所請國際標準《結構可靠性總原則》,主要也是一些理論工作者提出的、是參考性的,并無約束力。前不久,曾長期擔任過美國混凝上設計規(guī)范ACI-318委員會主席的國際著名學者 Siess教授,就在《Concrete lnternational》雜志上談了為什么不用可靠度設計理論的見解??煽慷壤碚撌欠窦和晟频娇梢杂糜谝?guī)范的程度,這個問題在國際上是有爭論的。確定工程的安全度在一定程度上需以概率和統(tǒng)計為基礎,但更多的須依靠經驗、工程判斷及綜合考慮。所以在可靠度用于規(guī)范這一點上,我們大可不必去爭天下先。建筑結構設計規(guī)范還是用安全系數方法好,對于工程設計人員來說用分項安全系數表達安全度要比可靠指標β更直觀。更明白??煽恐笜穗m然有一個相應的失效概率,可是這個所謂的失效概率其實也不是真實的,但在一定程度上可用于相對比較。
2、多大的安全度才算夠
多大的安全度才算夠?這是一個探討已久的國際性課題。所謂“安全”,包括保證人員財產不受損失和保證結構功能的正常運行,即所謂的“強度”和“功能”二原則,結構安全度還應保證結構有修復的可能,加上“可修復”則為三原則。與國際上一些通用標準相比,我國混凝土結構規(guī)范設定的安全度水平偏低,有的偏低較多。由于不同標準對安全度的表示方法不一樣,所采用的抗力計算公式也不一致,要準確估計不同標準之間安全程度的差異比較困難。有的專家認為,我國規(guī)范與歐洲模式規(guī)范相比,可靠度只是偏低一些,并在可接受的范圍內;另有專家認為,我國規(guī)范的安全度要比歐美規(guī)范低20%~40%;也有專家認為,如果再考慮到荷標準值的差異,對于有些建筑物樓層,安全儲備相差遠不止40%。解放后,我國結構設計安全度歷次變更,現(xiàn)在的安全度低于50年代。
確定結構的安全儲備或安全度水平,應考慮到國家和社會的經濟、技術水平,結構的生命周期,結構的功能需求,以及增加安全度與增加費用之間的關系。在當前歷史條件下,如何對規(guī)范的設計安全度進行調整,專家們有不同的見解:
(1)認為現(xiàn)行規(guī)范的設計安全度在總體上是合適的,只要施工質量保證,設計不出錯誤,安全程度已能滿足要求。所以不必作出全面的變更,個別地方有不夠的,則可作局部修補。規(guī)范對安全度的要求只是最低值,設計人員完全可以根據不同的工程對象,必要時采用高于規(guī)范規(guī)定的數值。我國是發(fā)展中的國家,還是要盡量提倡節(jié)約,即使在美國,省鋼也是受表揚的。我國規(guī)范中的構造要求,并非都比外國低。有的已經超過。外國大企業(yè)在北京買了按我國規(guī)范設計的大樓,說明我國規(guī)范不是進不了國際市場。現(xiàn)在對安全度進行討論,應注意不要引起誤導,以為規(guī)范安全度不夠而在設計中盲目加大構件截面,造成不必要的浪費。
(2)認為現(xiàn)行規(guī)范安全度與國際相比雖然偏低,但使用十年來已成功建成約100億m2的建筑物,實踐已經證明,現(xiàn)行規(guī)范安全度是可以接受的,這是重要的經驗,不能輕易放棄。但考慮到客觀形勢變化,國家經濟實力增強和住宅制度改革現(xiàn)狀,可以將現(xiàn)行設計可靠度水平適當提高一點,這樣投入不大,卻對國家總體和長遠利益有利。
?。?)認為設計安全度應大幅度提高。由于環(huán)境變了,對結構功能和安全程度的需求增強了,比如現(xiàn)在出現(xiàn)事故造成的損失已非昔日可比。規(guī)范要適應從計劃經濟體制到市場經濟體制的轉變,從短缺經濟年代的影響下走出來?,F(xiàn)在,建筑物商品化,結構造價在建筑物售價中的比例愈來愈低,用相對較少的錢換得更為可靠和更為好用的房子,應屬合理消費,為此而多用一些鋼筋也屬合理使用,說不上有違節(jié)約。如果既不要國家出錢,又能刺激生產,也不浪費資源,就不要限制合理消費,限制對商品高質量和高標準的追求。所謂“大幅度”提高,只是一個宏觀估計。我國幅員廣闊,各地經濟發(fā)展很不平衡,提高幅度可區(qū)別對待。經濟發(fā)達的大城市,建筑物功能要求和售價都高,設計安全度應相對高些。