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阅读 960 次 建筑结构优化定义及众多工程师探索讨论案例

摘要:在一个结构论坛群里,大家对结构优化讨论的非常热烈,各抒己见,尤其是在设计院工作和在房地产工作的结构工程师们争论得非常激烈, 似乎身份不同,技术观点也就不同了(俗话说:脑袋跟着屁股转,看起来以建筑安全为己任的结构师也不能例外)。我也说下自己对结构优化的看法(我的屁股目前还坐在设计院的椅子上),欢迎拍砖。 ...

建筑结构优化定义及众多工程师探索讨论案例

    在一个结构论坛群里,大家对结构优化讨论的非常热烈,各抒己见,尤其是在设计院工作和在房地产工作的结构工程师们争论得非常激烈, 似乎身份不同,技术观点也就不同了(俗话说:脑袋跟着屁股转,看起来以建筑安全为己任的结构师也不能例外)。我也说下自己对结构优化的看法(我的屁股目前还坐在设计院的椅子上),欢迎拍砖。

    我觉的首先应该给结构优化下个定义:只有寻求更加安全、经济、合理的结构形式才算是结构优化,而不是只要把钢筋抠下来都算是优化。 当然什么是寻求好的结构形式,没有一个明确的像数学公式一样的标准,但至少一多半的问题大家还是可以明确什么是结构优化,什么是抠钢筋的,除非站在一个非公正的立场上。 如果大家认可这个结构优化的定义, 那其实结构优化应该是设计院在不同的设计阶段尤其在方案和初设阶段来解决的。当然在这个阶段有些有技术实力的开发商也可以参与进来共同确定,但并不能改变结构优化的性质和设计阶段的必要性。甲方拿到最终的施工图,再找所谓的优化公司去做,那会给各方带来很大的麻烦。当然这个过程对于有些大项目可能只凭设计院或甲方的技术自身解决不了,那就应该请专家或专业公司一块去研究,比如上海中心、鸟巢那样的项目。那为什么会产生结构优化这个问题和进行结构优化的群体呢?我觉的这背后是利益、设计院在市场混乱的无奈、甲方管理水平、 甚至政府管理、 诚信等等整个系统(不仅仅建筑系统,大而化之是整个社会系统)的问题而产生的表像。还有就是对这个结构优化认知不够问题。试想,结构工程师的论坛里对结构优化的理解都不统一(不是说结构优化的某个技术观点不统一),如何去要求以经济利益为第一要务又有话语权的开发商去正确的执行呢?所以论坛里有人指出行业里流行的结构优化是个伪命题,我同意这个说法。 但人们发现这个伪命题本身就非常困难, 解决它更不是结构设计师能单独完成的。所以大家能透过现象看本质,做个良心从业者 、出污泥而不染, 就很不容易了。

    有几个结构优化或抠钢筋的例子和大家分享一下,请原谅隐去事情的一些信息。

    几年前一个工业地产的甲方朋友说有一个挺大的项目要我帮忙进行结构优化。项目是多层标准电子厂房,混凝土框架结构。是北京一家不小的XX设计院设计的,我一听,感觉优化的空间不是很大。甲方朋友说公司有政策,优化下来钢筋按比例给甲方组织者和优化人。我一听好呀,有钱干嘛不赚呢。等图纸发给我一看,是个普通的多层框架结构,顶层大空间,屋面轻型钢屋面。跨度也合理,大板楼板,梁断面高度较小偏胖。   

    我给朋友说我搞不了,就拒绝了。 我朋友也是搞结构的,说抠点钢筋还不容易,也好挣钱。实话说抠点钢筋真的并不难,比如:

    一、把所谓的不确定的隔墙荷载减掉。反正建筑是个大空间,甲方没要求,这个荷载可以不加,结构设计也没错,但这样做其实降低了使用者未来的可能性。

    二、做梁板结构钢筋应该能下来一点,但这个也谈不上优化。因为综合考虑未必就一定好于大板。因为设计师的信息缺乏,没有建造的经验(比如模板、人工造价占比等)和市场的讯息万变的掌握(现代的行业内部分工,这些也不可能掌握),这点其实很难判断,但改成梁板钢筋肯定应该降下来。

    三、还有把梁柱的断面调整一下,卡下规范的下限。但稍微胖点也不是没道理,也许结构设计师和建筑师已经进行过很多权衡呢。

    四、钢筋的选择,即使软件同样的计算钢筋面积,在选择的时候归并的程度也可大可小,比如多选钢筋型号自然就少了。   

    等等,还有很多....

    我觉的这几点都不能是算做优化,只能算是抠钢筋。我给甲方朋友开玩笑说,我可以做这事,但必须和你们老板说明白,这是抠钢筋不是结构优化,抠完了钢筋带来的不利影响和可能的问题也得说清楚。而且协议要写上:是为了在符合规范的前提下尽量减少钢筋,这样我才可以干这事,后来朋友就哈哈了。我心里想的是不能打着优化高大上的旗帜去干抠钢筋这种恶心的事。

    也许朋友找别人去优化了。

    还有一个案例是一个学校的风雨操场,我是结构审核签章人,当然得对结构安全负责,造价就是良心事了。项目是外地教育局投资的,建筑两层进深21米。首层多跨框架,二层大空间,建筑和结构方案是二层屋面也是混凝土梁,巨大。我不同意,认为应该轻钢结构屋面。但项目经理说那个城市其它的学校都是这种混凝土屋面,钢结构屋面还得油漆检修,当地教育局就认这种结构啦balabalabala...的,还拿出一个已建成的风雨操场,的确是混凝土屋面梁,用的劲性梁柱,巨浪费。我也只好同意了,但要求必须加密柱子,也要采用劲性结构。我开玩笑说,建一个等于建了三个,反正教育局也有钱。

    我觉的这就属于结构不合理应该优化的,但谁知道设计院的无奈呢。 后来戏剧化的是,甲方可能觉的这种设计太花钱了,又把屋面梁改成轻钢的了,让我们发变更,不过劲性柱子已经施工了,现场远看柱子像两排没有完工的巨型栏杆,巨密。只能改屋面了,算亡羊补牢吧。

    我想起来了袁绍的谋士田丰的故事,所以赶紧安排人改了,就当以前什么也没发生过。

    还有一个也算是结构优化吧。某大都市的一个郊区旧办公楼,框架结构,因为租给了需要疏解的事业单位,政府拨款进行改造,功能没变,但要用抗震新规范设计加固。设计院采用了加部分剪力墙方案,但计算下来梁柱节点抗震不够,就包钢。因为工期太紧,结构加固难度太大,所以甲方和施工单位就没做加固,只做其它专业的改造直接交活了,但没做加固不好交差呀。总包和甲方让设计院出优化方案,设计院的方案就是在包钢、加墙上来回纠结。后来设计院实在没辙了,干脆说你们找别人吧,我们做不了。甲方和总包愁死了,找到我看咋弄呀?我出了主意采用粘滞性阻尼器,后来经计算效果还不错,能满足要求,也好施工,基本不影响办公使用,大家很满意。

    我觉的这才是结构优化,大家觉的呢?  抛砖引玉......

    如果对结构优化再深入分析的话,那首先就是定义什么是结构?应该是一系列结构构件有机组合在一起满足建筑安全、经济功能的"组合"。所以本文开头的结构优化定义其实就是寻求尽量最优"组合"的过程。但这仅仅是结构设计的一个层次,还有低一级的层次就是结构构件的设计。

    在实际的工作中,对于一般工程中,在构件这个设计层次上,问题表现出来的似乎更多。这不是本文讨论的内容,仅举一两个例子说明。比如地下室墙体底部设置巨大的所谓地基梁;与地下室外墙相连尤其外墙拐角处设置的框架柱(有的根本不需要设置)配筋构造和普通框架柱完全相同;普通高层住宅桩筏基础的桩均匀布置而不是考虑和上部墙柱对应等等等等不胜枚举,这些就属于构件设计概念的问题。如果再划分的话,还可以划出一个更低的层次,就是精心设计,比如不分情况的双层双向的配筋,刚性基础的混凝土配筋还加垫层(傻傻分不清是概念问题还是精心设计问题)等等。

    所以一个好的结构设计应该分两个层次(或曰三个层次),一是结构优化,也是最重要的,二是避免构件设计的概念错误和精心设计,因没有合适的词语表达这种情况,暂且叫做精细设计吧。当然这两个层次不是所有的时候都分的那样的清楚,但有意识的划分一下对分清问题的性质而有针对的解决还是有必要的。比如你是个甲方结构工程师,在设计的方案阶段就参与结构形式。

    的确定,初设和施工图阶段让设计院被形式所迫无奈赶鸭子上架的年轻设计师们尽量避免概念错误和精心设计,而不是开工前临时抱结构优化的佛脚。当然甲方的工程师也有难处,很多时候不是自己能左右的,理解万岁吧!

    至于抠钢筋是不能和结构优化设计精细设计

    混在一块说的。为了经济的因素,任何时候都卡规范的要求的最低限,肯定不会成为一个好的项目。很多人不仔细分析结构优化”“精细设计”“扣钢筋概念的不同混在一块说,或根据自己屁股做的位置采用不同的词语,比如设计院把所有甲方提出的图纸意见都叫抠钢筋,而甲方把明明就是抠钢筋但美其名曰叫结构优化,就像第一个例子我的朋友那样,是技术问题?理解问题?还是的问题?值得深思!   文径网络设计整理   

    原标题:从工程总结构优化那点事儿 

(本文来源:土木吧    文径网络数据中心:尹维维 刘真 编辑    文径 方俊 审核)

 

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