鋼結構設計兩大瓶頸待突破
瀏覽次數：2532次發布時間：2014/06/25
近年來，我國建筑鋼結構得到了迅猛發展，其形式越來越新穎，鋼結構設計與施工技術也越來越先進。鳥巢、水立方、央視新址大樓、廣州電視塔、上海環球中心等具有代表性的鋼結構建筑達到了世界領先水平。美國《時代》周刊評選出的2007年世界十大建筑奇跡，其中第六、七、八位分別是中國的鳥巢、央視新址大樓和萬國城。然而，在鋼結構建筑快速發展的同時，規范滯后和技術人才的嚴重缺失也令人擔憂。因此，完善規范和提高鋼結構從業人員的技術水平與經驗成為業內亟待解決的問題，中國建筑金屬結構協會鋼結構委員會資深專家丁蕓孫如是說。
瓶頸之一：規范滯后引發不良后果
丁蕓孫說，美國的行業規范一年更換一次，每年由相關組織牽頭專門就規范問題召開研討會，對規范中不合理的部分進行修改，并向全行業發布修改通知。在美國，規范僅作為設計者的依據，設計者可根據工程的具體情況進行設計，只要設計方案合理、安全就可以采用，有時并不一定按照規范做。但是，設計者對工程實行終身負責制，如果出現問題，設計者須承擔責任。因此，國外設計師的責任心遠遠高于國內設計師。
而我國的規范則十幾年不變，雖然有些規范已經不能適應當前的要求，但仍然在使用。丁蕓孫認為，我國的規范規定比較刻板，比如，規范中的黑體字，設計單位一定要遵守，如不遵守，設計單位就會受到處罰。規范中不是黑體字的內容，如果設計單位沒有遵守，只要工程沒有出現問題，就不會追究設計單位的責任。總而言之，我國的規范是硬性規定，國外規范不是硬性規定。但在國外，如果工程出現問題，承擔責任的還是設計方。
從我國的工程實例看，只要設計者根據規范要求設計，后期如果工程出現問題，設計者也無須承擔責任。這樣的方式有利有弊，利處是提高了規范的權威性，全行業都要遵守規范；弊處是降低了設計師的責任感，不利于技術的進步與提升。在我國，設計人員只要根據規范進行設計就可以，即使采用的規范有問題，造成工程垮塌，設計單位也不用承擔責任。在國外，設計師若發現規范有問題，他們會積極解決問題，發揮設計者的主觀能動性，絕不會按照錯誤的規范條款進行設計。
在我國，有些規范的具體內容也存在一些問題，比如，《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》（以下簡稱《規程》）中提到已經考慮了“陣風系數”是不對的，這個《規程》是按照《美國MBMA鋼結構設計手冊》（以下簡稱“MBMA”）設定的。而《MBMA》中提出“陣風反應考慮了兩種紊流狀態：一種是漸進風中的紊流，另一種是在風路中房屋及結構引起的風流形式遮斷后所產生的紊流”。《MBMA》考慮陣風系數是正確的，因為考慮了紊流，并且風載按3秒計算，可以將之看作瞬時風速。由于測量原因，瞬時風速也只能是2秒的風。我國的《規程》僅考慮了很少部分陣風中的紊流，由于我國風載是按10分鐘平均風速設計的，與瞬時風壓有較大差別，因此，絕不能說《規程》已考慮了陣風。
丁蕓孫介紹說，我國的《規程》是依據美國標準編制的，但在具體操作中，存在較大問題。比如，在《規程》中有一條款寫到，“當建筑物跨度大于60米時，在內柱適當增加柱間支撐”，言外之意就是如果建筑物跨度小于60米時，就不加支撐。這一條款是借鑒美國的《MBMA》編制的，美國在編制這一規范時，把建筑物的“蒙皮作用”作為主要考慮因素。所謂“蒙皮作用”就是鋼板和檁條的連接作用，再計算出相應的剛度和強度，得出的結論是：建筑物跨度小于60米時，可以不加支撐。而在我國，因技術水平有限，不能利用“蒙皮作用”，所以此款規定不適用于中國。而在實際操作中，有相當一部分建筑采用了這個《規程》，當遭遇大風時，有些建筑物由于支撐薄弱而倒塌，在鑒定事故時，往往會歸于天災。事實上，這是一個嚴重的技術問題，至今無人重視。反之，美國公司ABC和巴特勒也采用了《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》，但這兩家公司所建造的鋼結構建筑從未出現倒塌現象，原因是，它們利用了“蒙皮作用”，在設計時進行了精確計算。
丁蕓孫說，我國規范編制人員的選擇也存在問題。上世紀90年代前，參與規范編制的人員比例是：高校占1/3、設計單位占1/3、施工單位占1/3，這樣的比例還是比較合理的。上世紀90年代以后，參與規范編制的人員大部分是高校的教授和少量的設計單位，施工單位幾乎不參加，這樣的人員格局令人擔憂。教授沒有設計經驗，更沒有施工經驗，規范編制完成后常常會存在許多問題。
瓶頸之二：從業人員缺乏職業培訓
丁蕓孫認為，目前，我國的鋼結構事業蓬勃發展，但老的技術人才太少，年輕一代技術人員又經驗不足，因此，行業發展與人才的矛盾愈來愈突出。要解決這個矛盾，只能是加快培養新一代人才，使人才發展趕上工程建設日新月異的步伐。上世紀50年代，設計人員經常溝通，互不保留，學習交流活動定期舉行，學術氣氛非常濃厚，而現在設計院之間基本互不往來，更不會交流。前幾年還有一些評議會，會上有些交流，后來有了審圖組，而審圖組成員中有相當一部分是從事混凝土的退休總工，并不能解決鋼結構設計中的問題，而一些學術交流會，內容大多是圍繞新技術和重點工程進行，涉及不到鋼結構設計，而且收費比較高，參會的主要是領導，一般的設計人員無法參加。
目前，大部分培訓都是針對混凝土建筑的，鋼結構不是重點。事實上，鋼結構設計存在許多問題。由于種種原因，這些問題并未從根本上得到解決，在設計中存在浪費、設計不合理問題，甚至有些設計存在安全隱患。加之當前嚴重缺乏交流平臺，雖然中國建筑金屬結構協會鋼結構委員會在年度報告中提出要把培訓列入今年的工作計劃，但執行情況不甚理想。
為此，丁蕓孫建議，相關部門應牽頭開設一個交流和培訓的平臺，提高從業人員的水平，使鋼結構行業健康穩步發展。
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