隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展和建筑結(jié)構(gòu)分析理論的日臻完善,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD) 系統(tǒng)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。尤其是近年來(lái)高層建筑結(jié)構(gòu)分析理論的逐步成熟,極大地推動(dòng)了我國(guó)高層建筑的發(fā)展。
在眾多的結(jié)構(gòu)分析軟件中,平面框排架計(jì)算與繪圖軟件PK既是獨(dú)立的計(jì)算和繪圖軟件,又作為PKPM系列其它高層分析程序的接口軟件,是結(jié)構(gòu)工程師非常熟悉的。其它如結(jié)構(gòu)平面計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)PMCAD、剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)JLQ ,以薄壁桿件理論為基礎(chǔ)的高層建筑結(jié)構(gòu)三維分析程序TAT,以及以墻元理論為基礎(chǔ)的高精度空間有限元分析程序SATWE等。我們經(jīng)過(guò)近十年的實(shí)踐應(yīng)用,中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPMCAD 工程部開(kāi)發(fā)的PKPM系列微機(jī)建筑工程CAD 系統(tǒng),是一套比較優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)軟件,而且涉及的內(nèi)容比較全面,它是集建筑APM) 、結(jié)構(gòu)、設(shè)備(水WPM、暖HPM、電EPM、空調(diào)CPM) ,概預(yù)算(STAT) 和施工于一體的大型CAD 設(shè)計(jì)系統(tǒng),各個(gè)模塊之間既可進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、接口,又可單獨(dú)使用。其中結(jié)構(gòu)平面輔助設(shè)計(jì)軟件PMCAD、框排架計(jì)算及施工圖繪制軟件PK、高層空間分析軟件TAT和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)軟件JC2CAD 等可組成一個(gè)高效率的結(jié)構(gòu)分析、計(jì)算及繪圖系統(tǒng)。下面主要介紹這些結(jié)構(gòu)軟件使用過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。
1 設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題
我們?cè)谠O(shè)計(jì)中及與其它設(shè)計(jì)單位交往的過(guò)程中發(fā)現(xiàn),雖然采用了CAD ,但在結(jié)構(gòu)施工圖中出現(xiàn)了許多概念性的錯(cuò)誤和計(jì)算錯(cuò)誤,有些錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。究其原因是由于許多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員并未接受過(guò)系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí),雖然初步掌握了一些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的使用能力,但是缺乏對(duì)整體結(jié)構(gòu)概念的認(rèn)識(shí),過(guò)分相信計(jì)算機(jī)分析結(jié)果而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型與實(shí)際建筑物的較大差別;或由于軟件技術(shù)條件認(rèn)識(shí)不清而導(dǎo)致錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果。為此,本文就近幾年來(lái)發(fā)現(xiàn)的這些問(wèn)題及其原因,結(jié)合PKPM軟件的應(yīng)用作一些簡(jiǎn)單的分析,以便提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。
111 超規(guī)范設(shè)計(jì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)存在安全隱患
超規(guī)范設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)中小設(shè)計(jì)院來(lái)說(shuō)是禁而未絕的問(wèn)題。雖然建設(shè)主管部門(mén)三令五申的強(qiáng)調(diào),但是由于缺乏有效的管理手段和約束機(jī)制,有的地方設(shè)計(jì)審查流于形式,或?qū)υO(shè)計(jì)圖紙的審查只限于對(duì)建筑造型的審查,使得一些超規(guī)范設(shè)計(jì)變成了聳立于城市街頭的建筑物。當(dāng)然,超規(guī)范設(shè)計(jì)有設(shè)計(jì)單位主觀上的原因,也有的是客觀上造成的。超規(guī)范設(shè)計(jì)的問(wèn)題主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面:
(1) 磚混結(jié)構(gòu)層數(shù)和高度超規(guī)范問(wèn)題。在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ11289) (以下簡(jiǎn)稱(chēng)“抗規(guī)”) 中,多層砌體房屋由高度和層數(shù)兩個(gè)指標(biāo)控制,一般認(rèn)為,超過(guò)其中的一個(gè)控制指標(biāo)即是超規(guī)范設(shè)計(jì)。近年來(lái),一些抗震設(shè)防地區(qū)所建磚混建筑物相繼出現(xiàn)8 層帶半地下室磚混住宅。嚴(yán)格地講,按“抗規(guī)”第51112 條規(guī)定,帶半地下室住宅房屋的高度和層數(shù)應(yīng)從地下室地面算起,也就是說(shuō),8 層帶半地下室建筑的實(shí)際層數(shù)應(yīng)為9 層。
(2) 底層框架磚房超規(guī)范設(shè)計(jì)問(wèn)題。底層框架磚房除存在上述高度和層數(shù)超規(guī)范問(wèn)題以外,還存在底層框架本身的設(shè)計(jì)超規(guī)范問(wèn)題。“抗規(guī)”所謂的底層框架是指底層為框架- 抗震墻承重的結(jié)構(gòu),且宜采用鋼筋混凝土抗震墻,但抗震烈度為6 度和7 度地區(qū)可采用嵌砌于框架之間的磚墻。根據(jù)了解的情況,有些工程底層框架雖有抗震墻但截面面積明顯不足。一些工程竟采用底層純框架結(jié)構(gòu),而且在抗震區(qū)總層數(shù)達(dá)到8 層。并有1 托7、2 托6、甚至3 托5 的底層純框架形式出現(xiàn),并且在實(shí)際工程中底層有限的幾片磚墻還常常是按填充墻來(lái)考慮。這種結(jié)構(gòu)形式大都出現(xiàn)在臨街的住宅設(shè)計(jì)中,尤其近年來(lái)在房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商所建的商品房中居多,這種結(jié)構(gòu)形式的建筑在地震中的表現(xiàn)是非常脆弱的。所以,一旦有地震發(fā)生,其后果將是十分嚴(yán)重的。
(3) 舊房改造設(shè)計(jì)中的超規(guī)范問(wèn)題。某些過(guò)去設(shè)計(jì)建造的房屋在建設(shè)當(dāng)時(shí)該地區(qū)的抗震設(shè)防烈度低于現(xiàn)行的設(shè)防烈度,或由于建筑時(shí)的材料所限,其抗震能力較差,已屬于抗震加固對(duì)象,而某些設(shè)計(jì)單位未進(jìn)行加固設(shè)計(jì)而進(jìn)行了加層設(shè)計(jì),有的加層設(shè)計(jì)還超過(guò)現(xiàn)行規(guī)范要求。在加層施工中原
結(jié)構(gòu)有不同程度的破壞,加層設(shè)計(jì)對(duì)該建筑的抗震性能來(lái)說(shuō)無(wú)疑是雪上加霜。調(diào)查發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致超規(guī)范設(shè)計(jì)的主要原因有如下幾方面:一是某些設(shè)計(jì)人員遵循規(guī)范的意識(shí)淡薄,對(duì)規(guī)范規(guī)定模糊不清、學(xué)習(xí)不夠,甚至有些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員從來(lái)沒(méi)有考慮過(guò)規(guī)范的要求。二是建筑設(shè)計(jì)的人員結(jié)構(gòu)概念模糊,從建筑設(shè)計(jì)方案階段造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是超規(guī)范的,而又片面地強(qiáng)調(diào)所謂的建筑形式等要求,使結(jié)構(gòu)難以滿足規(guī)范要求。三是某些建設(shè)單位由于從投資的限制、土地利用率等方面出發(fā)而提出不滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)形式,而設(shè)計(jì)部門(mén)為得到工程的設(shè)計(jì)任務(wù)故意違反規(guī)范規(guī)定,有的設(shè)計(jì)單位領(lǐng)導(dǎo)為了眼前的利益,迫使設(shè)計(jì)人員進(jìn)行超規(guī)范設(shè)計(jì),四是設(shè)計(jì)審查部門(mén)遷就建設(shè)單位的意圖,使超規(guī)范設(shè)計(jì)在某些地方合法化甚至成為不成文的地方標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)慣作法。筆者認(rèn)為,設(shè)計(jì)規(guī)范作為國(guó)家制定的規(guī)程是指導(dǎo)建筑設(shè)計(jì)的綱領(lǐng),作為建筑設(shè)計(jì)工作者,在任何時(shí)候都不應(yīng)當(dāng)違反。
