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1.2 土木工程设计要点

设计于一个建筑物,首先要进行建筑方案设计,然后才能进行土木工程设计。土木工程设计不仅要注意安全性,还要同时关注经济合理性,而后者恰恰是投资方看得见摸得着的,因此土木工程设计必须经过若干方案的计算比较,其结构计算量几乎占土木工程设计总工作量的一半。

1.2.1 土木工程设计的基本过程

为了更加有效地做好建筑土木工程设计工作,要遵循以下步骤:

(1)在建筑方案设计阶段,结构专业应该关注并适时介入,给建筑专业设计人员提供必要的合理化建议,积极主动地改变被动地接受不合理建筑方案的局面,只要土木工程设计人员摆正心态,尽心为完成更完美的建筑创作出主意、想办法,建筑师也会认同的。

(2)建筑方案设计阶段的结构配合,应选派有丰富土木工程设计经验的设计人员参与,及时给予指点和提醒,避免不合理的建筑方案直接面对投资方。如果建筑方案新颖且可行,只是造价偏高,就需要结构专业提前进行必要的草算,做出大概的造价分析以提供建筑专业和投资方参考。

(3)建筑方案一旦确定,结构专业应及时配备人力,对已确定建筑方案进行结构多方案比较,其中包括竖向及抗侧力体系、楼屋面结构体系以及地基基础的选型等,通过广泛讨论,选择既安全可靠又经济合理的结构方案作为实施方案,必要时应对建筑专业及投资方作全面的汇报。

(4)结构方案确定后,作为结构工种(专业)负责人,应及时起草本工程土木工程设计统一技术条件,其中包括:工程概况、设计依据、自然条件、荷载取值及地震作用参数、结构选型、基础选型、所采用的结构分析软件及版本、计算参数取值以及特殊结构处理等,以此作为土木工程设计组共同遵守的设计条件,增加协调性和统一性。

(5)加强设计组人员的协调和组织,每个设计人员都有其优势和劣势,作为结构工种负责人,应透彻掌握每个设计人员的素质情况,在责任与分工上要以能调动起大家的积极性和主动性为前提,充分发挥出每个设计人员的智慧和能力,集思广益。设计中的难点问题的提出与解决应经大家讨论,群策群力,共同提高。

(6)为了在有限的设计周期内完成繁重的土木工程设计工作量,应注意合理安排时间,结构分析与制图最好同步进行,以便及时发现问题并及时解决,同时可以为其他专业返提资料提前做好准备。当结构布置作为资料提交各专业前,结构工种负责人应进行全面校审,以免给其他专业造成误解和返工。

(7)基础设计在初步设计期间应尽量考虑完善,以满足提前出图要求。

(8)计算与制图的校审工作应尽量提前介入,尤其对计算参数和结构布置草图等,一定经校审后再实施计算和制图工作,保证设计前提的正确才能使后续工作顺利有效地进行,同时避免带来本专业内的不必要返工。

(9)校审系统的建立与实施也是保证设计质量的重要措施,结构计算和图纸的最终成果必须至少有3个不同设计人员经手,即设计人、校对人和审核人,而每个不同层次的设计人员都应有相应的资质和水平要求。校审记录应有设计人、校审人和修改人签字并注明修改意见,校审记录随设计成果资料归档备查。

(10)建筑土木工程设计过程中,难免存在某个单项的设计分包情况,对此应格外慎重对待。首先要求承担分包任务的设计方必须具有相应的设计资质、设计水平和资源,签订单项分包协议,明确分包任务,提出问题和成果要求,明确责任分工以及设计费用和支付方法等,以免造成设计混乱,出现问题后责任不清,这此问题是土木工程设计中必须避免的。

1.2.2 土木工程设计中需要注意的问题

在对结构进行整体分析后,也要对构件进行验算,验算要根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求,分别按下列规定进行计算和验算。

(1)承载力及稳定:所有结构构件均应进行承载力(包括失稳)计算;对于混凝土结构失稳的问题不是很严重,尤其是对于钢结构构件,必须进行失稳验算。必要时应进行结构的倾覆、滑移及漂浮验算。

有抗震设防要求的结构还应进行结构构件抗震的承载力验算。

(2)疲劳:直接承受吊车的构件应进行疲劳验算;但直接承受安装或检修用吊车的构件,根据使用情况和设计经验可不作疲劳验算。

(3)变形:对使用上需要控制变形值的结构构件应进行变形验算。例如预应力游泳池,变形过大会导致荷载分布不均匀,荷载不均匀会导致超载,严重的会造成结构的破坏。

(4)抗裂及裂缝宽度:对使用上要求不出现裂缝的构件,应进行混凝土拉应力验算;对使用上允许出现裂缝的构件,应进行裂缝宽度验算;对叠合式受弯构件,应进行纵向钢筋拉应力验算。

(5)其他:结构及结构构件的承载力(包括失稳)计算和倾覆、滑移及漂浮验算,均应采用荷载设计值;疲劳、变形、抗裂及裂缝宽度验算,均应采用相应的荷载代表值;直接承受吊车的结构构件,在计算承载力及验算疲劳、抗裂时,应考虑吊车荷载的动力系数。

预制构件还应按制作、运输及安装时相应的荷载值进行施工阶段验算。预制构件吊装的验算,应将构件自重乘以动力系数,动力系数可以取1.5,但可根据构件吊装时的受力情况适当增减。

对现浇结构,必要时应进行施工阶段的验算。结构应具有整体稳定性,结构的局部破坏不应导致大范围倒塌。 iHtD+8LkF+a0H3h01zmI5kRzjZsKebuWSJKfYbORNPGFY4oC+Pieo6IWRTJEtkWt

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