工程結構設計應該走整體設計理念之路----對設計負責還是對工程負責?作者:閔宏芳 單位:上海欣發建設工程監理有限公司高工 全國一級注冊結構工程師Qq郵箱2607931648 微信mhf441124前言
本文發表后，得到了老師、同事、學生、朋友以及網友的關心，提出了許多寶貴的意見，為了使文章對大家有幫助，據此作了大的修改，再一次想聽聽意見，謝謝大家 隨著我國建筑工程的迅猛發展,原來工程設計只對設計負責的一套理念暴露出來不少問題,本文以問題為導向,深刻反思,在總結工程實踐經驗基礎上,提出工程設計應該走整體設計理念之路,也就是說設計要有一個整體設計理念,這里包含二層意思:設計本身應該重構件連接創基商砼與構造措施,與此同時應該考慮到設計施工的可行性、安全性，工程經濟性與合理性. 本文舉例說明,供同行們參考.。
(一)目前工程設計存在未考慮現場施工可行性、安全性 工程經濟性、合理性: 施工可行性案例一: 某工程地下室基礎抗拔樁檢測三根樁原來設計圖紙要求按照圖集施工,經過核算這三根檢測樁按照圖集配筋達不到設計要求.計算如下：
設計檢測抗拔樁抗壓2200KN,抗拔1150KN,設計選用圖集04G361,樁代號JAHB-245,查圖集配鋼筋4Φ20+4Φ18,計算如下:⑴:抗拔驗算4x314.2x360+4x254.5=452448+366480=818928N=819KN<1150KN,即創基商砼不滿足設計要求的抗拔力.
如果鋼筋改為4Φ20+4Φ25=452448+706896=1159344=1159>1150,滿足設計要求.即鋼筋改為4Φ20+4Φ25.⑵:抗壓驗算:設計混凝土C45 21x350x350x0.75+1159=1929+1159=3088>2200 滿足設計要求。
以上案例發現二次,上面案例施工前發現的,還有一個抗拔樁施工好以后檢測時候發現的,弄得很被動.所以利用圖集必須要看一下,是否適合本工程. 施工可行性案例二: 某設備基礎工程樁采用鉆孔灌注樁，直徑600mm，樁身混凝土強度C40，主筋12Ф25，有效樁長26.0m，樁端持力層為⑦-1層砂質粉土，單創基商砼樁水平承載力設計值為165kN，承臺高1.5米，承臺底標高-1.500（相對標高）。
灌注樁施工結束28天后檢測單位進行了單樁水平承載力靜荷載試驗，單樁原水平承載力設計值為165kN，檢測單位按照相關規范進行檢測，試樁單樁水平承載力設計值只有80kN，檢測值遠低于設計要求。
注:經過分析,設計單位單樁水平承載力設計值165kN，是根據基礎樁同設備基礎剛接計算出來的,但是樁檢測時候樁端處于自由端,即約束條件不一樣,設計單位圖紙說明對于樁檢測要求也沒有交代,所以造成得到的結果不一樣.
施工可行性案例三: 某輕鋼單跨車間工程,輕鋼屋面,鋼筋混凝土承重柱,柱間鋼支撐下端M-1預埋鋼板,有15根三級鋼直創基商砼徑25錨固鋼筋,詳見下圖.柱子有那么多鋼筋,所以按此圖紙施工無法做,后來改為8根三級鋼直徑32鋼筋.
圖 鋼結構廠房柱間支撐下面預埋M-1鋼板
施工可行性案例四: 某工程二層物流倉庫，建筑高度24M，建筑面積28238M2，±0. 000相當于絕對標高4.700M，室外地坪相對標高-0. 600M，絕對標高4. 100M，基礎工程樁采用預應力鋼筋混凝土管樁，樁選用國家標準圖集《預應力混凝土管樁》（10G409），工程樁編號為PHC600-AB-110-33，樁長33M，分三節，每節11M。
單樁豎向抗壓承載力設計值2200kN，單樁豎向極限抗壓承載力設計值4700KN，總樁數646根，樁頂絕創基商砼對標高2.100M，樁端絕對標高-30.900M，基礎型式為樁+承臺基礎施工方法為靜壓，靜壓樁機噸位為8000KN 。
在施工過程中，第三節樁普遍出現還剩2M左右長的樁無法送至樁端設計標高,也就是說再打樁要打斷了. 注:本工程設計單位根據沉樁記錄,也就是樁沉到31m已經達到設計要求,所以同意設計樁長由33m改為31m.
施工安全性案例一: 靠近三層老廠房新建四層廠房,詳見以下照片,老廠房框架結構,基礎柱下鋼筋混凝土獨立基礎,新基礎是鉆孔鋼筋混凝土灌注樁,樁直徑600mm,長33m.新廠房基礎設計圖紙詳見以下圖一.設計問題出在新老基礎相距最小凈尺寸只有100mm,而且新基礎樁承臺比老基礎創基商砼深500mm~850mm.這樣的設計導致施工難度大,增加施工的危險性.而且有可能影響已建筑物的整體安全.
照片一 新建廠房
新廠房基礎平面圖
注:本工程此問題最后由建設單位管理工程師提出新老基礎底做成一樣平,設計單位同意.施工安全性案例二: 新建三棟三層廠房,廠房基礎是混凝土預應力管樁,樁直徑500mm,長22m.設計問題出在廠房三相距南邊民房最小凈距只有7m,而且民房基礎都是天然地基.這樣的設計施工很困難,會影響到老民房.實際上,施工過程中盡管采取了防止影響民房的措施,例如挖防震溝,沉樁控制速度,采用套打、跳打等施工技術措施,但是由于太近了,最終民房還是出現了不少裂縫,造成了施工糾紛.遇到創基商砼這種情況,設計上工程基礎樁應該采用鉆孔灌注樁.
某工程總平面圖
注:本工程廠房三基礎先施工,出現施工糾紛以后,建設單位管理人員提出廠房一靠近民房一部分基礎樁由預應力混凝土管樁改為混凝土灌注樁,設計單位同意. 工程經濟性案例一: 某地下室基礎工程,原設計為有梁式筏板,后來改為無梁筏板,施工方便,工程又經濟.詳見以下圖:
原設計基礎配筋平面圖 注:有梁式筏板基礎:
無梁基礎配筋平面圖
工程經濟性案例二: 某地下室外墻墻板有二種層高:5.400m與3.600m,原設計墻板配筋采用一個剖面,后來改為二個配筋剖面.原設計地下室墻板配筋圖注：標注錯，6000mm應該是創基商砼5400mm。
增加地下室3.600m墻板配筋圖注：標注錯，應該是3600mm。
工程經濟性案例三: 某工程樓面荷載3kn/m2,原設計樓面配筋三級鋼10@150雙層雙向.
后來長方向改成三級鋼8@雙層
工程合理性案例一 某工程1號樓南立面大門為了保證建筑外觀,調整個別鋼筋混凝土橫梁改為鋼拱梁。原設計1號樓南立面大門效果圖紙
1號樓南立面大門設計有氣魄與美觀,但是結構上在5400米標高上處,既拱腳地方放上了一根鋼筋混凝土橫梁,這樣立面效果差多了,后來跟設計商量此根水平鋼筋混凝土橫梁改成曲型拱鋼梁.工程合理性案例二： 某4號樓工程室外樓梯原設計基礎是填土基礎,詳見圖三,室外樓梯基礎1-1剖面圖創基商砼.本工程基坑圍護后來采用大開挖方案,坡底到地下室外墻有1m多距離,這樣室外樓梯基礎再向邊坡方向挖一點,直接可以從天然地基做上去,這樣基礎比填土基礎沉降小,還可以降低將來維修成本.
4號房室外樓梯修改以后基礎平面圖
4號房室外樓梯原設計基礎剖面圖紙
通過上面工程案例可以看到目前設計存在的眾多問題,這不但不能夠滿足目前工程建設大發展的需要，而且有的造成工程很大損失(二) :設計本身沒有一個整體設計的理念,重構件設計,輕構件之間連接,輕構造措施.。
上海地區7度抗震,要求三強三弱,即強柱弱梁 強剪弱彎,強節點弱構件,最后一條強節點弱構件是保證結構整體性的主要技術措施.但是現在施工圖紙在表達方面,構件圖紙詳細創基商砼,構件節點連接圖紙少,或者施工要求寫在說明里,或者參照什么圖集做.
通過某一個工程結構說明,分析目前存在的問題: 1:本工程沒有地下室,也沒有剪力墻,但是結構說明里有這方面施工要求說明.還有:
9.3.4條說明當柱子混凝土等級同梁不一樣的時候梁柱節點施工處理要求,本工程不存在.這一條應該取消. 2:說明里施工做法要選擇的:
10.1條后砌填充墻同主體結構之間剛接還是柔性連接,二種處理施工要求.施工單位如何選擇,這應該有設計單位確定. 3:關鍵節點施工要求不具體: 例如懸臂梁施工要求:
圖集92頁一共有7個節點,而且懸臂梁都是變截面的,本工程懸臂梁不是變截面的.如何施工應該明確采創基商砼用哪一個節點,施工中應該注意事項. 與此同時設計中不重視結構構造措施: 案例一： 某工程①與④軸基礎懸臂挑梁端頭沒有設置連接梁。
詳見下圖：
經過修改以后，基礎懸臂挑梁端頭增加了拉梁。
案例二：基礎懸臂挑梁經過柱子后折下去了。
基礎懸臂挑梁修改以后的圖紙。
案例三: 雨蓬板原設計:
雨蓬板修改后設計:
具體施工過程中不少施工單位有的沒有相應圖集，造成質量達不到要求.例如框架結構中梁與柱的連接,一般設計單位不出圖紙,施工要求參照圖集,施工中由于施工單位對于圖集理解不一樣,做法各式各樣. 結構施工說明是設計重要內容之一,是體現整體設計理念主要手段之一,但是目前沒有很好地作到這一點,造成創基商砼不少工程建成以后屋面、墻面、樓面裂縫與滲水等現象.所以針對工程的具體情況,設計單位應該補充針對性的相關說明,例如參照圖集哪一頁哪一張詳圖,使用中指出施工要求與注意事項,這樣施工才有明確方向了.有的圖集詳圖需要結合工程實際情況進行驗算才能用的.建議出施工圖紙時最后附主要參考詳圖.
對于重大危險源工程，特別要增加施工特殊要求與注意事項的說明內容 我們的老師原上海華東建筑設計院教授級高工趙公裘一直強調好的結構設計反映在構件連接與構造處理上.此教導是他建筑設計一生總結出來的,值得我們學習與繼承.。
近幾年來,發生多起由錨拴失效,造成連廊坍塌的案例.其中原因之一:沒有體現強節點的設計理念. （三）:工創基商砼程安全事故不少就是由于設計沒有考慮到或者未提示:例如2019年4月10日江蘇揚州市廣陵區古運新苑農民拆遷安置小區四期B2地塊發生基坑作業時發生局部坍塌安全事故,造成死傷,其中原因之一:基坑支護設計存在缺陷,即設計院對電梯井集水坑未編制支護的結構平面圖和剖面圖,也未在施工前向施工單位和監理單位進行有效說明或者解釋.
（四）原因分析: 設計單位的設計只對設計負責,也就是說設計只要滿足設計規范與標準.至于施工能不能做到是施工單位的事情了,實際上工程是一個整體,設計與施工只不過是二個階段.所以不考慮施工的設計屬于不完整的設計.
造成的原因: 1:從學校學習開始,一直一門一門單科學習,例如土力學,鋼創基商砼筋混凝土,鋼結構等,沒有一門工程整體課,所以養成了一種習慣,這是產生當前這種情況的原因之一. 2:從建筑結構設計發展來看,分二個階段:建筑物需要抗震設計前和后,自從建筑物需要抗震設計以后,重構件之間連接與構造措施提到規范高度上了.實際上這樣的理念不管抗震地區還是不抗震地區,整體結構設計的理念都應該要的.其實我國古代建筑一直重視建筑工程構件之間的連接,例如塔結構與木結構.
3:現在設計單位年輕人多,缺乏施工常識與經驗. 4:不重視前期方案階段的設計.例如上面不少案例,反映出設計前期方案沒有做好例如施工可行性案例四，設計工程師說,沒有去調查過與了解過該地區沉樁困難的情況.。
（五）反思與建議:創基商砼 工程實踐已經證明只對工程設計負責的理念已經不適應了建設發展的需要,所以建議改變設計理念,跟上與滿足建筑工程發展的需要. 初步的解決辦法: 1:設計施工一體化設計,即整體設計的理念.即現在的設計內容包括施工階段內容，與此同時設計本身不僅要滿足設計規范與標準，而且要重視構件節點連接與構造措施。
2:建筑師負責制的推行,即建筑師不但要對設計負責,而且要對施工負責.您可以通過微店購買我們的期刊：
