隨著計算機硬件技術(shù)的發(fā)展和建筑結(jié)構(gòu)分析理論的日臻完善,計算機輔助設(shè)計(CAD) 系統(tǒng)在建筑設(shè)計領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。尤其是近年來高層建筑結(jié)構(gòu)分析理論的逐步成熟,極大地推動了我國高層建筑的發(fā)展。 

在眾多的結(jié)構(gòu)分析軟件中,平面框排架計算與繪圖軟件PK既是獨立的計算和繪圖軟件,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)平面計算機輔助設(shè)計PMCAD、剪力墻結(jié)構(gòu)計算機輔助設(shè)計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)過近十年的實踐應(yīng)用,中國建筑科學研究院PKPMCAD 工程部開發(fā)的PKPM系列微機建筑工程CAD 系統(tǒng),是一套比較優(yōu)秀的建筑設(shè)計軟件,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)計系統(tǒng),各個模塊之間既可進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、接口,又可單獨使用。其中結(jié)構(gòu)平面輔助設(shè)計軟件PMCAD、框排架計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)計軟件JC2CAD 等可組成一個高效率的結(jié)構(gòu)分析、計算及繪圖系統(tǒng)。下面主要介紹這些結(jié)構(gòu)軟件使用過程中容易出現(xiàn)的問題及設(shè)計時應(yīng)注意的事項。 

1 　設(shè)計中存在的問題 

我們在設(shè)計中及與其它設(shè)計單位交往的過程中發(fā)現(xiàn),雖然采用了CAD ,但在結(jié)構(gòu)施工圖中出現(xiàn)了許多概念性的錯誤和計算錯誤,有些錯誤可能會導致嚴重的后果。究其原因是由于許多結(jié)構(gòu)設(shè)計人員并未接受過系統(tǒng)的專業(yè)知識學習,雖然初步掌握了一些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的使用能力,但是缺乏對整體結(jié)構(gòu)概念的認識,過分相信計算機分析結(jié)果而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)計算模型與實際建筑物的較大差別;或由于軟件技術(shù)條件認識不清而導致錯誤的計算結(jié)果。為此,本文就近幾年來發(fā)現(xiàn)的這些問題及其原因,結(jié)合PKPM軟件的應(yīng)用作一些簡單的分析,以便提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量。 

111 　超規(guī)范設(shè)計導致結(jié)構(gòu)存在安全隱患 

超規(guī)范設(shè)計問題對中小設(shè)計院來說是禁而未絕的問題。雖然建設(shè)主管部門三令五申的強調(diào),但是由于缺乏有效的管理手段和約束機制,有的地方設(shè)計審查流于形式,或?qū)υO(shè)計圖紙的審查只限于對建筑造型的審查,使得一些超規(guī)范設(shè)計變成了聳立于城市街頭的建筑物。當然,超規(guī)范設(shè)計有設(shè)計單位主觀上的原因,也有的是客觀上造成的。超規(guī)范設(shè)計的問題主要表現(xiàn)在幾個方面: 

(1) 磚混結(jié)構(gòu)層數(shù)和高度超規(guī)范問題。在《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GBJ11289) (以下簡稱“抗規(guī)”) 中,多層砌體房屋由高度和層數(shù)兩個指標控制,一般認為,超過其中的一個控制指標即是超規(guī)范設(shè)計。近年來,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,8 層帶半地下室建筑的實際層數(shù)應(yīng)為9 層。 

(2) 底層框架磚房超規(guī)范設(shè)計問題。底層框架磚房除存在上述高度和層數(shù)超規(guī)范問題以外,還存在底層框架本身的設(shè)計超規(guī)范問題。“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),并且在實際工程中底層有限的幾片磚墻還常常是按填充墻來考慮。這種結(jié)構(gòu)形式大都出現(xiàn)在臨街的住宅設(shè)計中,尤其近年來在房地產(chǎn)開發(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,其后果將是十分嚴重的。 

(3) 舊房改造設(shè)計中的超規(guī)范問題。某些過去設(shè)計建造的房屋在建設(shè)當時該地區(qū)的抗震設(shè)防烈度低于現(xiàn)行的設(shè)防烈度,或由于建筑時的材料所限,其抗震能力較差,已屬于抗震加固對象,而某些設(shè)計單位未進行加固設(shè)計而進行了加層設(shè)計,有的加層設(shè)計還超過現(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)計對該建筑的抗震性能來說無疑是雪上加霜。調(diào)查發(fā)現(xiàn),導致超規(guī)范設(shè)計的主要原因有如下幾方面:一是某些設(shè)計人員遵循規(guī)范的意識淡薄,對規(guī)范規(guī)定模糊不清、學習不夠,甚至有些結(jié)構(gòu)設(shè)計人員從來沒有考慮過規(guī)范的要求。二是建筑設(shè)計的人員結(jié)構(gòu)概念模糊,從建筑設(shè)計方案階段造成結(jié)構(gòu)設(shè)計是超規(guī)范的,而又片面地強調(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)計部門為得到工程的設(shè)計任務(wù)故意違反規(guī)范規(guī)定,有的設(shè)計單位領(lǐng)導為了眼前的利益,迫使設(shè)計人員進行超規(guī)范設(shè)計,四是設(shè)計審查部門遷就建設(shè)單位的意圖,使超規(guī)范設(shè)計在某些地方合法化甚至成為不成文的地方標準和習慣作法。筆者認為,設(shè)計規(guī)范作為國家制定的規(guī)程是指導建筑設(shè)計的綱領(lǐng),作為建筑設(shè)計工作者,在任何時候都不應(yīng)當違反。