正確運用軟件確保工程結(jié)構(gòu)安全

安全性、經(jīng)濟性、適用性是評價建筑工程合理性的三項標(biāo)準(zhǔn)，其中結(jié)構(gòu)安全性是首要的，也是最根本的標(biāo)準(zhǔn)。由此可見建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作責(zé)任重大，它與國家、人民的生命財產(chǎn)息息相關(guān)?，F(xiàn)階段在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，由于結(jié)構(gòu)分析、計算的程序化，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件得到廣泛應(yīng)用。但是，在實際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計使用計算機時，如果不知道如何選擇適合于具體結(jié)構(gòu)的程序，不知道如何判斷程序計算過程是否正確，該設(shè)計就會變成只能聽命于機器操作的架空設(shè)計。有些結(jié)構(gòu)設(shè)計人員面對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)分析，出現(xiàn)不問程序應(yīng)用范圍隨意套用，不加分析選擇計算簡圖、輸入?yún)?shù)但物理意義不明而任意選用、對輸出結(jié)果不進行合理性分析就盲目采用等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響設(shè)計質(zhì)量和工程的安全。如果不給予足夠重視，則由于程序使用不當(dāng)而造成工程事故的出現(xiàn)將是難免的。針對這一現(xiàn)象，本文就結(jié)構(gòu)分析軟件應(yīng)用的有關(guān)問題提出一些看法，供大空商榷。1.程序應(yīng)用中應(yīng)注意的問題1.1各種結(jié)構(gòu)的計算程序可以為計算提供很好的手段，要想得到正確的計算結(jié)果，并在施工圖中應(yīng)用，除了程序的準(zhǔn)確性外，還與輸入數(shù)據(jù)的正確性和結(jié)構(gòu)簡化的合理性，程序選用的正確性，都有很大的關(guān)系，因此必須根據(jù)工程設(shè)計經(jīng)驗對計算結(jié)果進行分析、判斷，根據(jù)其正確與否作為設(shè)計的依據(jù)。1.2每一種結(jié)構(gòu)計算程序都有一定的應(yīng)用范圍，都是建立在一定的力學(xué)假定模型上，程序應(yīng)用時一定要熟識了解編制的技術(shù)條件和使用要求，嚴(yán)格按照程序的數(shù)據(jù)要求正確輸入結(jié)構(gòu)幾何數(shù)據(jù)和荷載數(shù)據(jù)，同時給定正確的計算參數(shù)，經(jīng)校對、審核無誤后才能進行計算。1.3根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的實際情況，正確地確定各種參數(shù)的取值，如梁端調(diào)幅系數(shù)、梁跨中彎矩增加系數(shù)、梁剛度放大系數(shù)、梁扭矩折減系數(shù)，以及周期折減系數(shù)、地震力調(diào)整系數(shù)等等，以滿足設(shè)計要求。1.4結(jié)構(gòu)梁柱構(gòu)件設(shè)計在程序中往往考慮得不全，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗和單項工程結(jié)構(gòu)特性及規(guī)范規(guī)定進行必要的調(diào)整才能應(yīng)用到施工圖中去，切不可盲目應(yīng)用配筋結(jié)果，比如對于交叉框架梁以及實配鋼筋為雙排筋時，實配鋼筋面積應(yīng)按電算配筋面積乘以1.1～1.2的系數(shù)。2.結(jié)構(gòu)分析軟件計算結(jié)果正確性的大致判斷2.1自振周期判斷：對于比較正常的工程設(shè)計，不考慮折減的計算自振周期大概在下列范圍內(nèi)：框架結(jié)構(gòu)：T1=（0.08～0.10）n框架一剪力墻結(jié)構(gòu)和框架一筒體結(jié)構(gòu)：T1=（0.06～0.08）n剪力墻結(jié)構(gòu)和筒中筒結(jié)構(gòu)：T1=（0.04～0.05）n式中n為建筑物層數(shù)第二及第三振型的周期近似為：T2=（15～13）T1T3=（17～15）T1如果計算結(jié)果偏離上述數(shù)值太遠，應(yīng)考慮工程中構(gòu)件截面是否太大、太小，剪力墻數(shù)量是否合理，應(yīng)適當(dāng)予以調(diào)整。反之，如果截面尺寸、結(jié)構(gòu)布置都正常，無特殊情況而偏離太遠，則應(yīng)檢查輸入數(shù)據(jù)是否有錯誤。以上判斷是根據(jù)平移振動振型分解方法來提出的。當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦連振動時，情況復(fù)雜得多。首先應(yīng)挑出與平移振動對應(yīng)的振型來進行上述比較，至于扭轉(zhuǎn)周期的合理數(shù)值，由于經(jīng)驗不多，目前尚難提出合理的周期數(shù)值。2.2地震力大小判斷：根據(jù)許多工程的計算結(jié)果，截面尺寸、結(jié)構(gòu)布置都比較正常的結(jié)構(gòu)，其底部剪力大約在下述范圍內(nèi)：8度：Ⅱ類場地土：FEK=（0.03～0.06）G7度：Ⅱ類場地土：FEK=（0.015～0.03）G式中FEK為底部地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值：G為結(jié)構(gòu)總重量。層數(shù)多，剛度小時，偏于較小值；層數(shù)少，剛度大時，偏于較大值。當(dāng)為其他烈度和場地類型時，相應(yīng)調(diào)整此數(shù)值。當(dāng)計算的底部剪力小于上述數(shù)值時，宜適當(dāng)加大截面，提高剛度，適當(dāng)增大地震力以保證結(jié)構(gòu)安全，反之，地震力過大宜適當(dāng)降低剛度以求得合適的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。2.3利用對稱性判斷：對稱結(jié)構(gòu)在對稱外力作用下，對稱點的內(nèi)力和位移必然對稱。如有反?，F(xiàn)象檢查輸入數(shù)據(jù)是否正確。2.4結(jié)構(gòu)漸變性判斷：豎向剛度、質(zhì)量變化較均勻的結(jié)構(gòu)，在較均勻變化的外力作用下，其內(nèi)力、位移等計算結(jié)果自上而下也均勻變化，不應(yīng)有大正大負，大出大進等突變。2.5結(jié)構(gòu)合理性判斷設(shè)計較正常的結(jié)構(gòu)，一般而言不應(yīng)有太多的超限截面，基本上應(yīng)符合以下規(guī)律：（1）柱、墻的軸力設(shè)計值絕大部分為壓力（2）柱、墻大部分為構(gòu)造配筋（3）梁基本上無超筋（4）除個別墻段外，剪力墻符合截面抗剪要求（5）梁截面抗剪不滿足要求、抗扭超限截面不多3.結(jié)束語由于結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的迅速發(fā)展，大大解放了結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，使結(jié)構(gòu)設(shè)計人員從準(zhǔn)備大量數(shù)據(jù)、寫計算書、畫圖中走出來，有時間考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計中如概念設(shè)計、不同模型計算比較等問題，明顯提高了設(shè)計效率，改變了結(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)拖后腿的狀況，結(jié)構(gòu)軟件功不可沒。但結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件畢竟是一個輔助設(shè)計工具，智能化功能很弱，在概念設(shè)計、不同模型選擇、結(jié)果分析等方面必須由設(shè)計人員來做。而且，結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件也會有漏洞、出錯，用軟件工程理論來說這是不可避免的，因而還需要校審把關(guān)?？傊?，好的軟件不等于計算結(jié)果必然正確，正確的計算結(jié)果也不等于設(shè)計必然合理。使兩者成立的條件是結(jié)構(gòu)工程師對軟件的正確使用和對計算結(jié)果的正確判斷。