浅析国内外建筑结构设计的异同

边璐

【摘 要】本文从几个方面对比国内外建筑结构设计的异同，发掘值得学习的理念、技术和成果。

【关键词】结构设计 结构荷载 概念设计 国内外 异同

随着城市化进程的加快，我国高层建筑拔地而起，建设规模逐步扩大，对建筑的功能、空间、技术、形式、社会意义等都提出了更高要求。目前，我国建筑结构设计技术已开始接近国际先进水平，但与发达国家相比存在较大差异，仍有许多瓶颈需要突破，我们必须在实践中不断积累、总结经验，不断吸收国外先进设计成果，使我国建筑结构设计得以不断创新和发展。下面我们将从几个方面对比一下国内外建筑结构设计的异同。

首先，关于建筑结构荷载的考量。

1、荷载取值及荷载分项系数

荷载统计方式国内外大同小异，但是对于荷载取值及荷载分项系数各国差异较大。恒荷载分项系数以英国为代表的国家取值为1.4，北欧中欧部分国家按1.3取值，美国取值1.2；活荷载英国取值达1.6为最大，其他各国取值大多为1.4～1.5。而地震荷载分项系数均为1.3。这一差别对结构荷载效应计算值的差别约为15%。

荷载取值方面，虽然各国规范对荷载统计方法差别不大（如风荷载、楼面活荷载的计算方法大致相同），但不可否认规范的规定仍存在很多差异。尤其需要提出的是，国内规范对于荷载取值原理性规定更多地放至条文说明里，而条文说明的效力远低于正文规定，这使一些具体问题缺乏必要的分析依据，很多情况下是依赖经验或者“专家意见”。以施工荷载定义为例，国内荷载规范5.5节中规定了”施工或检修集中荷载标准值不应小于1.0kN，并应在最不利位置处进行验算”，对于实际哪些情况会超过此值未做具体规定。由于设计人员一般不会了解施工时钢筋堆放、个别工具具体自重，所以词条规定标注没有什么用处。而英国规范BS6399-1对于施工状态产生可能集中荷载做了详细规定，与均布情况的设计值取大者进行设计。这样的规定不止是方便的设计人员，更重要的是保证的结构可靠度。规范的规定应该适度从严、并且规定的条文易于在设计中落实。

2、活荷载组合系数及折减系数规定的建议

中国规范原则上与北美规范类似，即考虑活荷载折减系数及组合系数；而英国规范不考虑活荷载折减，存在多种活荷载时也不考虑活荷载的组合系数。国内的荷载规范对于荷载折减用词取“应”，而参考香港的荷载规范（香港规范秉承英国规范），其3.7.1条规定了活荷载不具备折减资格的情况，3.7.2条对活荷载折减用词为“可”。从这一点上，可以说国内荷载规范对于荷载折减的规定不利于提高建筑结构可靠度。从技术层面，规范应该规定有利于结构可靠度的下限，而不应设置上限；因为随着经济条件的好轉，人们对结构安全可靠性的追求只会不断上升。

然后是关于设计质量及构造规定的对比。

1、设计质量

如今国内建筑业发展迅猛，设计费用占工程造价比例非常低，设计周期较短，这一定程度上造成了设计粗放化，不够精细。而国外一般的工程设计费用一般都可达到工程造价的5%以上，重要工程甚至高达30%，而设计时间也会比较充裕，这为工程设计质量做了重要保证。以钢结构和幕墙结构设计为例，香港及澳洲的工程设计可细化至螺栓的丝扣抗剪验算，就精细化程度而言，国内设计质量仍然存在较大差距。这和目前经济迅猛发展的形势相关，不能如发达国家和地区那般，每个项目都有充裕时间进行精密细致的设计。

2、结构概念设计及构造规定

国内结构设计比较重视概念设计，这一点与日本和美国一样，走在了世界的前列。良好的概念设计可以从总体上对结构可靠度提供必要保障，对工程经济性提前做好各种必要的优化。国内对于结构设计的构造规定非常广泛，存在于各大主要规范中，尤其是抗震方面的构造规定，为结构安全可靠提供了最后一道防线。各个规范中对于构造细节的规定仍然精细方面有所欠缺。比如对于悬挑结构的受力钢筋锚固、端部加强、箍筋加密的规定，英国规范的规定使得结构更为安全可靠。

3、关于模型简化的理解

模型简化与很多因素有关，最主要与软件基本假定，设计人员的个人理解，及结构实际受力情况三个方面。这里主要提出一处异同，英国及香港的工程师一般情况将坐落于筏板基础的柱底认为铰接，而国内多认为刚接。

总结：结合国内外设计经验，并就国内外结构设计规范对比，国内外建筑结构设计存在一些异同点。国外有着精细化设计的传统优势是值得我们学习的，而国内设计比较重视概念设计，并实施相对严格的构造措施为结构可靠度提供了保障。