2010 年 6 月

10版规范将大幅强调计算

2010版抗震规范和高规即将出炉,我国规范轻计算的时代终于要划上句号。如我在<超限随笔2>中所写,抗震构造和内力调整,乃是一种包络设计法,期望新规范能真正实现三水准设计。

地震是一个无法准确计算的东西,故此,结构的体型很重要,我也承认,概念设计阶段需要有明确的思路,但是,就像“先做人,后做事”被曲解成先学会溜须拍马一样,概念设计成了许多“稀里糊涂”设计的保护伞。在我的职业生涯中,经常有人对程序计算结果横加指责,从SATWE到JCCAD,从ETABS到SAP2000,问题是,程序确实不完美,有的工程师确实有经验,但是又有许多既拿不出过往经验,也拿不出真凭实据,凭什么就说有限元程序不对呢?在实验和计算手段越来越先进,结构体型同时越来越复杂时,我们难道要退化到以前386时代,全凭拍脑袋来做吗?

在过去,体型不好的建筑物,不允许做超高超限,在一般常规建筑中也不做,但以后,可能只要加强措施得当,在计算时能满足三水准设计,也可以做了。这将对结构工程师造成更多的麻烦,以及更高的挑战。这么多年来,奖金分配系数依然是几十年前那个表,超高项目结构专业呕心沥血,建筑学只是从方案修改而来的几张标准层,按照砖混时代来分配,根本没法做了。

要是2012年能过去:)我就转行去做建筑师了,哪怕从头学起。

活的长久

我上班第一天就有老领导笑称,干咱们这一行如果能活到80岁,肯定就成国家级大师了。今天终于把《新三国》看完了,这个定律没有失败,只要心平气和,活的长久,一切都好办了。

周瑜什么都好,脾气不好,被诸葛亮活活气死;曹操什么都好,疑心太重,被头风害死;关羽天下英雄,过于自负,被自己害死;张飞脾气暴躁,同是如此;诸葛亮最后火烧司马懿不成,吐血而死;唯独司马懿,心态好,对大伙都不错,被贬时不丧志,被升时不激动,被诸葛亮调戏也不怒,足足伺候了四代君主,最后终得大业,足足活了72岁,无疾而终,还老牛吃嫩草,不亦乐乎。

在时间之下,没有什么可以作假,如果有一万年,也就没有不公平。愿时光作证,君等共勉。

超限随笔(二)

小震,中震,大震,有什么含义?从地震角度讲,超越概率不同,破坏程度不同,小震的50年超越概率是63%,中震为10%,大震为2%;从计算来讲,Amax(A代表阿尔法,下同),7度区,规范的Amax从小到大分别为0.08,0.23,0.50;从设计目的上,小震不坏,中震可修,大震不倒,故此又叫做第一、第二、第三水准,很多人问为什么规范表格往往只有小震大震,没有中震呢,因为中震就是设防水准(第二水准),0.1g已经写的很清楚了,后面有详述。如果做抗震设计,这些基本的东西还是搞清楚为好,不然任何计算都是盲目的。

许多公众对于每年的洪水都是100年一遇感到奇怪,如果学过一些工程水文学就会很明白,中国特色的概率论玩法不是基于统计,而是基于公式计算。美国是统计100年的水位,按照最高水位设防,我们的百年一遇水位是算出来的,而不是100年的最高水位。这和超越概率有些雷同,但地震要好些,除了统计数据,还会根据地质结构,按照某些数学模型计算出来,我国的地震记录达到了几千年之久,乃是一个优势。技术上讲,我国各地区设定的地震烈度是较为准确的,尽管和公众预期还有很大差距。

事实上,中国规范的小震计算已经包含了中震和大震的内容。设计人员不必再困惑,三水准只计算小震就完事了吗?一个模型如果小震按照规范进行了各项调整,那么在中震大震计算时基本也都OK,除了少许的截面调整没有大问题。我完全相信,规范组的专家在编制时,认为当前设计人员的水平以及计算机的计算能力有限,对于大部分常规项目还是只进行小震计算即可,故此做了许多构造措施和内力调整,包络住了第二,第三水准设计。

Amax是怎么来的?最根本的数据是地震加速度峰值(Peak),比如说7度区为0.10g,也就是100cm/s2,这就是设防水准也就是中震的峰值,小震的峰值为中震除以2.875为35cm/s2,大震的我不会推导,按规范表格取。这和《抗震规范》5.1.2相符。接下来就简单了,Amax*g=Peak(地震加速度峰值)*结构动力系数。《抗震规范》5.1.5的曲线图告诉我们结构动力系数为0.45的倒数,那么Amax=35÷0.45÷980=0.08,依次可以推导出所有水准下的Amax。peak值除了规范可以查到外,按当地地震局出具的安评报告为准。有些地区地震局依然按照89规范提供结构动力系数,我认为是不严谨的。

以上内容皆写于两三年前,现予以发表,供结构同仁参考,如有错漏,敬请指出,如果转载,请保留原地址。

超限随笔(一)

在超高的项目中,有很多是框架核心筒,这时柱的剪力百分比成了一个问题。

什么是框架-核心筒?剪力墙较为集中的框架-剪力墙结构。框架-核心筒和框筒的区别,在于前者外框架的柱距较大,一般大于6米,而后者很可能是4米以下。由于核心筒刚度的巨大,根据现有资料和试算,框筒结构的柱剪力百分比为15%到25%,而框架-核心筒的比例,要小于这个数值。那么,规范是如何要求的呢?规范要求有三点:第一,框架剪力墙中框架承受的倾覆力矩不宜大于50%,否则需要提高框架的抗震等级,这也是所谓框剪结构优化的一般底线;第二,柱承受剪力应大于min(0.2Q,1.5Vfmax);第三,单片剪力墙承受剪力不得大于40%。

在超高项目中,专家组是怎样要求的?首先,min(0.2Q,1.5Vfmax)可能变成诸如max(0.2Q,1.1Vfmax)这样的数值,其次,要求柱在反应谱法计算结果的剪力百分比大于10%。

第一条,是因为超规范的项目就得有超规范的安全性,会造成梁柱配筋增大许多,但其限制的依据稍显牵强,好在中震下不需按此调整;第二条,是一个经济性的问题,而不是一个安全性的问题,试问,柱为了满足延性轴压比,中震弹性,0.2Q调整等等的要求,往往做的已经比较大,足以承受基底剪力的20%,足以承受中震剪力,此时再要求加大柱的刚度,有何意义?建成项目的框筒结构也只不过15%而已,框架-核心筒10%并非有多不合理。如满足不了此项,而其他要求都能满足,最多是不太经济罢了。再者,要实现这个目标,唯一的办法就是在方案阶段根据核心筒尺寸和柱距之间来调整,如果为了调整此项,在满足其他各种指标时,再加斜撑,再加伸臂桁架,那真是在不经济的基础上再加上不经济。事实上,筒太大,柱太稀的话,这些手段根本是杯水车薪,甚至可以说是南辕北辙。还有,这条是一个死规定,哪怕结构在大震下表现良好也无济于事。

在超高超限项目上,我个人认为其实还有诸多能够改善的地方,只是,既没有给设计人员充足的时间,也没有给设计人员充足的报酬,事实上,根本不如常规项目性价比高。何况,我们多数时候也没有辩驳的机会。

以上内容皆写于两三年前,现予以发表,供结构同仁参考,如有错漏,敬请指出,如果转载,请保留原地址。

下一篇里,我会写写有关小震、中震、大震设计的意义。

商人的思维

郭台铭终于有了动作和回应,除了涨工资外,我看到三点:

1,员工的自杀要么为了钱,要么有精神障碍。

2,取消一切抚恤金行为。

3,把员工的生活区转交给中国地方政府管理,以后都跟富士康无关。

商人的思维,果然高明,学习了。工厂的厂方,确实不应该把生活区这种麻烦事儿揽到自己身上。

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