淺談國外工程廠房結構設計

周月娥

摘 要：該文介紹了國外工程廠房結構設計中應該注意的問題，在設計中應更加注重工程前期調(diào)研、基本設計，并重視與當?shù)鼐唧w條件相結合。

關鍵詞：國外工程 結構設計 基本設計 詳細設計。

中圖分類號：TU391.04 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-0-01

在全球經(jīng)濟一體化的今天，國內(nèi)設計單位進入國際市場參與競爭是必然的。作為結構工程師，本人先后參與了西澳SINO鐵礦項目、土耳其300 m2燒結改造項目、秘魯選礦項目等國外工程項目設計。與國內(nèi)工程相比，國外工程存在規(guī)范、標準、設計軟件、語言等影響因素，設計難度大。同時，混凝土和鋼結構材料價格往往比國內(nèi)高，人工成本則更高，土建費用在整個工程項目中所占比重較國內(nèi)大，因此結合當?shù)鼐唧w情況優(yōu)化結構設計顯得尤為重要。下面就國外工程廠房結構設計分不同的設計階段談一點自己的體會。

1 前期準備工作

項目前期，要細致地做好規(guī)范、標準、設計軟件等資料收集和調(diào)研工作，明確相關設計范圍及深度要求，以利于設計工作的開展。套用國內(nèi)的習慣做法去處理國外設計中的一些問題，往往由于不符合當?shù)匾蠖荒艿玫揭粋€恰當?shù)脑O計成果，因此初期考察對于做國外工程是比較重要的，有條件的話應與當?shù)亟ㄔO管理人員、當?shù)卦O計施工技術人員交流探討，其主要目的是掌握當?shù)氐牡刭|(zhì)情況、氣候條件、類似工程情況等并了解當?shù)氐挠嘘P政策法規(guī)、行業(yè)規(guī)定、建筑風格特點、經(jīng)濟水平、材料使用習慣等，這些都是設計工作的基礎。一般來說，一個國家的建筑設計標準、結構安全系數(shù)都與該國的經(jīng)濟發(fā)展水平相對應，發(fā)達國家往往是標準高、對細節(jié)要求嚴，例如澳大利亞的建筑設計標準要明顯高于國內(nèi)水平。

設計人員的配備要求既懂外語又有業(yè)務能力，并且要有很強的學習能力。國外工程要接觸很多新的規(guī)范、法律法規(guī)，可以說除了基本的設計理論不變，其他很多東西都是新的，設計的方式方法、圖紙的表達方法也與國內(nèi)設計有很大差別。

2 基本設計階段

基本設計的主要內(nèi)容包括設計準則、方案性圖紙、申報文件和投資概算，相當于我國的初步設計階段，但設計深度普遍比我國的初設深入。國外工程基本設計對項目整體影響重大。

首先在基本設計初期，雖然工藝資料還沒有委托，但是在這個階段一定要配備結構設計人員。一方面可以配合工藝確定結構方案，另一方面結構設計人員在此階段熟悉規(guī)范、標準和設計軟件。

其次，請合格的咨詢公司。由于甲方能夠提供的自然條件資料、設計技術資料非常有限，國內(nèi)設計人員對國外設計標準、法律法規(guī)不熟悉，容易走彎路，好的咨詢公司能使設計盡快走上正軌，減少返工量。同時，咨詢公司可以提供有參考價值的類似工程設計范本。

再次，慎重選用工程材料。國外人工成本高，混凝土的造價比鋼結構要高，因此國外工程廠房大都采用鋼結構。

由于國外鋼材價格比國內(nèi)要貴很多，所以在可能的條件下盡量采用中國鋼材，也盡量模塊化。在國內(nèi)鋼結構的連接多采用現(xiàn)場焊接，考慮到國外人工成本高，而國內(nèi)考取國外焊工資質(zhì)證書的工人去現(xiàn)場施工困難重重，所以國外工程中鋼結構大都采用高強螺栓

連接。

在設計過程中必須充分考慮工程的自身特點，結合當?shù)鼐唧w條件，采用各種手段來實現(xiàn)安全、經(jīng)濟、合理的設計意圖，這一點至關重要。

例如，澳大利亞SINO鐵礦位于澳大利亞西北部、印度洋東岸，當?shù)仫L荷載為區(qū)域D，最大運行風速Vm=20 m/s，極限應力風速Vu=88 m/s。由于風荷載大，從工藝布置上應盡量降低廠房高度以減小風荷載對結構的影響，廠房設計在滿足工藝要求的前提下盡量采用敞開的鋼結構形式，盡量采用能夠減小風荷載的結構、截面形式。圓形截面的風荷載體形系數(shù)是0.6，而工字型截面的體形系數(shù)是2.0～2.2，因此球磨、自磨、磁選等車間柱子均采用圓形截面，柱間支撐也盡量采用圓形截面，以減小結構的風荷載，從而減小結構的截面，降低投資。由于風荷載很大，廠房柱基礎在極限風速作用下受拉力作用，這與我們普通設計中廠房以壓力為主有很大區(qū)別，這就要求基礎設計必須滿足抗拔要求。以球磨車間為例，其中一組廠房柱最大上拔力7000 kN、水平剪力1000 kN，若單以基礎自重來抵抗上拔力需要很大基礎面積且基礎埋深相當大，因為場地限制及造價高以致于不可能實現(xiàn)，而當?shù)氐鼗鶠閹r石，因此設計采用錨桿抵抗上拔力。

又如，秘魯選礦設計特點是當?shù)氐卣鹆叶确浅８撸數(shù)鼗緵]有什么建筑材料，按美國標準設計，這就要求設計者熟悉美國設計規(guī)范和計算軟件，熟知當?shù)乜拐鹨?guī)范、風荷載規(guī)范等，掌握秘魯?shù)卣饏?shù)轉化到美國標準的方法。

而土耳其燒結改造項目按照中國標準設計，但制圖標準要符合當?shù)匾螅牧隙家捎卯數(shù)氐牟牧希@就涉及材料的代換問題。

3 詳細設計階段

詳細設計相當于我國的施工圖設計階段。基本設計完成后大多數(shù)問題一般都已經(jīng)解決，所以詳細設計的難度要相對低一些，此階段更多的是優(yōu)化設計，以改善前期設計中的不足，還要兼顧減少投資、方便

施工。

由于當?shù)毓と耸┕ぃ髨D紙質(zhì)量相當高并且符合當?shù)刂茍D標準和習慣，否則返工索賠代價高，而且耽誤工期，這與國內(nèi)施工有很大區(qū)別。第三方審核相當重要，這時需要審核的車間要立即交送審核，同時報政府審批。計算書審核應在設計完成時就進行，否則待施工完成后無法補救。

4 結語

結構工程師在進行國外工程廠房結構設計時，一定要認真學習當?shù)貥藴省⒁?guī)范及相關法律法規(guī)，借鑒國外工程的優(yōu)秀設計產(chǎn)品，充分考慮工程的自身特點，結合當?shù)鼐唧w條件，才能設計出符合當?shù)貥藴实膬?yōu)秀產(chǎn)品。

參考文獻

[1] 澳大利亞/新西蘭.Structural design actions Part 2：Wind actions（AS/NZS 1170.2：2002）.

[2] 鋼結構設計規(guī)范.GB 50017-2003.