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武漢屋面變形縫結構工程師之間更好的互動

發布日期:2019-02-27|變形縫生產廠家小編
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  …如何降低風險和項目成本

  武漢屋面變形縫在他2015年12月的社論中,結構工程研究所院長大衛·阿莫西提出,越來越復雜的設計使結構工程師更多地與其他學科的人交流。雖然偉大的創新可以來自于結構工程師和高級工程師之間更好的互動,但也有為客戶節省大量資金的潛力。成本的降低可以來自簡單但關鍵的通信改進。本文提供了一些例子,說明如何改進這種通信以及可能出現的頻繁通信。這既能推高項目成本,又能增加風險。

  普通試件

  不確定性與風險

  雖然業主通常不太清楚,但大多數結構工程師都知道,工程中存在相當大的不確定性。武漢屋面變形縫這種不確定性是由場地下土壤的變化、工程師僅僅通過對場地下土壤的0.000015%取樣來了解土壤以及土壤性質的非常大的變異系數所驅動的。這些因素造成的不確定性意味著沒有一個正確的、基于代碼的答案,而是一系列可能的答案,每個答案都有不同的相關風險。

  這種可能的答案集合從一個極端(解決方案可能意味著失敗)到另一個極端(在另一個極端,大量資金將被浪費在不必要的站點改進或昂貴的基礎系統上)。圖1對業主的范圍和他們的風險進行了評估。一些業主愿意允許增加結構和成本以盡量減少風險(業主A),而其他業主則希望降低每一種可能的成本,并愿意經歷一些結構損壞/維修(業主C)。

  

武漢屋面變形縫

 

  圖1.風險譜

  當工程師為更老練的業主工作時,可以討論成本和風險之間的平衡。然而,在大多數項目中,工程師只能猜測業主的偏好,以平衡風險和成本。許多業主和結構工程師可能認為,他們從同一地點的工程師得到的答案的差異是由于特定工程師的水平。然而,大多數變化來自于所有者缺乏在風險和成本之間建立偏好的方向。此外,當工程師不得不猜測業主對風險的承受能力時,建筑成本通常會上升。

  容許軸承壓力

  典型的工程設計過程包括進行施工,確定結構在現場的位置,確定現場的等級,然后開始結構設計工作。如圖2所示,如果工程師不知道場地的等級或建筑物是否有地下室,工程師就不知道會有什么土壤。如果結構設計還沒有開始,工程師就不會知道地基系統的荷載。

  圖2.設計時的未知信息。

  通常情況下,當進行分析時,工程師通常不知道土在土的下面,也不知道荷載(因此也不知道大小)。這些信息對于計算承載力和沉降量以及選擇許用軸承壓力是非常必要的。工程師必須猜測這些條件,然后希望,如果是不正確的,有人會聯系他們修改軸承壓力。由于很少與工程師聯系,要求他們核實他們最初的假設,如果需要,修改他們的報告,他們進行保守,這將導致保守的許用軸承壓力。

  如果允許工程師在場地分級、載荷和基礎可供選擇后對其假設和分析進行修正,則允許承受壓力經常會增加。

  路基

  路基模量值有時被誤解或不正確。最常見的誤解是,報告沒有明確報告的數值是1-x1英尺厚的板(),還是一個已經按墊/組合地基的大小縮放的值。如果報告沒有說明模數值為1×1板,則應與工程師聯系提供澄清。

  

Figure 3

 

  圖3.路基模量影響區

  有時,由于信息不足或范圍不夠,有時會產生不正確的路基模量值。當幾乎沒有關于擬議結構的信息,且沒有與結構工程師互動的空間時,大多數工程師將根據預期位于地基系統下面的土層特性從表格中選擇一個模數值(例如圖3中的“沙和”單元)。如果地基元素下面的“影響區”內的土壤類型不發生變化,這是可行的。然而,為了設計圖3所示的墊子,決定墊子實際模量的土是相當于墊子寬度兩倍的深度的土。在這種情況下,評估路基模量最簡單的方法是計算墊層以下的沉降(彈性和固結沉降),然后通過將荷載除以該沉降來建立初始模量。通過將結構工程師計算的變形量與估算沉降值進行比較,可以進一步細化這一數值,如果變形有顯著差異,則可將結構變形與分析結果進行比較。忽略了結構和工程師之間的相互作用,在這種情況下,導致錯誤的估計墊的沉降/撓度和不正確的加固。

  允許沉降和什么結算重要?

  結構的“允許沉降”是結構工程師與工程技術人員之間最重要的誤解之一,而缺乏關于這一問題的討論可能導致大量不必要的項目費用。特別是在軟粘土或地震易發地區土壤沉降較大的地區,允許和最大沉降至關重要。理想情況下,“允許沉降”不應表達給業主,直到結構和工程師有機會交談。當被問及一座建筑物能承受何種沉降時,人們可能會說“允許沉降為1英寸”,但這個數字很可能是非常保守的,可能會導致很大的建筑和地面改善費用。

  如果范圍允許業主和結構工程師有時間討論沉降問題,則可以根據沉降發生的時間(例如在鋪設立面之前、施工完成之前、施工后)將沉降分解為各個組成部分。此外,通過這種改進水平,工程師可以降低一些項目的地基和地基改進成本。

  各種沉降量對結構性能和成本的影響是結構和工程師必須與業主討論的一個重要課題。

  動態土壓力

  在地震強度可能較大的地區,結構工程師表示,在地基或擋土墻設計的橫向動力土壓力方面,他們似乎得到了不同的建議,有時他們發現幾乎不可能做出合理的設計??紤]到設計方法和動力側向土壓力的變化,工程師提出的建議中存在差異并不奇怪。以往動力土壓力的分布形式是倒三角形分布。最近的研究得出結論,實際分布更可能是曲線分布,頂部低,底部低(圖4)。目前大多數地區的做法是將這種彎曲分布簡化為均勻分布,由此產生的荷載作用于墻的一半。這樣的結果是沿著墻的一半,而不是1/3的方式下,可以導致更實際的墻設計。

  

Figure 4

 

  圖4.動側向土壓力

  如果從報告中不清楚使用了哪一種方法,結構工程師應與技術工程師聯系,以求澄清。

  如何改進結構設計

  鑒于上述例子,可通過以下方式提高設計的成本效益和降低風險:

  (1)在結構工程師審閱報告并開始設計工作后,加強與結構工程師之間的互動。在這次談話中,結構工程師應該:

  通過他們對建議的理解談一談。

  解釋已經做或將要做的事情,包括場地分級,平分,建筑位置,和地基承重。

  提供負載的大小。

  在持久負載和瞬態負載之間釋放活載荷

  短暫的活負荷并不能驅動設計。

  解釋將與報告中提供的允許軸承壓力一起使用的基礎尺寸的范圍。

  對于使用路基模量的組合或墊子,請給工程師提供墊層/基礎的高度和尺寸,并詢問路基模量是否適用或需要修改。

  要求工程師檢查他們推薦的軸承壓力,看看是否可以增加軸承壓力,因為他們有實際的負荷,并知道什么土壤會影響。

  如果新工程師對項目沒有工作范圍,請與業主聯系,并要求他們為工程師提供額外的工作范圍。向業主解釋,如果有額外的關鍵信息,項目成本很可能會下降,或者建筑物出現嚴重問題的風險將被識別和解決。作者在猶他州的經驗表明,了解實際載荷,了解土的性質,修正后的承壓成本可能會低于500美元,并且通常會減少更多的成本(從40,000平方英尺到100,000平方英尺)。

  2)建議業主在工作范圍內包括以下階段:

  初步設計。

  在建筑物設置位置和立面后,與結構工程師討論/會晤,并提供荷載,以便將這些信息傳遞給工程師和備用基礎系統。

  修訂:要么是一封增編信,要么是經修訂的另一份報告

  (3)在條件困難的項目上,或有一個老練的業主時,請業主和工程師就不確定性/風險/成本進行對話,使設計既符合最低準則要求,又符合業主期望的風險水平。

  4)根據附近項目的經驗,在告訴業主對重大問題和設計有什么期望時,要小心。土壤條件可能會有所不同。此外,由于預期的土壤條件相近,業主很難接受場地土壤條件的差異,這可能會影響結構設計。

  5)使設計公司參與施工,使驚喜迅速解決。

  (6)幫助對抗工作的同質性。作為一名結構工程師,這看上去不像是你的戰斗。然而,作為工程師,我們都有義務致力于高效的設計。武漢屋面變形縫當一個結構表現不佳時,我們都會卷入隨后的爭論。結構工程師具有獨特的地位,可以向業主解釋報告中的建議如何影響結構的成本,以及他們為什么要投資于更多更好的工程。

  對與工程師的交互以及如何進行更好的工作進行這些更改,既可以降低項目成本,也可以降低失敗或不良性能的風險。

  

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  為什么我的項目沒有足夠的規模?

  在過去三十年中,工程項目的工程范圍繼續縮小,因此業主為工程付出的費用較少,但由于建議的結果,業主對其結構的支付要高得多。

  這個問題是由客戶驅動的,他們認為他們需要“一份令人滿意的報告”,而不是那些能夠在期望的風險水平上產生最低成本項目的建議??蛻魧Υ巳狈斫?,迫使公司縮小擬議的范圍,以確保他們得到項目,并保持業務。

  作為一個有多大變化的例子,測試鉆孔間距在過去35年中不斷增加。在猶他州,重工業公司的產量是20世紀80年代初的10%到15%,武漢屋面變形縫而且這種做法仍在較低的深度進行。信息的減少增加了風險,增加了結構和場地費用。

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