这几天抽空拜读了无间道教授的原创大作《关于结构工程师成长的建议》,因内容较多,且限于个人水平与理解能力之不足,仅就我感兴趣的几个问题,大致谈谈我的一些不同的看法,以与教授商榷。同时,也欢迎各位网友对此提出批评意见,以求共同进步。 因为说不上什么体会与心得,所以将其定位于“讨论帖”。回帖有奖,先到先得,但最好请不要灌水。 闲话少说,言归正传。 原文:其实,悬挑结构本身就是一个结构概念的问题。但是就是这样一个很简单的结构概念,就有不少结构人没有整明白它的具体概念。大家都学过结构力学,悬挑结构从力学上讲,属于静定结构。静定结构的特点是什么,就是它只有一个约束条件。一旦这个约束条件发生变化,结构受力就会发生质的改变,也就是结构会发生结构安全问题。所以,对于悬挑结构出现变形过大问题,特别由它所带来的墙体开裂问题,一直是工程质量投诉的热点。这其中有绝大部分,是结构设计的问题。这样的问题一旦发生,是很难得到妥善处理的。
这几天抽空拜读了无间道教授的原创大作《关于结构工程师成长的建议》,因内容较多,且限于个人水平与理解能力之不足,仅就我感兴趣的几个问题,大致谈谈我的一些不同的看法,以与教授商榷。同时,也欢迎各位网友对此提出批评意见,以求共同进步。
因为说不上什么体会与心得,所以将其定位于“讨论帖”。回帖有奖,先到先得,但最好请不要灌水。
闲话少说,言归正传。
原文:其实,悬挑结构本身就是一个结构概念的问题。但是就是这样一个很简单的结构概念,就有不少结构人没有整明白它的具体概念。大家都学过结构力学,悬挑结构从力学上讲,属于静定结构。静定结构的特点是什么,就是它只有一个约束条件。一旦这个约束条件发生变化,结构受力就会发生质的改变,也就是结构会发生结构安全问题。所以,对于悬挑结构出现变形过大问题,特别由它所带来的墙体开裂问题,一直是工程质量投诉的热点。这其中有绝大部分,是结构设计的问题。这样的问题一旦发生,是很难得到妥善处理的。
商榷:悬挑结构其本质上仍是梁板结构。当然它的确是静定结构,所以在处理悬挑结构时应特别小心。什么叫“约束”?对所考察物体起限制作用的其他物体,称为约束。以悬臂梁为例,是一端固定一端自由的;固定端约束的特点是限制了被约束物体平面内可能的运动(移动和转动),从平面上讲,就是被限制了上下、左右的移动与绕支座中心的转动,所以受到三个约束(而且是必要的,无多余约束),而不是一个。因此说悬挑结构只有一个约束条件,从力学原理上是讲不通的,这是一个概念问题,必须首先搞清楚。同时,静定结构一旦失去必要的约束,就会转变为机构,并完全丧失承载能力;换言之,已无所谓结构受力发生质的改变,也无所谓发生结构安全问题,因为这时已不能称其为结构。
“对于悬挑结构出现变形过大问题,特别由它所带来的墙体开裂问题,一直是工程质量投诉的热点。这其中有绝大部分,是结构设计的问题。”这个观点我不敢苟同。悬挑结构出现变形过大,其影响因素是比较多的,比如混凝土保养期不足等。因而,在施工方面其影响是很大的,怎么能将绝大部分责任都推给设计呢?
原文:比如荷载规范,它有许多的定义。一定要整清楚标准值、组合值、准永久值、荷载标准值……,这些术语就是最基本的结构概念。什么条件下,是用什么样地正确内容,只有这样才能保证结果的正确。如果有时间和精力的话,还可以把这些概念展开,研究一下它的内涵,通过这样的一些研究,你一定会发现这些概念的确切含义。
商榷:荷载是一种约定俗成的说法,更科学一些的说法叫做“作用”。荷载是外部环境对结构所施加的一种作用,它本身不属于结构。虽然结构自重与结构有关,但本质上是地球引力对结构施加的一种作用。因此,说荷载是一种结构概念是错误的,这本身就是一种概念不清的表现。比如当电流超过某个值时会对人体造成伤害,但你不能因此说电流就是一种人体概念。此外,标准值与荷载标准值有什么区别呢?
当然,从广义角度上说,像温度变化、支座沉降、安装误差等等,都会对超静定结构的内力分布产生影响,因此也可以将这些作用视为荷载。
当然,从广义角度上说,像温度变化、支座沉降、安装误差等等,都会对超静定结构的内力分布产生影响,因此也可以将这些作用视为荷载。
原文:结构构造是结构人员必须掌握的基本知识。所有完整的结构设计都离不开构造规定。所以结构设计人常说,结构设计是3分计算,7分构造,可见结构构造的重要性。既使是在现代科技这样发达的情况下。由于还有许多的结构理论依据不足,只能依靠构造规定来弥补。特别是砖混结构和地基及基础方面。要知道计算机的应用者是人,它的程序编制者也是人,由于结构理论的缺陷,程序计算出来的结果,也同样是不可能完全可信的。靠什么来弥补。只能靠增加构造措施,特别是一些构造要求,它们是各结构体系中通用的。比如钢筋的锚固和搭接构造要求。它不仅在混凝土结构中应用,在其它结构中,同样也是广泛应用的。
商榷:所谓“三分计算,七分构造”,无非说明了构造上的重要性,要求在结构设计与施工中重视构造方面的处理。但不能以此比拟的数字为依据,过分夸大构造的重要性而忽视计算的必要性。要知道受力钢筋是“计算”出来的,而不是“构造”出来的。
《对混凝土结构设计中一些问题的讨论》一文这样表述:抗震设计中,影响整个结构抗震能力的因素很多,如:结构构件的承载力和变形能力;非结构构件的材料性能及提供的强度储备;结构的连接构造;结构的稳定性;结构的整体性能在经受第一次地震后多次余震反复作用下的抗破坏能力。目前只对第一种因素作了计算,其它因素尚无法进行计算,靠概念设计和结构构造做到结构体系具备必要的承载力、刚度、稳定性、能量吸收及耗能能力,也就是具有足够的延性。对复杂结构,七分计算三分构造,更重要的是概念设计。
结构构件的承载力和变形能力是排在第一位的,这是计算需要考虑的问题,也是结构设计着重考虑的问题,所以说七分计算三分构造,我觉得这种说法更合理一些。因为,承载力若不满足要求,那一切都是空谈。
再来看看这句话:“由于结构理论的缺陷,程序计算出来的结果,也同样是不可能完全可信的。靠什么来弥补?只能靠增加构造措施。”我个人认为,计算程序必须满足现行规范与结构理论的要求,由于理论还不完善,以此为依据编制的程序必然也不完善,这不是程序编制者的错。但由于程序本身存在的缺陷而导致计算结果的错误,则是另外一个问题,如果的确出现这种情况,那即使用最完善的构造措施也是弥补不了的,因为存在着原则性错误。比如一根梁因计算错误导致配筋严重不足,这时两端构造处理得再好也是没有用的,因为先天不足。我认为,构造措施用于弥补结构理论上存在的不足,而不是用于弥补结构计算上面的错误。这是两个不同的概念,不可混淆。其实,在某些情况下,靠增加构造措施未必能够解决存在的问题;概念设计也不单单只是构造问题,而应该是一个整体问题,需要用系统的观点去处理。