结合阿联酋工程浅谈国外工程设计PPT课件.ppt

主讲人闫锋2009 5 26 结合阿联酋工程浅谈国外工程设计 1 前言 1 为什么要明确结合阿联酋工程 因为我们得到的经验和对规范的认识都是来源于此工程以及和此工程相关的信息 存在一定的局限性 还不能代表所有的工程情况 我院开拓海外市场的重点也在中东地区 阿联酋工程具有一定的典型性 2 为什么是浅谈 承揽海外工程设计仅是刚刚开始 从经验 方法上都谈不上深入 只希望抛砖引玉 3 目的 希望能给大家提供利用国外规范进行国际项目设计的一种思路 如果今后碰到类似的工程 尤其是中东地区的工程 不至于走太多的弯路 由于对国外规范 设计方法 设计流程理解的未必全面和深入 避免不了存在着这样那样的问题 还请大家指正 2 阿联酋简介项目背景海外工程设计中遇到的问题国外工程中的结构设计流程英国设计标准小结 目录 3 阿联酋简介项目背景海外工程设计中遇到的问题国外工程中的结构设计流程英国设计标准小结 4 1 阿联酋简介 阿拉伯联合酋长国 TheUnitedArabEmirates 位于波斯湾南侧 由阿布扎比 迪拜 沙迦 乌姆盖万 阿治曼 富查伊拉和哈伊马七个酋长国组成 其中阿布扎比是首都 迪拜是最发达和繁华的港口城市 目前 大部分的建设项目集中在阿布扎比 迪拜和沙迦 5 1 阿联酋简介 阿联酋人口为462万 截至2006年 其中当地阿拉伯人仅占1 3 其余均为外籍人 官方语言为阿拉伯语 但通行英语 阿联酋石油储量丰富 排在全球第三位 正是由于丰富的石油储量使阿联酋成为世界知名的富裕国家 而非发达国家 目前 阿联酋正出于前所未有的大发展时期 基础建设和房地产开发项目很多 世界各国的设计事务所也争相进入这个市场 如美国的SOM 英国的Atkins等都在阿联酋有所多项目 阿联酋属热带沙漠气侯 炎热干燥 全年最低温度也接近20 夏季最高温度约为50 6 1 阿联酋简介 1971年建国 阿联酋基本情况 GDP 2008年 2601 41亿美元 人均54606美元 注 中国2008年GDP总量43274亿美元 人均3266 8美元美国2008年GDP总量142646亿美元 人均46950美元 1995年阿联酋政府对建筑业的投资达到136 14亿迪纳姆 1996年增长到144 91亿迪纳姆 1997年增长到156 12亿迪纳姆 1998年为163 92亿迪纳姆 1999年则为209 31亿迪纳姆 2000年达到226 90亿迪纳姆 从1995年到2000年的5年间阿联酋对建筑业投资一共增了66 7 平均每年增长13 34 主要产业 石油 阿布扎比 贸易 迪拜 目前旅游业也在蓬勃发展 7 1 阿联酋简介 8 1 阿联酋简介 9 1 阿联酋简介 10 1 阿联酋简介 11 1 阿联酋简介 12 1 阿联酋简介 13 1 阿联酋简介 随着设计市场的扩展 国内的设计单位开始国外市场拓展的尝试 由于设计理念 设计方法和设计规范的不同 要求国内的设计人员必须熟悉国外的设计中的各种问题 我院也正在进行这方面的尝试 中东地区是很好的市场 现在正在进行大规模的建设 如阿联酋 卡塔尔 沙特等 这些新兴富裕国家有资金和土地 愿意接收任何形式的建筑 为各国设计公司提供了广阔的发展天地 为什么要 走出去 14 1 阿联酋简介 国内大型城市设计市场的逐渐饱和 经济全球化的发展 国外设计公司走进来 中国设计公司走出去 施工企业已经走在前面 已经有国内设计企业在国外成功的进行了尝试 15 阿联酋简介项目背景海外工程设计中遇到的问题国外工程中的结构设计流程英国设计标准小结 16 2 项目背景 阿联酋AlReemIsland项目为阿联酋首都阿布扎比的新区规划 建成后将作为阿联酋的新行政首都 整个地区都是由填海而成的 PLOT1地块为最先建造的海滨地区 BlockB中的B1 B2为其中的两栋公寓 高约155m 建筑方案设计 马来西亚GDP结构方案设计 澳大利亚AllianceEPC总包方 中国海外工程总公司 COVEC 17 2 项目背景 18 2 项目背景 19 2 项目背景 本项目 0 00定为最低海平面高度 B1 B2高度约地上155m 地下一层 地上裙房一层 塔楼43层 包括屋顶机房 标准层层高3 3m 采用预应力板柱剪力墙体系 设计基本采用英国标准 抗震设计采用美国UBC97 20 2 项目背景 21 2 项目背景 22 2 项目背景 23 2 项目背景 24 2 项目背景 25 2 项目背景 26 2 项目背景 在海外进行工程设计首先要明确当地的设计条件 我们比较关心 也是影响结构比较大有以下几点 1 可采用的结构体系2 荷载情况 包括活荷载 风荷载 雪荷载等 3 地震情况4 其它与当地人文有关的情况 27 2 项目背景 28 2 项目背景 29 4 国外工程中的结构设计流程 30 4 国外工程中的结构设计流程 31 2 项目背景 此项目计算后的结果 基本上受力和位移是风荷载起控制作用 这也是沿海高层建筑的特点 对于居住类建筑 还需要特别注意计算风振加速度 由于在英国标准和美国UBC97中均没有相应的计算方法 国际上通用的方法是按加拿大规范NBCC进行结构顶部的顺风和横风加速度 计算所得的顺风加速度为0 135 g 横风加速度为2 097 g 基本满足NBCC中1 3 g的限值要求 32 阿联酋简介项目背景海外工程设计中遇到的问题国外工程中的结构设计流程英国设计标准小结 33 3 海外工程设计中遇到的问题 技术上的问题 设计规范的不同 我们处于非常大的劣势 设计方法和设计习惯的不同设计审查的不同施工方法的不同工程项目管理方式的不同 34 3 海外工程设计中遇到的问题 非技术上的问题 语言的不同语言的不同可能会造成沟通上的障碍 甚至出现对规范和图纸等技术问题理解上的错误 2 思维方式的不同不同文化造就不同国家人的思维方式和工作方法 在海外工程中必须理解并接受不同文化的相互碰撞 35 阿联酋简介项目背景海外工程设计中遇到的问题国外工程中的结构设计流程英国设计标准小结 36 4 国外工程中的结构设计流程 4 1结构设计基本概况4 2结构设计规范4 3计算方法4 4图纸绘制4 5报批要求4 6施工指导 37 4 国外工程中的结构设计流程 4 1结构设计基本概况 材料的选用 进行国外的工程设计 首先要了解国外通常采用的材料特点 结合当地的环境 供应商情况 业主要求等决定采用的合理的结构材料 在阿联酋 由于靠近海边 环境腐蚀性较强 所以绝大部分的结构材料为钢筋混凝土 而且大量的使用预应力 由于当地的气温高 由于混凝土水化热与环境温度差异小 温度裂缝很少出现 加之当地砂石级配好 水泥强度高 高强混凝土得到了广泛的应用 几乎所有的高层建筑竖向构件设计混凝土立方体强度都在70MPa以上 当地施工时对混凝土的出口温度有严格要求 一般不允许超过30 当地的钢筋基本上是采用进口 按英国标准 屈服强度分为250MPa和460MPa两种 预应力钢筋与国内相似 38 4 国外工程中的结构设计流程 4 1结构设计基本概况 结构体系的选择 进行结构设计 结构体系的选择非常的重要 除了要合理外 还要结合建筑物所在地的具体情况和要求 1 承担竖向荷载2 抗侧力3 符合使用规范的要求4 符合当地相关规定的要求 39 4 国外工程中的结构设计流程 4 1结构设计基本概况 结构体系的选择 由于当地政府没有相关部门进行研究 也没有可以参考的数据 阿联酋当地的抗震设防要求很低 除哈伊马角 仅按美国规范的最低要求即可 所以设计中要避免套用中国规范的抗震要求对结构体系进行限制 当地的高层多采用板柱结构 楼板施加预应力 这种结构体系在国内使用的不多 40 4 国外工程中的结构设计流程 4 1结构设计基本概况 地质情况 地质情况是需要最先考虑的 尤其对于国外项目 大多是我们不熟悉的情况 地质勘探报告提供的信息也和国内差别较大 需要仔细研究 确定合理的地基基础方案 当地靠近海边 而且人工填海的情况很多 所以地基持力层基本上的都是砂土 而且由于沉积时间不长 承载力较低 多采用桩基础 与国内不同的是 当地地质勘探公司提供的勘探报告不直接提供持力层的承载力 由于地基承载力与地基沉降量有关 不同的沉降量对应不同的地基承载力 所以当地的勘探报告提供不同沉降量对应的承载力 需要设计人员根据建筑物的特点和要求自行确定允许沉降量和承载力 对于当地的超高层建筑 一般情况下天然地基无法满足承载力和沉降的要求 所以大量使用桩基础 桩一般是摩擦桩 41 4 国外工程中的结构设计流程 4 2结构设计规范 进行国外工程设计 面临的最大问题是规范的不同 我们经过很长时间 已经对国内的规范非常熟悉 知道需要注意的各个要点 但对国外的规范了解很少 由于各国的规范都是根据各国的实际情况制定的 有一定的针对性 所以熟悉和掌握其规范也非一朝一夕之事 中国规范在体系上与国外规范存在较大的差异 在国外设计市场上话语权很少 这也一定程度上阻碍了我国的设计企业开拓国外市场 在中东地区 基本上都采用欧美规范 在非洲一些国家采用法国标准 阿联酋使用英国和美国相关规范 以及当地政府的其它相关规定 42 4 国外工程中的结构设计流程 4 2结构设计规范 荷载规范 各国规范对荷载类型的要求和总体原则差距并不大 但在规定的细致程度上有所不同 英国标准和美国规范对荷载的规定相对比较细致 我们比较关系的是以下几种荷载 1 活荷载2 风 雪荷载3 地震作用4 荷载组合 43 4 国外工程中的结构设计流程 44 4 国外工程中的结构设计流程 4 2结构设计规范 荷载规范 活荷载 规范对于活荷载的规定都是根据长时间的统计规律确定的 数值根据不同的国情和建筑物的使用情况有所不同 英国标准中的楼面活荷载规定比较细致 对建筑的不同用途进行了分类 给出了相应的活荷载取值 45 4 国外工程中的结构设计流程 46 4 国外工程中的结构设计流程 47 4 国外工程中的结构设计流程 48 4 国外工程中的结构设计流程 4 2结构设计规范 荷载规范 风荷载 风荷载取值是需要注意的 因为各国的风荷载规范都是根据本国长期对风环境的监测结果得出的统计数据 不适用于别国 所以风荷载的取值一定要根据当地的实际监测情况和统计规律 而且需要对当地的灾害性风环境进行考虑 超高层建筑的风荷载取值需通过风洞实验确定 当需要确定结构在风荷载作用下受力时 大部分采用TheHigh FrequencyForce Balance HFFB 方法 结构在风荷载作用下的顺风和横风加速度的控制也很重要 49 4 国外工程中的结构设计流程 50 4 国外工程中的结构设计流程 51 4 国外工程中的结构设计流程 4 2结构设计规范 荷载规范 荷载组合 52 4 国外工程中的结构设计流程 4 2结构设计规范 地震设计规范 美国规范中对抗震设计有明确的规定 英国标准中没有抗震设计的内容 美国规范的抗震设计条文是比较完善的 所以一些国家常常使用美国规范进行抗震设计 这其中存在一个问题 就是地震参数的选取 因为美国规范只包含美国本土和美属领土的地震参数 如果其它地方在使用美国规范进行设计时 就要根据当地的地震灾害性评估 地质情况和当地的强震记录选取可以用美国规范进行设计的参数 53 4 国外工程中的结构设计流程 4 2结构设计规范 地震设计规范 UBC97是美国1997年颁布的建筑设计规范 UniformBuildingCode 包括建筑设计的各个专业 其中结构专业分为以下章节 Chapter16StructuralDesignRequirements 第16章结构设计要求 Chapter17StructuralTestsandInspections 第17章结构试验和检测 Chapter18FoundationsandRetainingWalls 第18章基础和挡土墙 Chapter19Concrete 第19章混凝土 Chapter20LightweightMetals 第20章轻质材料 Chapter21Masonry 第21章砌体结构 Chapter22Steel 第22章钢结构 Chapter23Wood 第23章木结构 54 4 国外工程中的结构设计流程 4 2结构设计规范 地震设计规范 55 4 国外工程中的结构设计流程 4 2结构设计规范 地震设计规范 场地类别Sc时的UBC97地震反应谱 56 4 国外工程中的结构设计流程 57 4 国外工程中的结构设计流程 58 4 国外工程中的结构设计流程 4 2结构设计规范 地震设计规范 UBC97提供的中的反应谱与中国规范的反应谱有以下不同 1 中国规范采用多遇地震反应谱不同 UBC97的反应谱是设防地震的反应谱 2 中国规范中T0 0 1s UBC97中T0不是定值 而是根据不同的场地类别和地震分区计算所得 3 UBC97水平地震影响系数最大值不仅与地震分区有关 还与场地类别有关 当UBC97地震分区为4区时 Ca和Cv取值还要考虑震中距离的影响 4 中国规范水平地震影响系数最大值与周期等于0时的刚体水平地震影响系数的比值为2 22 阻尼比为5 而UBC97中的此值为2 5 5 中国规范反应谱的周期最长为6 0s 而UBC97未规定最长周期限值 59 4 国外工程中的结构设计流程 4 2结构设计规范 应用UBC97 IBC 进行设计的几点注意 1 UBC97提供的反应谱是设防地震反应谱 在计算时应根据不同的建筑分类和结构体系对反应谱参数进行折减 得到设计反应谱 2 计算中需分两步 弹性计算和对抗侧力构件刚度折减后的计算 3 按规范进行有地震作用参与的荷载组合 4 地震作用下位移的控制 60 4 国外工程中的结构设计流程 4 2结构设计规范 混凝土设计规范 美国混凝土设计规范 ACI318 是国际上比较认同的设计规范 中国的混凝土规范也参考了ACI的相关规定 英国混凝土设计标准 BS 8110 是英国和英联邦国家采用的混凝土设计标准 由于原英国殖民地较多 很多国家的混凝土规范参考了BS的向规规定 包括现有的欧洲统一规范 英美规范在混凝土设计方面的基本理论与中国是相同的 但参数取值和构在做法上存在差异 61 4 国外工程中的结构设计流程 4 3计算方法 整体模型计算 国际工程上的整体计算采用ETABS程序比较多 ETABS中已经涵盖了美国规范和英国标准 可以直接进行设计 但需要根据规范调整各设计参数 如反应谱 结构体系等 比较复杂的结构可以采用SAP2000 Ansys等通用有限元软件进行补充计算 62 4 国外工程中的结构设计流程 63 4 国外工程中的结构设计流程 4 3计算方法 整体模型计算 基础计算多采用SAFE程序 可以按弹性地基梁或有限元的方法对平板式筏基或梁板式筏基进行计算 而且可以根据计算结果直接按所选规范绘制相应的施工图纸 并进行用钢量统计等 ETABS模型的结果可以直接导入到SAFE中进行基础计算 类似于PKPM中的JCCAD直接导入SATWE的计算结果 SAFE中不输入地质资料 对于地基土的刚度用地基土模量 SubgradeModulus 描述 64 4 国外工程中的结构设计流程 65 4 国外工程中的结构设计流程 4 3计算方法 整体模型计算 需要注意计算分析 荷载组合重要性系数位移的控制 地震 风 配筋率的控制 抗震 非抗震 当地要求 舒适度的控制 超高层风振控制 承担竖向荷载和水平荷载构件分开计算 66 4 国外工程中的结构设计流程 4 3计算方法 构件计算 根据国内规范的构件计算 我们习惯于使用理正或其它的工具软件 根据英美规范编制的软件或Excel表格也可以找到 但其使用需特别注意 这些现有的Excel表格多是设计公司或专业协会编制的 也可能存在一定的问题或错误 由于经验不足 我们有时无法判断其软件计算过程和结果是否存在问题 所以还是应该直接根据规范进行手算校核 67 4 国外工程中的结构设计流程 4 3计算方法 预应力计算 国内有许多计算预应力的软件 但都是基于国内规范 而且在实际工程中 往往预应力部分也会有专业分包商负责进行计算或校核工作 在国际工程中 预应力使用的比较广泛 有时在基础底板中也会使用预应力结构 类似于双向平板预应力在国内应用并不广泛 复杂的预应力结构的计算仅靠设计人员手算是不可能完成的 也要依靠软件完成 针对英美规范 国际上也有预应力结构计算软件 如RAPT Adapt等 可以按有限元的方法计算复杂预应力结构 但对这些软件的认识及对计算结果正确与否的判断尚缺乏经验 68 4 国外工程中的结构设计流程 4 4图纸绘制 深度不同 国内施工图深度比国外深表达方式的不同 绘图习惯上有所差别专业分包图纸较多多一个环节 施工承包商深化的施工详图 ShopDrawings 施工说明 SPECIFICATIONS 69 4 国外工程中的结构设计流程 4 5报批要求 不同地区的报批要求不尽相同 但一般都需要在当地注册的 有相应资质的公司进行报批才会被受理 以阿联酋当地审批为例 分为以下步骤 1 方案报批 主要是建筑方案 规划等的报批 2 概念设计报批 需要结构确定结构体系 材料等基本方案 类似于初步设计 3 基础设计报批 需要提供基础设计的所有图纸 计算书等 且需要已对上部结构进行了核算 并提供相应的计算结果 此报批通过后 可以开工 进行基础的施工 4 完整结构报批 所有施工图设计完成后 所有设计资料都具备了进行最后的报批的条件 70 4 国外工程中的结构设计流程 4 6施工指导 施工期间 设计人员对施工期间发生的问题的处理是应尽的义务 与国内的工程不同之处主要如下 1 项目管理公司的角色2 施工依据 SPECIFICATIONS3 现场工程师的作用 施工指导 监理 4 变更所产生的经济索赔可能要追究设计责任 71 阿联酋简介项目背景海外工程设计中遇到的问题国外工程中的结构设计流程英国设计标准小结 72 5 英国设计标准浅析 5 1标准体系 英国标准由英国标准协会 BSI 颁布 涵盖工程 技术的各个领域 是世界第一的国家标准组织 BSI至今颁布并现行的标准数量已经超过27000部 建筑方面的标准仅占其标准体系中的一小部分 建筑结构方面的主要标准如下 BS8110 Part1 Part2 Part3 混凝土设计标准BS8004 基础设计标准BS6399 Part1 Part2 Part3 荷载设计标准BS5950 九个部分 钢结构设计标准BS4449 混凝土结构用钢筋标准BS5896 混凝土结构用预应力钢筋标准 73 5 英国设计标准浅析 5 2英国混凝土标准 BS8110 BS8110包括以下内容 BS8110 Part1 CodeofpracticefordesignandconstructionBS8110 Part2 CodeofpracticeforspecialcircumstancesBS8110 Part3 Designchartsforsinglyreinforcedbeams doublyreinforcedbeamsandrectangularcolumns 74 5 英国设计标准浅析 5 2英国混凝土标准 BS8110 BS8110 Part1 1997涵盖的内容 Section1 GeneralSection2 DesignobjectivesandgeneralrecommendationsSection3 Designanddetailing reinforcedconcreteSection4 Designanddetailing prestressedconcreteSection5 Designanddetailing precastandcompositeconstructionSection6 Concrete materials specificationandconstructionSection7 Specificationandworkmanship reinforcementSection8 Specificationandworkmanship prestressingtendonsAnnex 75 5 英国设计标准浅析 5 2英国混凝土标准 BS8110 BS8110 Part2 1985涵盖的内容 Section1 GeneralSection2 MethodsofanalysisfortheultimatelimitstateSection3 ServiceabilitycalculationsSec