推荐者言:彭克祥同志出生于年10月,年毕业于湖南大学工民建专业,年由三机部四院调入我院,是我院资深的结构师。彭克祥同志在几十年的工作中,始终以饱满的热情,细致入微的工作态度,深得单位同事和建设单位的好评。多年来,他不辞劳苦,兢兢业业地在设计第一线,为广大青年设计师做出了榜样,也为七院的业务发展做出了很大的贡献,精神难能可贵。
如今,彭克祥同志已经退休多年,却仍然对七院怀着深深的感情,这次向大家推荐他撰写的回忆文章,从中可以看到他那精确、细致、精益求精的工作态度和严谨的工作作风,值得我们学习。(赵祖望)
大连图书馆书库楼板设计有所突破
大连图书馆是年7月做完设计的,同年8月2日举行开工典礼,年10月竣工。设计单位是中国航天建筑设计研究院大连分院。
新建图书馆是大连市文化事业建设的重点项目,位于白云山麓,占地三万多平方米,总建筑面积平方米,包括可藏书万册的十层书库,个坐席的四层阅览区,个坐席的讲演厅。馆区内设环形道路,有一千多平方米的绿化地段,五千多平方米的花园。
图书馆平面为若干个长廊式多角形组成,中间围成多个天井,就像一朵绽放的海棠花。体型庞大壮观,通风良好,采光豁亮,视野丰富深邃,为五层和十层的框架剪力墙结构。
在设计过程中,甲方要求充分利用空间,希望书架顶端贴近楼板底面,并可任意移动摆放,要求书库的楼板做成无梁板。
无梁板就是整个楼盖为一块现浇的大厚板,其特点是板底无梁,但板厚较大,材料消耗多,自重大,抗震不利,结构计算比较麻烦。而当时分院的形势是任务多,工期紧,没有计算机,样样靠手工,花大功夫计算这块无梁板产值又不高。经过再三研究,最后决定采用无梁板布置方式,但不按无梁板计算的方案。
具体做法是,柱上板带按宽扁梁设计,将跨中板带减薄按一般四面支撑板设计。即把无梁板进行适当改造,然后按普通的梁板结构设计,突破了传统无梁板的设计方法。设计满足了甲方的要求,对于设计和施工都简单,跨中板带减薄了(本案柱上板带厚,跨中板带,实际可以再减薄为更合适),结构自重减轻了,仰头望顶板,有装饰图案的效果,较美观。
设计过程中,我们坚持“计算不可少,构造更重要”的原则,抱着计算是虚,加强构造配好钢筋才是实的理念,精心设计贯穿全过程,算不清,加钢筋,敏感部位多配筋,不落下一个旮旯,保质保量按期完成了设计任务。
大连图书馆年建成,至今已近而立之年,书库楼板已经经受了二十八载的考验,安然无恙,现在可以说设计成功了!然而还是一直有人惦记着她。比如,某些敏感部位是否出现裂缝了?楼盖的跨间变形是否偏大等等。因为是第一次这样做,没经验,很可能会有不完善之处。
这种做法在七院是第一次,书上没有的,在其他地方也没听说过,可以说是个突破。
这次突破,我们把它看成是一次试验,甚至于也可以说是一次“冒险”!不过是胸有成竹的“冒险”,我们绝不会拿安全来开玩笑!绝不会拿生命财产来当儿戏!因为从理论上讲,这种做法是完全成立的,是站得住脚的,只不过要有人来第一次吃螃蟹而已,因此也是难得的。这样的成功是有推广价值的,是应该传承的。
大连电视塔基础是这样设计的
话说三十年前的年,大连市新建了一个电视塔,建在滨海米的山顶上。
发射塔是钢结构的,平面形状为25m*25m的多边形12面体,塔身高米,塔顶上的天线长约70多米。
整个电视塔工程为中日合作项目,任务是这样分工的:从地脚螺栓开始向上的钢结构塔体工程,由日方设计、制作和安装;砼塔基础及三层技术楼,为中方设计和施工。中方设计单位是中国航天建筑设计研究院大连分院。
年初开始现场设计,当时我们参观山顶上的建设场地时,是沿着一条刚刚开挖出来的弯弯曲曲的盘山公路路基,从山脚爬到山顶的,山顶上有人还在修理已平整的场地,开工场面已准备就绪。
日方的设计已先行完成,从甲方那里拿到了基础条件图。还从计算书上凌乱的数字中查到了塔底作用力N、M、Q。
俗话说“树大根深”。年一场台风,大连市的大树小树飑倒无数,都是连根拔起,皆因这些树的根扎得不够深。
联想到电视塔,也好比一棵树,一棵百米高粗大的树,一棵长在滨海近米高山巅耸入云霄的大树!“树大招风”!这样一棵树的“根”该有多粗多深,可想而知。这就是我们正要设计的塔基础。
按法律程序,用日方条件本可以进行设计了,但我们觉得项目太重要,台风太可怕!又顾虑两国规范不接轨。把我们的这些想法向甲方提出,得到了他们的认同和支持。于是决定在设计开展前,落实两件事:
第一件:亲自去气象局查实历史上最大一次台风记录,然后判断提供给日方的风载条件是否合适。
第二件:将这个风荷载和日方的塔体条件,委托大连理工大学再计算一回。
从气象局调查得知,甲方提给日方的风载条件是合适的,第一个问题放心了。而在理工大学计算的同时,我们自己也在手工计算。
待理工大学的计算结果出来时,我们自己也算完了,再加上日方的,三个结果在手,心中豁然开朗!果然中方比日方的大不少,我们自己的比大连理工的还稍大些。最后决定且放心大胆的取用三者中之大者,也就是我们自己的计算数据来进行塔基设计。
结构设计离不开计算,这里仅举一例。
钢结构电视塔的地脚螺栓是个小构件,日方提供了,中方将其埋入基础砼中就是了。也许你也是这么认为的,其实可不然!
我们为了摸个心中有数,先对螺栓进行了复核,发现其抗拉强度远大于日方计算的外荷载所产生的拉力值,也就是说,螺栓的安全度相当高!
再说,地脚螺栓并非埋入基础砼中就行了,而是必须进行锚固强度计算。要求锚固强度大于螺栓的抗拉强度,即遵守锚固与螺栓按等强度设计的要求,而不是与外力相平衡的方法。
关于螺栓锚入基础砼中的锚固强度计算,也要分两步进行:
第一步:计算砼的握裹力要大于螺栓的抗拉强度。当计算不够时,就要采取构造措施,如在底端焊接锚固件等。
第二步:螺栓拔不出来,但可能拔出一个“萝卜”——砼椎体。因此要进一步计算受拉砼椎体面的抗剪强度足以让“萝卜”拔不出来。如果计算不够,就据此采取配横向钢筋等措施来解决。
总之,结构设计大大小小都离不开计算,也离不开构造。
百年大计,质量第一,精心设计,追求卓越。整个设计阶段,都是设计师进行缜密构思的过程。我们始终坚持“计算不可少,构造更重要“之原则,抱着计算是虚,加强构造配好钢筋才是实的理念,精心设计贯穿全过程。算不清,加钢筋,敏感部位多配筋。此外,在塔基础本身的设计一切都完善了之后,再做了两件事。
第一件:基坑回填。基坑大小与塔基底座一致,是个岩石坑,所以回填采用在底座上浆砌毛石,但不砌满,与坑壁之间留毫米空隙,边砌边用C15混凝土填灌密实,使塔基与山岩形成整体。
第二件:再沿着塔基底座周边均匀设置了六根直径0.8米长9米的钢筋砼抗拔桩。为啥?为了两个目的。第一个主要目的是塔体稳定性的安全储备;目的之二是对山地岩石的加固作用。因为地勘报告揭露地层为板岩结构,层理发育,所以设计还特别强调桩施工务必采用钻井成孔工艺,绝不许采用冲孔工艺。桩是未经计算的,因为它的受力为零荷载。此外,注意到修路时破坏了山体坡脚,我们也进行了适当处理。
因为这个项目太重要,增加六根普普通通的砼桩,没几个钱,花的值,花的是地方、是时候。地球的气候也在变化,天有不测风云,如果老天爷发个脾气使出个比我们取用的还大的台风,那也不要紧,我们有备无患。而如果没有这点正常安全度以外的储备,出了点事,你那时愿意花六根金桩的钱,也无法挽回!何谓百年大计?这就是。
到此,一本设计文件经精心制作已经完成,每一笔一划一点一线一个字,都倾注了设计师们的心血,是尽心尽力的,但不能说是尽善尽美的。
电视塔自一九八六年建成至今,风风雨雨三十个年头过去。久经风雨的考验和洗礼,见证了当年设计师们的付出是值得的。
高高山巅上的电视塔,雄伟壮观,是大连的地标建筑,是重要的旅游景点。三层的技术楼,更是集办公、餐饮、休闲娱乐为一体的小品。我们的建筑师当年也开足了马力,用其巧妙手法表现得淋漓尽致,令你目不转睛,抢眼养眼!
因此,提别提醒七院各位,这是我们自己的作品,如果你和你的亲人到了大连,一定去游览享受一番啰!
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