香港某花卉展“西部牛仔屋”結構驗算

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   本工程是一個24平方米的單層小木屋，在香港維多利亞公園展覽11天后拆除。從內地工程界的視角來看，這是個不折不扣的臨時建筑、小兒科；而根據香港的有關法例，這個工程的結構圖紙和計算書則是需要由認可的專業(yè)人士簽名認可的（endorsed by a MIStructE or Class 1 Registered Structural Engineer of PRC）。
    通過本工程，可以從幾個方面對內地和香港的工程建設進行有趣的比較，包括：（1）風荷載的取值、

（2）公眾安全的保障、

（3）工程設計的市場準入、

（4）技術規(guī)范的管理。 

一、工程概括

    此次花卉展在香港維多利亞公園舉行，由康樂及文化事務署主辦，展期11天，共有超過二百個來自二十一個國家的機構參與。在擬參展作品中，有一座類似美國西部牛仔時代的小木屋，在小木屋中央放一輛馬車，建于在園林中，其創(chuàng)意見下面的示意圖。
   根據香港的有關法例，這類擺放在公共地方的展品或建（構）筑物，如果高度超過2米，必須提供結構圖紙和計算書（由認可的專業(yè)人士簽名認可），經康樂及文化事務署的結構工程師審查通過后方可施工安裝，以確保其結構安全。認可的專業(yè)人士一般為英聯邦結構工程師（MIStructE），97回歸以后香港政府也認可內地的一級注冊結構工程師。

 

二、結構布置

    根據上面的設計創(chuàng)意，結構布置如下，其中B軸X4軸的木柱須在馬車現場安裝后裝設（即該柱有可能因現場安裝馬車而不能裝設），設計和驗算需要考慮這種情況。

 

三、結構驗算

1、風荷載取值

    香港風荷載規(guī)范[1-4]規(guī)定的風荷載取值見下面表1，明顯比國標[5]附錄D表D.4的數值高出不少。驗算時按香港規(guī)范要求，并考慮高度小于5米、使用期限<1個月的實際情況，按該規(guī)范4.3條取表1數值的70%作為基本風壓。
2、驗算的難點

    由于木屋體形為半開敞，且基本風壓大，驗算結果是1）木柱腳彎矩大、需要考慮埋地柱腳側面的被動土壓力予以平衡；2）木柱腳承受上拔力，需要考慮埋地柱腳側面土的摩阻力予以平衡。木柱腳的埋地深度由上面2個條件驗算決定。
3、具體計算過程
四、內地和香港工程建設幾方面的比較

    通過本工程，可以從幾個方面對內地和香港的工程建設進行有趣的比較，有的是屬于“他山之石”，有的則是“各有前因、莫羨人”。
1、風荷載的取值

    香港基本風壓是按50年一遇的3秒平均風速確定的，數值比較大。這可能與香港曾遭受過多次強烈臺風有很大關系。例如發(fā)生于1962年的臺風溫黛(Typhoon Wanda)，是紀錄上吹襲香港最強的臺風之一。

   “溫黛”襲港時分別創(chuàng)下香港最低氣壓、最高每小時平均及最高陣風的風速紀錄。溫黛同時在香港東北面的吐露港引起風暴潮，風暴潮帶來重大損失，尤其在沙田和大埔區(qū)，災情特別嚴重，造成嚴重傷亡，是第二次世界大戰(zhàn)之后香港各次風災中死亡人數最多的一次，一共有130人死亡，53人失蹤[6-7]。

   國標GB50009[5]的基本風壓是按50年一遇的10分鐘的平均風速確定的。對輕鋼結構等風敏感結構而言，可能標準偏低。每當各地有大的風災、雪災發(fā)生時，輕鋼結構與其他結構相比，往往會遭受更加嚴重的破壞。

    例如1996年9月9日廣東省湛江市的臺風造成數萬平方的輕鋼廠房受損[8]；2004年第l4號臺風“云娜”在浙江溫嶺市登陸，造成272.2萬m2廠房倒塌，756.2萬m2廠房遭到嚴重破壞，其中絕大部分是輕鋼廠房[9-10]。其中雖然不乏設計、施工等方面存在缺陷，但風荷載標準偏低也可能是其中的原因之一。

    因此對于輕鋼結構和木結構等風敏感結構，有必要適當提高風荷載的取值標準。文獻[11]的表2-1和表2-2提供了不同時距、不同重現期風速的推算系數，可作為參考依據。此外也可參考袁鑫寫的《中美規(guī)范風壓計算的差異與轉換方法》。
 

2、公眾安全的保障

    本工程是1個24平方米的單層小木屋，展覽11天后拆除。從內地工程界的視角來看，這是個不折不扣的臨時建筑、小兒科。另外大量的農村民房建設也是缺乏必要的監(jiān)管。    在香港，要求高度超過2米、擺放在公共地方的展品或建（構）筑物提供結構圖紙和計算書（由認可的專業(yè)人士簽名認可），有其合理性和必要性。

 

3、工程設計的市場準入

    香港認可個人執(zhí)業(yè)，以本工程為例，只需要提供簽字的一級注冊結構工程師的注冊證書和執(zhí)業(yè)印章就可以了。

    內地實行單位資質和個人執(zhí)業(yè)資格相結合的制度，個人執(zhí)業(yè)資格必須隸屬于單位資質。這樣存在一定的弊端：

1）制約執(zhí)業(yè)人員的積極性；

2）個別單位資質條件要求與市場實際脫節(jié)，造成人員掛證、出賣圖章等問題。

 

4、技術規(guī)范的管理

    香港沿用英國規(guī)范，也根據本地情況編制有風荷載規(guī)范、鋼結構規(guī)范、混凝土規(guī)范和地基規(guī)范等本地技術標準。由于本地技術標準是政府部門用納稅人的錢編制的，所以從概念上講其版權屬于香港市民，所以這些本地技術標準是可以免費在相應政府部門網站（如房屋署、土木工程拓展署等）下載正式電子版的。

    內地的技術標準主要由政府主管部門組織編制，版權屬于主編單位和管理部門，只能從正規(guī)出版社購買紙版的。官方一般不提供正式電子版。