香港某花卉展“西部牛仔屋”结构验算

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   本工程是一个24平方米的单层小木屋，在香港维多利亚公园展览11天后拆除。从内地工程界的视角来看，这是个不折不扣的临时建筑、小儿科；而根据香港的有关法例，这个工程的结构图纸和计算书则是需要由认可的专业人士签名认可的（endorsed by a MIStructE or Class 1 Registered Structural Engineer of PRC）。
    通过本工程，可以从几个方面对内地和香港的工程建设进行有趣的比较，包括：（1）风荷载的取值、

（2）公众安全的保障、

（3）工程设计的市场准入、

（4）技术规范的管理。 

一、工程概括

    此次花卉展在香港维多利亚公园举行，由康乐及文化事务署主办，展期11天，共有超过二百个来自二十一个国家的机构参与。在拟参展作品中，有一座类似美国西部牛仔时代的小木屋，在小木屋中央放一辆马车，建于在园林中，其创意见下面的示意图。
   根据香港的有关法例，这类摆放在公共地方的展品或建（构）筑物，如果高度超过2米，必须提供结构图纸和计算书（由认可的专业人士签名认可），经康乐及文化事务署的结构工程师审查通过后方可施工安装，以确保其结构安全。认可的专业人士一般为英联邦结构工程师（MIStructE），97回归以后香港政府也认可内地的一级注册结构工程师。

 

二、结构布置

    根据上面的设计创意，结构布置如下，其中B轴X4轴的木柱须在马车现场安装后装设（即该柱有可能因现场安装马车而不能装设），设计和验算需要考虑这种情况。

 

三、结构验算

1、风荷载取值

    香港风荷载规范[1-4]规定的风荷载取值见下面表1，明显比国标[5]附录D表D.4的数值高出不少。验算时按香港规范要求，并考虑高度小于5米、使用期限<1个月的实际情况，按该规范4.3条取表1数值的70%作为基本风压。
2、验算的难点

    由于木屋体形为半开敞，且基本风压大，验算结果是1）木柱脚弯矩大、需要考虑埋地柱脚侧面的被动土压力予以平衡；2）木柱脚承受上拔力，需要考虑埋地柱脚侧面土的摩阻力予以平衡。木柱脚的埋地深度由上面2个条件验算决定。
3、具体计算过程
四、内地和香港工程建设几方面的比较

    通过本工程，可以从几个方面对内地和香港的工程建设进行有趣的比较，有的是属于“他山之石”，有的则是“各有前因、莫羡人”。
1、风荷载的取值

    香港基本风压是按50年一遇的3秒平均风速确定的，数值比较大。这可能与香港曾遭受过多次强烈台风有很大关系。例如发生于1962年的台风温黛(Typhoon Wanda)，是纪录上吹袭香港最强的台风之一。

   “温黛”袭港时分别创下香港最低气压、最高每小时平均及最高阵风的风速纪录。温黛同时在香港东北面的吐露港引起风暴潮，风暴潮带来重大损失，尤其在沙田和大埔区，灾情特别严重，造成严重伤亡，是第二次世界大战之后香港各次风灾中死亡人数最多的一次，一共有130人死亡，53人失踪[6-7]。

   国标GB50009[5]的基本风压是按50年一遇的10分钟的平均风速确定的。对轻钢结构等风敏感结构而言，可能标准偏低。每当各地有大的风灾、雪灾发生时，轻钢结构与其他结构相比，往往会遭受更加严重的破坏。

    例如1996年9月9日广东省湛江市的台风造成数万平方的轻钢厂房受损[8]；2004年第l4号台风“云娜”在浙江温岭市登陆，造成272.2万m2厂房倒塌，756.2万m2厂房遭到严重破坏，其中绝大部分是轻钢厂房[9-10]。其中虽然不乏设计、施工等方面存在缺陷，但风荷载标准偏低也可能是其中的原因之一。

    因此对于轻钢结构和木结构等风敏感结构，有必要适当提高风荷载的取值标准。文献[11]的表2-1和表2-2提供了不同时距、不同重现期风速的推算系数，可作为参考依据。此外也可参考袁鑫写的《中美规范风压计算的差异与转换方法》。
 

2、公众安全的保障

    本工程是1个24平方米的单层小木屋，展览11天后拆除。从内地工程界的视角来看，这是个不折不扣的临时建筑、小儿科。另外大量的农村民房建设也是缺乏必要的监管。    在香港，要求高度超过2米、摆放在公共地方的展品或建（构）筑物提供结构图纸和计算书（由认可的专业人士签名认可），有其合理性和必要性。

 

3、工程设计的市场准入

    香港认可个人执业，以本工程为例，只需要提供签字的一级注册结构工程师的注册证书和执业印章就可以了。

    内地实行单位资质和个人执业资格相结合的制度，个人执业资格必须隶属于单位资质。这样存在一定的弊端：

1）制约执业人员的积极性；

2）个别单位资质条件要求与市场实际脱节，造成人员挂证、出卖图章等问题。

 

4、技术规范的管理

    香港沿用英国规范，也根据本地情况编制有风荷载规范、钢结构规范、混凝土规范和地基规范等本地技术标准。由于本地技术标准是政府部门用纳税人的钱编制的，所以从概念上讲其版权属于香港市民，所以这些本地技术标准是可以免费在相应政府部门网站（如房屋署、土木工程拓展署等）下载正式电子版的。

    内地的技术标准主要由政府主管部门组织编制，版权属于主编单位和管理部门，只能从正规出版社购买纸版的。官方一般不提供正式电子版。