完善钢结构厂房设计质量控制运行机制的探索

吴宗宜

（镇江市兴华工程建设监理有限责任公司， 江苏 镇江 212132）

完善钢结构厂房设计质量控制运行机制的探索

吴宗宜

（镇江市兴华工程建设监理有限责任公司， 江苏 镇江 212132）

通过对影响钢结构厂房设计使用年限的各种环境因素的追问，评析了设计单位、监理单位、图审机构和监管部门在设计质量控制运行机制方面存在的问题，探索性地提出了完善钢结构厂房设计质量控制运行机制的对策。

使用寿命；设计创新；设计监理；监督检查

2012 年，当被公认为全球建筑界“诺贝尔奖”的普利兹克建筑暨凯悦基金会主席汤姆·普利兹克在北京接受多家媒体采访时被问到“中国一位官员说中国建筑的寿命大概不过30 年，您有何看法”时，直言不讳地谈到了建筑物的使用寿命与设计、施工、使用和维护的关系。

建筑物的使用寿命与设计、施工、使用和维护有着密切的关系。设计是建筑的灵魂，设计质量的优劣直接影响建筑物的使用寿命。近年来，随着建筑业的高速发展，工程建设过程中影响建筑物使用寿命的主要因素之一的设计质量缺陷愈发增多且未能得到及时的整改和消除，从而造成了建筑物使用寿命未能达到设计使用年限。

现在我们通过 2013 年～ 2014 年镇江市某重点工程钢结构厂房建设的设计单位、施工总承包单位、监理单位及其图审机构、监管部门的关系到建筑物使用寿命的“工程实考”，印证钢结构厂房使用寿命达不到设计使用年限的评判正确与否，并着重探索如何完善钢结构厂房设计的质量控制运行机制。

1 工程概况

某钢结构厂房工程项目由 3 个单位工程组成。工程项目的总建筑面积 5.23 万 m2，檐高分别 20.98 m、18.50 m 和17.55 m；主体钢结构设计使用年限 50 a；安全等级 2 级，抗震设防烈度 7 度，屋面防水等级 2 级。

三车间主体钢结构工程为门式刚架轻钢结构，局部办公间夹层为框架结构。三车间主要受力构件钢柱、钢屋面梁、吊车梁、托梁全部为焊接 H 型钢；屋面及墙面围护结构为 C型檩条+双层镀铝锌金属压型板+75 厚玻璃丝保温棉+铝箔纸钢丝网。三车间分别为 3 连跨、2×3 连跨、2 连跨。

设计单位为甲级设计单位，施工单位为施工总承包一级资质国企，施工图设计文件审查单位为一类审查机构，监理公司为双甲级监理单位。

2 设计文件质量控制情况

(1)设计全过程建设方未委托设计监理；扩初设计既未进行设计方案评选，也未组织专家对方案进行优化；施工图设计无设计监理进行设计质量控制。

(2)施工图审查机构对主厂房钢结构设计提出审查意见如下：强制性标准方面须重新进行结构计算的问题 8 条；主体结构安全性方面无意见；建筑节能强制性标准方面无意见；法律、法规、规章规定必须审查的其他内容，只是在设计深度方面提出“斜梁与柱连接处的柱顶部宜增设斜向加劲肋”等 3 条审查意见。

(3)施工准备阶段，由建设方主持设计交底及图纸会审会(以下简称为会审会)，审查设计文件的方式是一种粗犷型的审查方式。①会审会时间仅半天，设计方参会人员未能全部专业对口，短时间内参建各方难以对施工图存在的问题进行全面、深入的交流，难以对疑难问题形成一致意见。②在会审会上，设计方对建筑物和结构施工图设计的特点、难点及涉及到施工须注意的问题，未能进行设计交底。③短短 3 h 的会议，施工单位提出的 15 条意见仅局限于结构尺寸、施工可行性以及构件和节点的错、漏、碰、缺等设计缺陷。④项目监理部打破了上述会审会走过场的约定俗成形式，监理人员在全面熟悉施工设计图及图审意见的基础上，系统地提出了31 条施工图设计审核修改意见；其中违背有关“强标”规定2 条(包括不符合《建筑抗震设计规范》有关强标规定 1 条)、安全隐患 5 条、防渗性能方面 2 条、抗风性能方面 1 条、使用功能方面 21 条。

会上经与设计方交流、商讨、争论，最终，设计方采纳监理审核修改的 16 条意见。

3 钢结构厂房使用寿命未达到设计使用年限的主要表现形式

上述某重点工程钢结构厂房设计阶段以及施工准备阶段所暴露出的施工设计文件质量控制程序的缺失及其运行机制失范的问题，只是众多钢结构工程施工图设计文件质量控制情况的缩影。由此而造成钢结构厂房使用寿命未达到设计使用年限的主要表现形式如下。

(1)多年以来，由于受到大风袭击导致屋面金属压型板遭到破坏的情况，屡见不鲜。笔者承监的钢结构厂房曾两次遭受大风袭击，造成屋面破坏的程度分别约为 30% 和 40%。其中，2008 年监理的某造船业钢结构联合厂房，坐落在直角型长江主航道北岸的空旷平坦的地面上，檐高 32.125 m 的三连跨厂房南端大门全敞开正对长江主航道，实际风压比设计计算风压大很多。设计屋面基本风压重现期的取值，仍然墨守成规地按 10 m 高 50 a 重现期来确定；而不是根据实际工况按GB 50009—2001《建筑结构荷载规范》的有关规定，将重现期合理地提高到 100 a。最终，在大风无遮无挡的肆虐下，厂房屋面受损面积达 1.6 万 m2，直接经济损失达 200 多万元(按当时事故分析会估算)。

(2)2008 年初，我国南方地区普降大雪，给钢结构厂房刚架和屋面檩条的承载能力在设计及施工质量带来了整齐划一的检验机会。从部分钢结构厂房坍塌后进行的检测与鉴定确认：部分厂房屋面檩条严重失稳下挠弯曲，部分厂房屋面梁挠度超出允许值 L/400，部分厂房钢柱平面内长细比超限，众多厂房屋面檩条未在檩条腹板离下翼缘 1/3 受压区设置拉条，是造成钢结构厂房坍塌的存在于设计方面的主要原因。

(3)多年来，包括本工程项目在内的众多钢结构厂房的屋面围护结构，在建成投入使用过程中，部分厂房存在局部渗漏，大部分厂房处于干湿交替的环境。此种工况不但降低了部分厂房的使用功能，更严重的是，加快了屋盖系统的金属压型板、檩条甚至屋面梁、水平支撑、角隅撑等构件腐蚀的速率 K 值，从而使屋盖系统主要构件的重要力学性能，如抗拉强度、屈服强度、弯曲强度等的变化加剧，大大缩短了屋盖系统的使用寿命。

(4)上世纪 90 年代投入使用的钢结构厂房，普遍存在行车运行过程中啃轨严重、厂房振动异常的状况。除了行车及吊车梁制作安装精度较低的原因之外，部分厂房的重级工作制吊车梁未设置制动桁架、吊车梁制动桁架垂直支撑未遵循梁跨 1/4 处对称设置的原则；包括本工程项目在内的吊车梁端板之间，连接螺栓大都设计为普通螺栓，而不是高强度螺栓连接；等等。这些设计质量缺陷难逃其咎。

对照《建筑结构可靠度设计统一标准》(以下简称为《统一标准》)有关建筑结构在规定的设计使用年限内应满足的四项功能的规定，上述第(1)和第(2)种表现形式，不符合《统一标准》第四项有关结构安全的规定(在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性，如建筑结构仅产生局部损坏而不致产生连续倒塌等)；第(3)种表现形式，不符合《统一标准》第三项有关结构耐久性的规定；第(4)种表现形式，不符合《统一标准》第二项有关结构适应性的规定。

4 如何改变钢结构厂房使用寿命低于设计使用年限的现状

目前在我国，“千城一面”的建筑文化，已受到国内外的普遍质疑。由于设计质量控制运行机制失范造成的钢结构设计粗糙、设计深度不够、施工设计图雷同的状况，也越来越受到业内人士的非议。对于如何从根本上改变这种现状，笔者认为应从以下几方面入手。

4.1 走设计创新之路

多年以来，随着经济建设的跨越式发展，较多设计单位为了满足业主对出图时间节点的需要，同时为了实现利益最大化，不惜采取了高产能、低效率的应对措施，赶制了部分质量不高的设计产品，遏制了广大设计人员的创新意识和创新成果。

在创新设计方面，我们应该向一些先进国家学习。学习他们在创新设计过程中，既大胆实行“拿来主义”又不完全照搬，注意改造利用，从而使“拿来”的东西更具有生命力。笔者 2011 年承监的某日资钢结构厂房施工总承包项目，按规定，厂房施工设计单位必须由中方承担。施工图交付后，该企业采取了转化设计应对策略，将中方某资深甲级设计单位设计的施工图，经过施工现场设计组—上海设计所(日企驻亚洲总部)—东京设计总部—施工现场设计组(施工全过程不断跟踪、修改设计)这一流程逐级进行消化、吸收、修改和创新。其转化修改设计的深度和细致程度非常极致。仅从其中的屋脊防渗漏节点图，就可以看到屋脊等部位防渗漏措施闪烁出多处亮点。例如：转换元件 C 型夹紧件可以杜绝屋脊、山墙及高低跨部位屋面的外层板留下任何一个渗水孔眼；屋盖采用 LC450-70 型断冷桥固定座、PVC 防潮布和 Z 型隔件，系统地解决了屋盖存在的冷桥问题；内外封板有效地防止了雨水向屋脊、檐口等部位的倒灌水；设置在屋脊盖板下方的波纹烤漆防踏钢板，有效地防止了因屋脊板被踩踏而造成的屋脊部位渗水。

从上述日资企业钢结构厂房施工总承包项目颇有成效的屋脊防渗构造设计，我们应当看到：设计人员凭借创意(采用转换夹紧件)到创新成果的实际应用的过程，凝聚了创新团队的艰辛努力；合适的制度环境是创新设计的前提。

目前坚冰已被打破，深化改革的大门越开越大。设计单位应该乘势而上，择善而从、兼容并蓄，把发达国家善于学习、消化吸收、开拓创新的设计理念和一丝不苟、注重细节的工作作风，作为制定激励设计人员创新活动的企业内部制度的基本点。广大设计人员应该接地气，传承我国上世纪五六十年代提倡的“设计人员到基层、厂矿搞设计”的优良设计文化，参与到工程项目施工的全过程，及时发现和解决关系到厂房结构安全和耐久性等重大问题。设计人员还应该注重对投产使用的、灾后受损的钢结构厂房进行跟踪调研，及时修正、提升和开拓创新设计产品，而不是仅仅坐在设计室里依赖某某设计软件赶制设计文件。

如果形成了合适的创新制度环境以及优良传统的设计文化，则众多的设计单位就会组成有研究开发实力的创新团队，对屋面围护结构的重要防渗节点(如屋脊、山墙、檐口、高低跨、风机洞口等)做出更有价值的防渗漏创新设计，而不会习惯性地套用已沿袭多年而被大量实践证明防渗效果较差的国标图集 01J925—1、06J925—2、08J925—3 相应节点图。

如果设计人员能够接地气，能及时对雪灾后坍塌的钢结构厂房进行跟踪调研和深入分析，则众多厂房施工设计屋面的雪荷载取值，就会考虑到更多的凶险因素(如屋面背阴处松散的积雪在厂房内部热气流作用下，逐渐形成容重较大的冻冰块；局部冻冰块对屋面檩条产生的荷载大大地大于设计的雪荷载值等)。设计理念一旦得到升华，其创新成果付诸于实施，就不会再次重复出现因大雪而导致钢结构厂房大面积坍塌的事故。

4.2 完善和发展建设监理制

设计监理是长期的、自始自终的一个过程。监理人员不但要监督检查设计方案的评选工作，而且要审核施工图是否符合有关规范标准；要通过与设计人员全面、充分的交流和商讨，使许多问题在设计过程中得到解决。例如：上述某钢结构厂房会审会上，施工方提出了 15 条意见，监理方提出了31 条意见；如果经过设计监理程序，则上述 46 条意见必将得到更加正确合理的取舍。事实将证明，少量已实施了设计监理的大中型工程建设项目，能从根本上提高工程建设水平、工程投资效益和社会环境效益，受到业主的高度评价。

社会呼唤着设计监理。迫于市场竞争及自我生存和发展的需要，部分有条件的监理单位应当向设计监理延伸。改革开放以来，尤其是推行强制性工程监理制度以来，我国建设工程的质量和效益得到了极大提高。这是举世瞩目的成就。但是建设监理在其发展过程中遇到了困境。这种困境的形成固然有监理自身的原因，更有严峻的监理生存环境起主导作用。

建设监理制原本应贯穿工程建设项目全过程，但近几年来，一方面是监理责任尤其是安全监理责任不断增加；另一个面，为确保日益增大的监理责任能够落地见效所必须具备的监理的职、权、利却丝毫未赋予监理单位。监理单位为了自己的生存和发展，不得不把主要精力和资源投放在如何规避监理责任风险方面。全过程监理的美好初衷，最终仅仅落实在施工阶段的质量控制及安全监理方面。狭窄的工作范围阻碍了监理业的拓展；建筑市场的乱象(如招投标暗箱操作、施工方管理严重失范、业主肆意干预、拥有话语权的行政主管部门的不作为和监管不力等)给监理业套上了艰难前行的枷锁。

欲完善和发展工程监理制度，工程建筑领域的改革非全面深化不可。监理业必须有真正意义上的独立第三方的地位，导致建筑市场混乱的动因即日趋固化的利益藩篱非打破不可。否则，即使有诸如住房和城乡建设部的宏观政策推动监理企业向设计监理及其他管理服务的方向转型，但存在于建筑市场上的种种环境因素给监理业所带来的弊端还会持续发酵。

4.3 完善施工图设计审查制度

2013 年 4 月住房和城乡建设部发布并实施的《房屋建筑和市政基础设施工程施工图设计文件审查管理办法》(以下简称为《办法》)，在我国施工图审查工作的保障工程质量方面，尤其在审查施工设计是否符合强制性标准条款方面，起到了重要把关作用和显著成效。但具体体现施工图设计审查制度的《办法》，在执业资质及资格认定机制及监督管理方面还有待进一步完善。

4.3.1 强化个人执业资格认定机制

《办法》对施工图审查机构资质及个人执业资格审查程序实行了多年不变的做法，即：强化前者，淡化后者。施工图审查机构除了有相关条件，严格划分一类、二类审查机构和明确规定一、二类审查机构承接业务范围外，《办法》比旧版(建设部 2004 年版)《办法》还提高了对一类、二类审查机构，增加了专职审查人员数量要求，提高了注册资本要求认定条件。

无论新版还是旧版《办法》，对审查人员的能力和经验均未作出任何具体规定。审查人员只要在个人从事设计工作年限、执业注册资格方面符合相应条件即可上岗，造成了审查人员队伍的良莠不齐。部分有资格无能力、少经验的审查人员难以在 10～15 个工作日之内，按照“审查机构应当对施工图五项重要内容进行审查”的要求进行高质量的审图。

某重点工程钢结构厂房施工图设计图审文件，在必须审查强制性标准内容方面存在失误和漏审缺陷；在必须审查主体结构安全性方面同样存在漏审缺陷。这是一个普遍性的问题。

消除《办法》在施工图审查机构资质和个人执业资格审查运行机制方面的设计缺陷，已迫不及待。淡化企业资质、强化个人执业资格，尤其对图审人员能力考核，应当是图审制度改革的重头戏。

在图审人员资格、能力及其配置方面，笔者提出如下建议。由于建设方对钢结构厂房使用功能的要求越来越高，钢结构工程涉及到材料、焊接、高强螺栓连接、制作加工、组装、预拼装、安装、防腐防火涂装等多专业知识，图审机构钢结构专业审查人员应有一定比例的长期在一线工作、熟知钢结构制作安装工程实际问题的工程技术人员。多年以来，包括我国在内的一些国家和地区，在诸多工程技术领域的人才配备上实行了工程师和技师并举的机制，很好地解决了理论研究和实际应用问题，攻克了一个个技术难题，深受众多企业的青睐。如果图审机构钢结构专业审查人员由考核合格的执业注册工程师和经验丰富的工程技术人员组成，则图审工作将相得益彰。

4.3.2 强化监督检查运行机制

近年来，随着建筑业跨越式发展，一方面是图审工作忙不过来，另一方面则是工程建设监管部门对如何按照五项重要内容对图审机构进行监督检查很迷茫。这是当下我国图审监管工作的现状。此种现状同质量监管机制完善的欧美国家相比，存在较大的差距。例如，美国之所以在新药审批方面成为世界上最规范最严格的国家之一，是因为在药物临床试验环节上实行了如下做法：任何一个有行医执照的医疗机构都可以做新药临床试验，但监管机构有很强的力量去审核试验的数据。这些多年磨练出的一线监察员往往干了 20 多年还是监察员，但工资高、经验丰富。他们查试验的规范程度、查病人按时服药的情况、查病人病情的全程记录，查得干干净净。

工程建设监管部门及其工作人员，应该学习和借鉴发达国家成熟的监督检查经验，迅速地从长期迷恋审批的惯性和常态中跳出来，努力提高监管技能和本领，改变对施工图审查内容“是否符合工程建设强制性标准、主体结构的安全性、是否符合绿色建筑标准”等五项重要内容的监管缺失、监管滞后的状况。

5 结 语

综上通过对影响钢结构厂房设计使用年限的各种环境因素的追问，评析了设计单位、监理单位、图审机构、监管部门在设计质量控制运行机制方面存在的问题，探索性地提出了完善钢结构厂房设计质量控制运行机制的对策。

在完善钢结构厂房设计质量控制运行机制的改革大潮中，业内人士只有进行华丽转身，积极地参与进去并形成合力，才能推动钢结构厂房设计质量控制运行机制逐步形成合适的创新设计环境，走上接地气的设计创新之路；才能使监理定位准确、各利益集团逐步拆除利益藩篱，从而推动监理业务拓宽和转型；通过强化图审机构图审人员执业资格、能力、配置的审查，提高施工图审查质量；使工程建设监管部门迅速地从会审不会查的“审查陷阱”里跳出来，严查图审机构按五项重要内容进行施工图审查。

总而言之，以创新设计为核心、以设计监理和图审机构为主要推手的设计质量控制运行机制一旦形成并且步入新常态，则工程建设过程中影响钢结构厂房使用寿命的设计质量缺陷，就能及时得到整改和消除；当施工质量运行控制机制步入新常态，钢结构厂房的使用寿命可望达到设计使用年限。

蔡叶宏,李爱梅.受腐蚀的焊接H钢梁及其板材的受力性能试验研究[J].钢结构,2014(7).

通信地址：江苏省镇江新区中路9号 镇江市兴华工程建设监理有限责任公司。

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2015-03-11