全球化背景下建筑设计行业:建筑结构一名结构工程师眼中的埃及建筑设计行业
全球化背景下建筑设计行业:建筑结构一名结构工程师眼中的埃及建筑设计行业规范和标准差异>>>>角色差异:设计 监理在国内,设计院一般只负责做设计,但在本项目中,Dar不仅是设计方,也是施工监理方,这种情况在埃及很常见,有时设计公司甚至只做项目管理或监理的工作。由于具有这种双重身份,Dar在面对施工企业时具有更多的话语权,毕竟现场施工是否达到要求是由他们来评判。Dar的最终设计文件叫Issue forconstruction,简称IFC,这份图纸达不到国内施工图的深度。施工企业在拿到IFC后,需要在此基础上做施工详图,称为shop drawing,简称SHD。施工企业完成的SHD需要提交给Dar,经过批准后方可用于施工。施工期间,Dar的现场监理部门负责接收并审核施工企业提交的SHD,一般情况下现场监理即可评审,监理评判不了的再提交设计评审。施工企业对图纸有疑问,或者需要修改图纸的(类似国内要出洽商),需要给监理提交技术澄清(site c
01 开篇埃及地处亚欧非三大洲交界处,境内苏伊士运河连通红海与地中海,地理位置极其重要。随着“一带一路”倡议的提出,中埃两国于2016年初签署了共建“一带一路”合作文件,两国经贸关系不断加深。近几年,埃及政府大力推动开罗新行政首都的建设,国内某大型施工企业作为总承包,承接了新行政首都CBD地块的项目建设。笔者作为中企顾问团队的一员,于2018年中至2019年初赴埃工作,在半年的时间里,与当地设计公司、施工企业及人员接触颇多,也感受到国内外建筑设计行业及工程项目管理的显著差异。本文仅就其中若干方面,由点及面地介绍埃及建筑设计行业与国内的异同。
02 项目背景Dar是一家国际性的设计公司,总部在黎巴嫩贝鲁特,在中东、亚、欧、非有超过40个办公地点。Dar在埃及开罗的分部(图1)是其主要的设计中心之一。同时,Dar是名为Dar Group的国际设计机构联合体的发起者,该联合体还包括Perkins Will、T.Y.Lin International等专业领域享有盛名的公司。在新行政首都CBD项目中,Dar自身是缺少高层建筑设计经验的,但他们得到了Perkins Will和T.Y.Lin International的技术支持。埃及新行政首都项目位于开罗以东约40公里,其中的核心CBD东区由中企承建,包括十几栋高层建筑,高度从近百米到约四百米不等。项目业主为埃及政府主管新城开发的机构NUCA。尽管项目为EPC总承包,但项目的设计公司却是由业主指定的。这家设计公司名为Dar Al-Handasah (Shair and Partners),简称Dar,是埃及排名第一的设计企业。我们中企顾问团队正是在这样的背景下被派驻埃及,代表总包方去和Dar进行沟通,以保障设计成果成本可控、施工便捷并协助解决工期、材料、施工工艺等方面的问题。
图1 Dar开罗设计中心
03 设计差异>>>>
角色差异:设计 监理
在国内,设计院一般只负责做设计,但在本项目中,Dar不仅是设计方,也是施工监理方,这种情况在埃及很常见,有时设计公司甚至只做项目管理或监理的工作。由于具有这种双重身份,Dar在面对施工企业时具有更多的话语权,毕竟现场施工是否达到要求是由他们来评判。
Dar的最终设计文件叫Issue forconstruction,简称IFC,这份图纸达不到国内施工图的深度。施工企业在拿到IFC后,需要在此基础上做施工详图,称为shop drawing,简称SHD。施工企业完成的SHD需要提交给Dar,经过批准后方可用于施工。施工期间,Dar的现场监理部门负责接收并审核施工企业提交的SHD,一般情况下现场监理即可评审,监理评判不了的再提交设计评审。施工企业对图纸有疑问,或者需要修改图纸的(类似国内要出洽商),需要给监理提交技术澄清(site clarification request,简称SCR),同样先经由监理评审,监理无法评判的提交设计。Dar的身份扩展到监理后,权利更大,同时责任也更大,对于SHD的审核非常严格。设计同时兼具监理身份,这对于施工质量是一种保障,能避免由于现场不理解设计意图而产生的施工问题,同时,设计也能一定程度上把握工程进度。
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规范和标准差异
埃及有自己的建筑行业设计规范。结构设计规范编号ECP201~208,共8本。主要有ECP201结构设计荷载规范、ECP202土力学和基础设计规范、ECP203混凝土结构设计规范以及ECP205钢结构设计规范。由于埃及的地理位置靠近欧洲,埃及的规范也较多地参考了欧洲规范Eurocode,后者比较符合埃及国情。例如ECP201中的抗震部分,基本是参照欧洲规范Eurocode8,混凝土规范则参考了Eurocode和加拿大规范,钢结构规范则参考Eurocode和美国规范。埃及规范的地震弹性反应谱与Eurocode8的完全一样,抗震设计的思路也与欧美规范相同。国内大部分建筑以小震弹性设计为主,而欧美规范包括埃及规范没有小震这一概念,欧洲规范弹性反应谱的水平即重现期475年的中震水平,在此基础上,根据结构不同的抗侧力体系延性性能,对弹性反应谱进行折减,得到设计反应谱。埃及规范中用反应修正系数R对弹性反应谱进行折减,这点与美国规范的说法相同,而不同于欧洲规范的性能系数q。在设计中,针对不同的结构构件,R的取值也不相同。例如本项目的板柱-核心筒高层塔楼,设计取上部结构R值为5,筏板R值为3,而桩的R值为1,即基础设计时对地震作用的折减较小或不折减。
埃及的基础设计规范也与国内有着明显差异。例如国内验算地基承载力时,对承载力进行宽度修正的上限是6米,但是在埃及规范中,宽度修正不设上限,因此对一个几十米宽的筏板基础,承载力可以修正到相当高,但这并不意味着就能用天然地基了。埃及规范的地基设计承载力较高,但沉降控制非常严格(图2)。ECP202没有沉降计算经验系数一说,计算最终变形量就是按分层总和法计算所得的数值,允许沉降值也比国内规范严格。本项目为130余米的高层,沉降限值为100mm。项目场地为密实的砂土,压缩性很低,按国内规范,沉降计算经验系数可取0.2,基础设计将由地基承载力控制,可考虑筏板基础。但是按埃及规范,基础设计由沉降控制,只能采用桩筏基础。
曲线1为承载力极限状态下的关系,曲线2为固定沉降限值下的关系
图2 ECP202图表:地基容许应力(纵轴)与基础宽度的关系
前面提到Dar不仅是设计,也是监理,他们不仅给施工企业提供图纸,也对施工过程提出要求,甚至包括如何进行施工管理。这些要求都体现在他们发送给施工企业的SPEC中。SPEC即Specifications的简称,意为规格、说明书。Dar提供的SPEC基于美国建筑标准协会(CSI)2004年版本的标准格式SPEC,根据当地情况略作修改。SPEC对施工过程中工序、材料、机械、安全、管理、提交文件等各方面都有细致的规定和要求,内容繁多。本项目中,关于工程桩的SPEC就有100多页,详细规定了施工企业需要提交的文件(如工法说明、SHD、产品规格、钻孔记录)、质量保证措施、施工工序等。SPEC的细致规定,再加上对SHD的审批权和现场监理权,使得Dar能较好地控制现场施工进度和质量。
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设计深度差异
以本项目为例,在埃及,建筑工程设计可分为如下几个阶段:概念设计(Concept Design)、初步设计(Schematic Design)、扩初设计(Design Development)、施工图设计(Issue ForConstruction)。对于大型、复杂的工程,IFC后由施工企业完成施工详图SHD,对于简单、规模小的项目,也可不做SHD。Dar完成的IFC,深度与国内施工图还有差距,主要体现在专业间配合深度不足。以结构图为例,虽然IFC给出了结构构件的尺寸、配筋、主要的洞口等信息,但是这阶段其设备专业并没有进行过管线综合,专业间也未充分核对条件,各专业的诸多矛盾留给了施工企业的施工详图阶段,施工详图的第一步工作,就是完成composite drawing,即管线综合图,然后绘制builder work图,即在建筑平面上,表达各房间地面、墙体、顶面做法,标示所有洞口,包括所有填充墙上的洞口。Dar会首先审核composite drawing和builder work图,以确保专业间的矛盾被解决。结构的SHD还需要深化结构模板图和钢筋布置图。其中,钢筋布置图会将钢筋细化到实际施工的根数、形状、长度,并提供钢筋下料表。在SHD深化中,他们会考虑一根12米长的钢筋原材,施工中何处搭接,如何截断钢筋最省,有些深化公司以此作为他们的亮点。
相对于国内工程设计,SHD将设计工作中繁琐但相对简单的部分交给了施工企业,SHD的审核又基本由现场监理工程师执行,因此设计人员可以将更多精力放在设计方案的推敲上,这种方式对人力资源的使用更有效率。实际上在本项目中,施工企业也是将SHD外包给当地设计公司,笔者为此考察了10余家当地公司,他们都声称可以做SHD,但是据了解往往是转包给几家专做SHD的公司。究其原因,有的公司透露,他们的工程师薪水比较高,而做SHD并没有那么高的回报。SHD在埃及的价格,结构图纸合人民币约4~6元每平米,而Dar这样设计公司的工程师,月薪约合10000~15000人民币左右。
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习惯形式差异
在埃及,板柱结构非常流行,从低层的民宅到多层的办公和商业建筑,板柱体系都很常见,而且板柱结构还经常做大悬挑(图3)。据当地工程师说,埃及板柱结构多,主要是因为这种体系方便施工、节省工期且减少模板。平板的另一大好处是结构占用层高少,能提供更高的室内净高,本项目塔楼即出于这个考虑,采用了板柱-核心筒结构,以实现室内2.8米的净高。
笔者认为,埃及流行板柱结构,也与他们的规范、设计理念、设计手段来源于欧美国家有关。高层板柱结构在美国是常见的形式,相关的设计分析手段也成熟。在埃及,除了教育体系、设计规范来源于欧美,在具体设计中,也使用ETABS、SAFE等欧美软件辅助设计,做板柱结构似乎是自然而然的一件事。埃及还有一些专门做楼板预应力设计和施工的公司,能实现大跨或大悬挑的的板柱结构,也对他们做板柱结构提供了技术上的支持。
图3 埃及某处施工中的板柱结构
图4 板中埋置的预应力锚具
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市场差异
埃及有1亿人口,农村人口占55%,主要城市仅有开罗、亚历山大、卢克索、沙姆沙伊赫等,设计市场相对国内小得多,开发商主要是为富裕人群建住宅,因此埃及大量建设的项目都是低层住宅及商业配套,高层建筑项目很少。这也造成当地设计公司缺少高层建筑设计经验。
埃及的设计公司中,Dar是规模最大的,有数千名员工,其他设计公司规模较小,多数公司的员工不超过100人。尽管本地设计市场有限,但埃及设计公司大量承接中东地区的项目,包括沙特、阿联酋、卡塔尔等国项目。相对这些国家,埃及的人力成本比较低,而且与这些国家一样说阿拉伯语,人员往来也很方便。埃及设计公司对国外项目的依存度远高于国内设计院,有的埃及设计公司甚至找不出几处在埃及的施工现场,因为项目大多数在国外。
埃及设计公司除了熟悉埃及及中东各国规范,也熟悉欧美等国规范,在当地规范未覆盖的领域,会依据欧洲或美国的规范进行设计。埃及工程师从教育到实践,从设计到标准,都是向欧美国家学习。另外,他们的英语水平普遍较好,又较多接触国际项目,相对国内的设计院,他们做起国外项目更为得心应手。笔者在埃及数月,深深感受到语言在国外项目中的重要性。尽管中企总包单位派驻的人员多数也能说一些英语,但是能和当地设计、监理无障碍沟通的人员仍较缺乏。未来我国建筑行业企业要真正打开国外市场,成为国外项目的有力竞争者,还需要更多语言能力过硬的专业人才。
04 篇后语埃及是一个古老的国度,有文字记载的历史比中国还要早近2000年,埃及也是一个年轻的国度,直到1953年才成为独立国家。历史上,埃及先后被波斯、希腊、罗马、阿拉伯、奥斯曼和英国控制,可谓人来人往,潮起潮落。埃及的这种历史和地理位置,使得他们的社会相对更加外向,体现在建筑设计领域,就是他们的设计公司更为国际化,尽管埃及工程师水平不一定高,但是他们整个建筑设计行业的体系和生态是与国际接轨的,具体地说就是和欧美接轨。前文提到的设计角色、设计规范和标准、设计深度、习惯以及市场等各方面,无不体现出这点,非常值得我们学习和借鉴。
比较而言,国内设计院大多数面向国内市场,教育和规范体系也和大多数国家不同,做国外项目时很有可能水土不服。目前许多施工企业已经先一步走出了国门,国内设计院正可趁此机会与施工企业开展合作,了解市场、锻炼队伍,为今后迈向国际市场做好准备。
供稿:刘俊(清华大学建筑设计研究院有限公司)
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