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75 国际工程金属结构设计差异及应对策略国际工程金属结构设计差异及应对策略任博，邓达人，徐，劳海军，高伟（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州省贵阳市550081）摘要：随着“一带一路”倡议的提出与深入实施，积极开拓并参与国际市场已成为我国企业发展的必然趋势。凭借着国内水电行业的快速发展，中国在水电工程设计与施工方面已积累丰富的经验，并掌握拥有了一系列的关键技术。本文以由国际设计团队共同完成的非洲 J 水电站的厂房设计为例，总结了在国际水电工程设计中，国内与国外设计团队在水电工程金属结构设计与配合上的主要差异与冲突，并配以典型案例进行说明。针对设计差异与冲突提出了应对策略与方法，相关经验可为后续其他国际水电工程项目金属结构设计提供借鉴与参考。关键词：金属结构；水电工程；国际工程；设计差异中图分类号：P333文献标识码：学科代码：570.35200引言在水电水利工程当中，闸门作为水工建筑物中过水通道的重要挡水部件，在水电水利工程中起着举足轻重的作用1-2。闸门的安全运行和正常工作对整个水利枢纽来说至关重要3。杨发峻4从市场经营、技术选择、材料报批和成本测算等方面对国际工程总承包所遇到的困难和挑战进行了总结，并从分包标段划分和设计院机制改革等方面提出了自己的思考与建议。袁立5通过对比国内外工程，从管理方面总结了低价竞标等十大常见错误，以及项目管理方式不同等十大差异。范瑞云6从文化差异方面对国际工程的影响进行了研究与探讨。吕河辰7从积极应对国际工程中制度性差异带来风险的角度，提出了一系列的建议。鲍淑君8以中美两国在水电工程环保管理方面作为切入点，对比了标准的制定与使用的情况。王坤9、李国华10针对水电工程中的机电专业从管理方面分析了机电专业的主要特点与一些重点问题产生的原因，并提出各自的优化建议。上述研究内容多以管理的角度作为切入点，未从具体的技术方面对国际工程中存在的差异与冲突进行总结并提出应对策略。本文以由中方与国际设计公司合作完成设计的非洲 J 水电站为例，对国际工程中金属结构设计差异以及与土建专业的配合冲突进行研究。该项目的厂房系统由中方负责金属结构内容的设计，国外设计团队负责土建、机电内容的设计，金属结构设计工作与国外设计团队交接面与配合内容较多，同时因国内外设计人员在选用标准、设计理念、施工习惯等方面存在一定的差异，为金属结构设计带来了一定的挑战。1设计差异与典型案例1.1标准差异因多种综合因素，目前在国际水电工程中业主方与监理方对中国标准的接受程度较低，认为欧美的标准体系更为先进（如 ASTM、DIN、EN），大多数会要求采用欧美的标准体系进行水电工程的设计建造。即使在相对落后的非洲国家，受长期殖民与近代教育体系等因素影响，在标准选择上具有与欧美国家相似的态度。然而在水电工程金属结构设计工作中，国标和欧美标准在设计思路、许用值的选取和金属结构材料等方面存在着一定差异，给中方设计人员在参与采用欧美标准的国际项目时提出了一定的要求与挑战。欧美的闸门相关设计标准多以规定基本原理与计算方法为主，设计人员深入理解标准后，在金属结构的设计上有一定主观处理的灵活空间。国标在闸门设计方面，更类似于设计指导手册的功能，每条每项的说明具体采用的公式、参数的含义以及对应数值的选取方法，并根据工程经验给出安全系数的取值范围，在一定程度上减轻了金属结构设计的计算强度，并保证水电工程中金属结构设计的安全性与可靠性。相比欧美标准，工程设计人员在国标的指导下，可以更快完成水电工程的闸门设计工作。76水电与抽水蓄能Hydropower and Pumped Storage第 9 卷 第 S1 期2023 年 6 月 20 日Vol.9 No.S1Jun.20,2023除设计规范编写方向和思路不同外，另一个对实际工程设计影响较大的因素是材料牌号。结构计算的主要内容是验证在某特定结构与载荷下，所选取的材料是否满足标准与设计要求。因国标与欧美在材料标准上的不同，国内设计较常采用的材料并无直接对应牌号或共用的国际牌号，会造成图纸、计算稿通常无法获得业主方或咨询方的快速通过与认可。1.2设计理念差异标准的要求多数是行与不行的区别，而设计理念的差异更多是设计习惯与实际应用的区别，多数情况下并不能直接分出国内外设计理念哪个更优或更好，各方的方案都具有自己的优点。而设计理念是各方在长期的设计工作与工程建设中形成的技术体系与思维惯性，通常会造成国外业主或咨询方对国内的设计方案持保守或怀疑的态度，使得原本在国内常规的或优于国际的设计方案无法顺利通过审查与批准。但全盘按照业主或国际设计团队所提出的设计方式更改，又会产生与原本的整体设计方案不兼容问题，或是为了适应国际设计团队的设计理念，进而需要大范围修改中方的设计方案，除增加了非必要的工作内容外，还可能会带来未知的设计风险，导致最终出现配合错误或工程无法达到预期效果。国外咨询工程师曾对尾水闸门提出过如下要求：“为防止机组运行时尾水闸门意外关闭的情况，需要在液压启闭机安装位置设计一个小型锁定装置，以在闸门处于完全打开时对液压启闭机进行锁定，锁定装置需承受闸门与启闭机的全部重量”。中方设计人员针对启闭机液压杆及闸门可能出现意外下落的问题已从设计方面进行了充分的考虑，采用在液压系统中设置单向阀的方式，保证当出现误操作或意外时可及时锁定液压杆及闸门。相对国外工程师提出的采用一整套锁定机构的设计方案，中方提出的方案设计更加精简、不额外增加机构设备、经济性更加，同时国内诸多已建成水电工程也为此方案的安全可靠性提供了实际案例支持（见图 1）。1.3施工习惯差异施工习惯的不同，会在一定程度上反向影响设计习惯。在国际工程设计配合中，除需要掌握国外与国内工程师设计习惯的差异，还需要了解国外与国内施工习惯的差异。非洲 J水电站厂房部分的土建工程由国际施工团队负责，土建与金属结构专业在设计上所需配合内容较多，如二期混凝土、一期预埋插筋、闸门充（排）气孔的设置等。在国内土建与金属结构工程师基本已经互相熟悉或了解对方的设计习惯，在交接面配合时很少会产生较大的分歧与冲突。但也因为这种默契有时会导致在国际项目中金属结构工程师与国外土建工程师在配合时，因不同的设计习惯导致在核心问题上产生设计冲突进而需另一方更改设计的情况。（a）国外设计思路示意 （b）国内设计思路示意(a)Schematic diagram of foreign design ideas(b)Schematic of domestic design ideasXYTPA（a）国外设计思路示意 （b）国内设计思路示意(b)Schematic of domestic design ideas图 1液压杆防坠落解决方案设计思路差异对比Figure 1Design ideas comparison of fall prevention solutions例如，在国内闸门的门槽埋件一般通过与一期混凝土中预埋的插筋焊接作为门槽埋件固定的方式。其埋件底部设计有与一期预埋插筋相配合的搭接结构，土建工程师会根据金属结构专业的门槽图纸在土建图纸中设计对应的一期预埋插筋。但国外施工团队希望采用在一期混凝土中通长预埋钢板的方案作为门槽埋件的固定方式。相比通长预埋钢板的方案，在一期混凝土中预埋插筋在成本节约、施工方便、精度要求等方面都具有一定的优势，在国内水电工程中被普遍采用。但国外施工单位因施工习惯与施工技术不同，对模板开孔存在一定的异议。如门槽埋件采用与一期预埋钢板相搭接的方式，则门槽埋件中锚筋的形式与长度等设计内容，需为配合作出对应的修改。而且当埋件已经生产制造时，还会涉及此设计调整所带来的商务问题（见图 2）。2应对策略2.1标准向外推广目前国外业主对国标认可程度不高，除本文所提到的历史原因外，部分国标缺少英语版本也是主要因素之一。对于77 国际工程金属结构设计差异及应对策略非正式出版的国标英文翻译版本，在国际工程上基本是不被接受的，而正式出版的国标英文版是提高国标在国际工程中接受程度与影响力的基础。一期混凝土预埋钢板（a）国外一期预埋结构示意图(a)Schematic diagram of foreign design ideas 一期混凝土预埋锚筋（b）国内一期预埋结构示意图(a)Schematic diagram of foreign design ideas(b)Schematic of domestic design ideas图 2门槽一期预埋结构差异对比Figure 2Difference comparison of gate slot in first stage concrete embedded structure针对材料牌号不同的差异，可通过总结对比国内外水电工程常用金属结构材料的牌号及各项参数，形成国标与国际标准材料替换对照表并报送业主的方式，解决国内外材料替换的问题。通过沟通说明，部分国外业主方或咨询方可以接受采用相似化学成分组成、满足国外标准规定力学性能要求的国标材料进行替代。2.2技术向外输出随着国内各大水电工程顺利实施与正常运营，我国在水电工程设计领域已积累了丰富的经验，设计能力早已达到国际平均水平，在部分结构的设计能力已处于国际领先水平。虽然大部分国际业主或咨询方对中国水电工程设计能力因各种因素仍带有一些偏见或误解，但实际工程中经过中方设计人员在各阶段展示出优秀的专业能力后，基本会改变业主或咨询方此前不完整的看法，并获得其较高的评价与认可。在项目初期与业主方交流不深的情况下，可向其介绍国内已建成水电站的案例与采用的先进技术，通过大量成功的设计案例与丰富的设计经验，打消业主前期基本的顾虑与担心。在项目的实施过程中，不可避免会出现对初步设计方案进行优化调整或业主方临时提出个性化需求，此时是增加业主方对中方设计能力认可程度的最佳时期。中方丰富的经验所带来较国际设计团队更快速的响应，以及可提出多种可行的方案供业主选择，能有效改变业主前期的偏见并快速获得业主的信任。2.3加强沟通配合在与国际水电工程设计团队共同完成水电工程时，存在着一定的设计习惯差异与设计冲突，但并不是所有的问题与冲突都是完全对立的。在配合初期双方皆会根据此前各自的设计经验与设计习惯，对对方的设计方案提出存在不足或无法与之配合的问题。经过双方进一步阐述各自的设计目的与设计优势后，会加深对冲突问题的理解并在一定程度上从对方的角度思考问题，并最终寻求一种双赢的解决方案。表 1为国际工程金属结构与土建专业配合重点关注事项。表 1国际工程金属结构与土建专业配合重点关注事项Table1 Keypointsofcooperationbetweensteelstructureandcivilininternationalprojects序号金属结构专业内容与土建沟通、配合事项1闸门吊装与拆卸吊物孔开孔尺寸与金属结构运输通道2门槽埋件一期混凝土预埋连接件形式与位置3移动式启闭机运行通道上不能设有干涉结构（柱、梁），并留有一定的安全距离4液压启闭机液压油管槽位置与尺寸、供电线路与供电方式5锁定梁注意护栏与锁定梁是否存在干涉情况，或采用可拆卸式护栏3总结本文从标准选用、设计理念、施工习惯三个方面总结了在国际项目中，国内外金属结构与土建专业设计团队的设计差异与设计冲突，通过具体案例对设计差异进行了详细的说明，更加形象具体地说明在水电工程中中外设计内容的差异，并可以点带面了解国外设计团队的设计思路与习惯。结合实际工程经验，针对性地提出了与国际设计团队产生设计冲突时具体的对应策略与解决思路，并总结了国际工程中金属结构与土建专业配合时所需重点关注的配合事项，可为后续其他国际水电工程的金属结构设计提供经验与参考。参考文献1 唐璇，周靖.静水条件含腐蚀缺陷钢闸门静力特性分析J.水电与抽水蓄能，2022，8（2）：103-109.78水电与抽水蓄能Hydropower and Pumped Storage第 9 卷 第 S1 期2023 年 6 月 20 日Vol.9 No.S1Jun.20,20232 周靖，鄢卫东，卢江.存在变形缺陷的平面钢闸门静应力分析J.水电与抽水蓄能，2020，6（3）：99-106.3 周靖，唐璇，陈笙.基于改进加速粒子群 APSO 算法的弧形闸门结构优化J.水电与抽水蓄能，2022，8（2）：88-92，102.4 杨发峻，姜韶阳，刘巧林，等.传统设计院开展国际工程承包业务的思考J.水电站设计，2022，38（3）：76-79，91.5 袁立.国际工程项目和国内工程项目十大差异J.施工企业管理，2022（1）：114-118.6 范瑞云.国际工程项目开展中的文化差异及应对方式探究 J.经营管理者，2022（11）：84-85.7 吕河辰.制度性差异对国际工程项目实施的影响J.现代企业，2021（6）：48-49.8 鲍淑君.中美水电标准体系对比研究J.人民长江，2022，53（10）：218-225.9 王坤，易忠有.国际水电工程的机电设计与工程管理J.小水电，2011（2）：34-37，65.10 李国华，汪文桥，谭若憨，等.国际水电工程典型专业设计冲突及对策探讨以巴基斯坦 N-J 水电工程为例J.人民长江，2021，52（6）：113-116.收稿日期：2023-02-23修回日期：2023-03-02任博（1991），男，工程师，主要从事水电水利工程金属结构设计。E-mail：邓达人（1992），男，工程师，主要从事水电水利工程金属结构设计。E-mail：徐祎（1976），男，正高级工程师，主要从事水电水利工程金属结构设计。E-mail：劳海军（1983），男，正高级工程师，主要从事水电水利工程金属结构设计。E-mail：高伟（1985），男，高级工程师，主要从事水电水利工程金属结构设计。E-mail：Design Differences and Countermeasures of Hydraulic Steel Structures in International ProjectsRENBo,DENGDaren,XUYi,LAOHaijun,GAOWei(PowerChinaGuiyangEngineeringCorporationLimited,Guiyang550081,China)Abstract：Withtheproposalanddepthimplementationofthe“theBeltandRoad”strategy,ithasbecomeaninevitabletrendforChineseenterprisestoactivelyexploreandparticipateintheinternationalmarket.Withtherapiddevelopmentofthedomestichydropowerindustry,Chinahasaccumulatedrichexperienceinthedesignandconstructionofhydropowerprojects,andhasmasteredaseriesofkeytechnologies.TakingthepowerhousedesignofJHydropowerStationinAfricajointlycompletedwiththeinternationaldesignteamasanexample,thispapersummarizesthemaindifferencesandconflictsbetweendomesticandforeigndesignteamsinthedesignandcoordinationofmetalstructuresinhydropowerprojectsintheinternationalhydropowerprojectdesign,andillustratesthemwithtypicalcases.Correspondingstrategiesandmethodsareproposedforthedifferencesandconflictsindesign.Relevantexperiencecanbeusedforreferenceinthemetalstructuredesignofotherinternationalhydropowerprojects.Keywords：hydraulicsteelstructures;hydropowerproject;internat-ionalproject;designdifferences参考文献1江文，李慧.洪都拉斯帕图卡水电站建成试运行J.水利水电快报，2021，42（2）：3.2杨卫森.闸室事故门槽连系梁支撑系统设计与施工J.四川水利，2021，42（3）：108-111.3李逢英.尾水洞出口闸室大断面连系梁施工技术J.建筑工程技术与设计，2015（19）：91.4吴刚，杨海春.东山水利枢纽水闸闸墩顶横向支撑梁、板施工方案J.甘肃水利水电技术，2008，44（2）：148-149.5张双洋.大跨度高墩连续梁 0 号现浇支撑系统研究J.价值工程，2022，41（1）：110-112.6王彦辉.大跨度高净空双墩盖梁支撑系统设计与应用J.价值工程，2021，40（2）：138-140.7糜嘉平，陈宗严编.组合钢模板M.北京：冶金工业出版社，1986.8夏丹.拼装式桁架模板支撑体系力学性能试验研究J.山西建筑，2020，46（10）：45-47.9陈锐，于吉圣，季泽华，等.大截面混凝土劲性梁模板钢支撑体系设计与施工技术J.施工技术，2018（S1）.10谭勇，彭小舟.悬挑模板桁架支撑施工技术及应用J.水利建设与管理，2021，41（11）：47-51.11王建，董卫平编.PKPM 结构设计软件入门与应用实例 钢结构M.北京：中国电力出版社，2008.12张健，申峰，韩佛.桁架式模板体系的设计计算方法J.沈阳建筑大学学报：自然科学版，2005，21（5）：4.13黄建西.桁架式模板支撑体系在大荷载转换梁模板施工中的应用J.四川建筑，2012，32（4）：4.收稿日期：2023-02-23修回日期：2023-03-02占文婷（1987），女，高级工程师，主要研究方向：水工结构设计。E-mail：zhanwenting_田业军（1982），男，正高级工程师，主要研究方向：水工结构设计。E-mail：王强（1986），男，高级工程师，主要研究方向：水工结构设计。E-mail：wangqiang_段伟（1982），男，正高级工程师，主要研究方向：水工结构设计。E-mail：Design and Application of Construction Truss for Connecting Beam of Orifice Piers in Honduras Patuca hydroprojectZHANWenting,TIANYejun,WANGQiang,DUANWei(PowerChinaGuiyangEngineeringCorporationLimited,Guiyang550081,China)Abstract：Cast-in-situConcreteisappliedtotheconnectingbeamoforificepilesforHondurasPatucahydroproject.Asthescaffoldplatformcannotmeettherequirementsoftheconstructionschedule,thesteeltrussisusedasthesupportingstructureonsitefortheconcretepouringoftheconnectingbeam.Throughthecalculationandanalysisofmultipleschemes,thesectionaldimensionsofthemembersineachpartofthetrussarefinallydetermined,andtheapplicationhasachievedgoodbenefits.Thesolutionproposedinthispaperhastheadvantagesofconstructionconvenienceandhighefficiencywithgreatreferencesignificanceforsolvingsimilarproblems.Keywords：orificepile;connectingbeam;constructiontruss;HondurasPatuca hydroproject（上接 80 页）