2010年11月至2011年2月初，我有幸参与了设计院的交换计划，赴美国迪世盟工程顾问公司进行技术交流。在充实而短暂的三个月培训中，通过对美国规范的学习，并实际参与美方的设计工作，对中美之间结构设计的差异和美国结构设计的一般方法有了一定的了解和体会。

    由于基本建设在美国早已过了高潮期，在美国国内超大规模的设计公司较少，多为十几人到几十人的小型合伙制事务所。美国的结构设计也有概念设计、初步设计和施工图设计三个阶段。但由于其专业分工较完善，不论混凝土结构和钢结构均存在一个由施工单位完成的深化设计阶段。其结构设计周期较长，DCE所设计的迪拜的4万平米的中学，其结构设计周期长达两年。长时间的结构设计周期，降低了结构图自身的差错率，但也不可避免地带来结构过度设计的问题：由于在规定时间提交的设计文件是存在节点要求的，为完成节点规定的设计工作量，一个通过简单计算即可完成的计算任务，往往采用多种不同的复杂程序进行反复计算，效率相对低下。

    在美国，结构设计也要遵守当地规范的要求。在美国，有一个涵盖土建各专业的全国性的建设规范IBC。IBC规范由非政府职能部门的专业机构联合发布，由各州根据当地情况进行修正，这个修正版即为地方标准，地方标准通过州法律的形式予以确认，在各州适用，如纽约州地方建设规范(NYCBC)。其他还存在大量由专业研究机构发布的专业规程或手册如(ACI318，AISC等)，这些规程并不具有法定意义上的强制性。但由于很多条文被IBC规范引用，在地方标准上采纳而成为法律。

    中美间结构设计思想存在较大的差异，并各成体系，很难孤立的进行比较。部分较为明显差异有：

    1、美国对于结构荷载的提出较为全面详尽。以普通住宅为例：房间的活荷载取值即根据不同的利用效率分为8个子项规定。主要活荷载数值已与国内2000版规范相对接近，但由于其活荷载的组合系数取值为1.6，其安全度仍高于国内2000年规范的水平。风荷载的场地类别的沿海区域根据距海岸线的距离，明确细分了不同的场地类别系数，并明确台风荷载的计算方法等。

    2、计算理论上差异较为明显：对于地震作用，IBC规范根据不同的房屋高度、破坏损害，把结构分为A、B、C、D、E、F六个不同的抗震等级。根据不同的抗震等级可以采用不同的计算方法及地震动参数控制指标，与国内抗震区不同抗震等级，位移比周期地震动参数要求基本相同有较大差异。在美国，采用0.2S周期的反应谱加速度Ss和1S周期的反应谱加速度S1两项指标来计算地震反应谱，来反映不同的地震烈度影响。计算得出的地震作用进行数值转换适用于不同结构类型的地震作用取值。通过不同的折减系数反映不同结构的阻尼、结构抗震性能等不同。对于风作用，除了前述的基本荷载取值不同外，对于安全等级较高的结构计入考虑风荷载的偏心计算假定等。

    3、对于结构类型的规定较细，对结构受力的理解不同：如对框架剪力墙结构根据不同的节点构造、材质、填充墙、受力特征分为十几种不同的类别。不同的结构类别，计算方法、强度取值均存在较大差异。与国内强调整体化建模，整体结构受力的思想不同，IBC规范规定多种结构可以采用竖向和水平各成系统，分离设计的假定等。对于混凝土结构模型的本构关系，IBC规范要求考虑在整体计算中应计入混凝土结构的构件本构关系，这样形成了不同受力条件下，构件计算本构关系的不同规定。这与国内混凝土结构整体计算，只考虑构件的弹性刚度存在明显的区别，也带来了后期计算结果及对计算结构的处理方式差异。

    4、对于结构设计的限制远少于国内规范：只有极少数的关键条文(如高度限制)给出了明确不允许限制，其他只需满足结构强度、变形等计算要求即可。

    美国是个后工业化国家，人力成本高，体现在结构设计上即为：在满足使用安全功能的前提下，以牺牲部分材料为代价，尽可能地简化施工方法。受益于美国钢厂全规格型钢件的便利条件，美国房屋建筑一般首选钢结构，节点连接中施工难度大的焊接使用非常少，绝大多数为螺栓连接。柱梁连接节点受力及构造一般考虑为铰接，由广泛采用的支撑系统与框架结构共同形成抗风抗震结构。钢结构的连接节点的种类较多，且均有较为完善的节点计算方法。采用混凝土结构中，平板式混凝土高层结构使用较为广泛。混凝土结构中，钢筋的布置多采用利于施工方便的分离式配筋方式。

    三个月的培训不但让我开阔了眼界，对国外同行的工作习惯有所了解，也使我对结构设计工作有了更深的体会。国际化的世界分工，既让中国工程师有条件参与国际竞争，又要求具备国际化的视野和跨地区的工作能力。国内设计的标准和建设程序的独特性是我们面对境外工程师竞争的天然防坡堤。

    作者 龚进