淺述鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

王文英

0 引言

基于鋼結(jié)構(gòu)建筑簡(jiǎn)潔明快、形式多樣、施工周期短、綜合造價(jià)低的特點(diǎn)，已經(jīng)被許多行業(yè)人士所肯定，直至2006年，中國(guó)已成為世界上最大的產(chǎn)鋼國(guó)和用鋼國(guó)，借著資源的優(yōu)勢(shì)以及需用量的增加，近十余年來(lái)，國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展日新月異?，F(xiàn)代化鋼結(jié)構(gòu)建筑逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋混凝土建筑，已成為新世紀(jì)建筑發(fā)展的主導(dǎo)方向。中國(guó)成功申辦2008年奧運(yùn)會(huì)，關(guān)鍵體現(xiàn)于“綠色奧運(yùn)”，“綠色”則反映在北京的總體環(huán)境，以及擁有許多大型的鋼結(jié)構(gòu)奧運(yùn)場(chǎng)館，因此，鋼結(jié)構(gòu)是“綠色奧運(yùn)”的內(nèi)在需求，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)在制作、使用過(guò)程中無(wú)污染、可再生、節(jié)能和安全，符合了“綠色”的內(nèi)涵。

在輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域里，競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，各企業(yè)不僅從建筑的結(jié)構(gòu)外觀、工程造價(jià)、施工周期等涉及的設(shè)計(jì)、價(jià)格、進(jìn)度方面的差異化模式中體現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)外，還利用鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)平臺(tái)，來(lái)反映加工、工藝等方面的技術(shù)保證，打造企業(yè)各階段的綜合實(shí)力。

深化設(shè)計(jì)又稱(chēng)詳圖設(shè)計(jì)，或加工詳圖，是鋼結(jié)構(gòu)加工前不可或缺的工作之一，是銜接設(shè)計(jì)和加工之間的橋梁，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)文件的細(xì)化、補(bǔ)充和量化，繪制成構(gòu)件、部件、零件等不同層次的圖紙單元，供工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝。隨著鋼結(jié)構(gòu)加工企業(yè)的不斷增多，目前的深化設(shè)計(jì)人才量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足加工企業(yè)日益發(fā)展的需求量，好的深化設(shè)計(jì)人員不易求，也不易培養(yǎng)，人們已經(jīng)從“深化設(shè)計(jì)僅是抄抄藍(lán)圖”狹隘的框框中擺脫出來(lái)，更多的則是考慮如何結(jié)合企業(yè)自身的加工條件和施工習(xí)慣，在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的條件下，編制出一套既符合企業(yè)發(fā)展需要又具有企業(yè)自身特點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“便于制作”“便于運(yùn)輸”“便于安裝”，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 深化設(shè)計(jì)的源來(lái)

20世紀(jì)50年代初期，學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，在建筑鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中，將施工設(shè)計(jì)明確劃分為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖及鋼結(jié)構(gòu)詳圖兩個(gè)階段。前者由設(shè)計(jì)單位編制，后者以前者為依據(jù)，由鋼結(jié)構(gòu)加工廠深化編制完成，并直接作為加工與安裝的依據(jù)。長(zhǎng)期的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，兩個(gè)階段出圖做法分工合理，有利于保證工程質(zhì)量并方便施工，因而1983年頒布的GBJ 205-83鋼結(jié)構(gòu)施工驗(yàn)收規(guī)范明確對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段出圖做法予以肯定，并分別定義為設(shè)計(jì)圖及施工詳圖。

2 深化設(shè)計(jì)人員的工作要求和內(nèi)容

2.1 工作要求

深化設(shè)計(jì)工作主要是將設(shè)計(jì)文件轉(zhuǎn)換成加工和安裝文件，在各個(gè)鋼結(jié)構(gòu)加工企業(yè)中，由于規(guī)模、流程、設(shè)備及人員素質(zhì)等方面的差異，其深化文件的體現(xiàn)內(nèi)容及表達(dá)深度也有所不同，但有一個(gè)共同點(diǎn)，就是加工詳圖一定要結(jié)合工廠和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件，讓一線工人能夠一目了然，便于操作。所以，深化設(shè)計(jì)作為一門(mén)基本功，則需要技術(shù)人員掌握更多有關(guān)制作流程、加工工藝、施工安裝等方面的知識(shí)。

2.2 工作內(nèi)容

一項(xiàng)鋼結(jié)構(gòu)工程的深化設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括:

1)圖紙目錄;2)深化設(shè)計(jì)總說(shuō)明;3)構(gòu)件安裝布置圖(或總裝圖);4)通用節(jié)點(diǎn)焊接工藝圖;5)構(gòu)件圖、部件圖、零件圖;6)物料清單(構(gòu)件/零件清單)。

3 深化設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

3.1 深化設(shè)計(jì)評(píng)估

1)進(jìn)度評(píng)估。加工詳圖的編制工作瑣細(xì)、費(fèi)工，所以有一定的設(shè)計(jì)周期，深化前應(yīng)收集相關(guān)信息，如構(gòu)件加工時(shí)間、進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、吊裝計(jì)劃及竣工時(shí)間，評(píng)估深化需用時(shí)間是否滿足工程進(jìn)展需要，前提以不影響加工和安裝進(jìn)度為宜。

2)能力評(píng)估。評(píng)估現(xiàn)有深化人員的工作分量及能力，判斷深化人員有無(wú)能力接收如重鋼、空間桁架等項(xiàng)目的深化任務(wù)。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)圖紙會(huì)審

鋼結(jié)構(gòu)圖紙會(huì)審是工程開(kāi)工前的關(guān)鍵工作，是全面解決設(shè)計(jì)問(wèn)題、做到工程相關(guān)方協(xié)調(diào)統(tǒng)一的主要途徑，深化設(shè)計(jì)人員應(yīng)在會(huì)審前找出設(shè)計(jì)問(wèn)題，在會(huì)審中及時(shí)解決，避免在深化過(guò)程中口頭聯(lián)系或頻繁的書(shū)面確認(rèn)。

4 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 工作內(nèi)容的要點(diǎn)

1)深化設(shè)計(jì)人員應(yīng)以認(rèn)真、負(fù)責(zé)、仔細(xì)的態(tài)度做好每一頁(yè)加工詳圖;2)深化設(shè)計(jì)人員須讀懂設(shè)計(jì)文件中每一項(xiàng)內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)與設(shè)計(jì)單位協(xié)商解決;3)鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)總說(shuō)明，應(yīng)包括設(shè)計(jì)依據(jù)、制作安裝說(shuō)明、構(gòu)件材質(zhì)要求的一般原則、表面處理要求及油漆種類(lèi)、焊接要求等內(nèi)容;4)構(gòu)件有分段，需提供總裝圖。總裝圖應(yīng)包含工廠生產(chǎn)的分段構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)拼裝的一切控制性數(shù)據(jù);5)構(gòu)件圖應(yīng)包含工程現(xiàn)場(chǎng)拼裝信息和在工廠驗(yàn)收檢驗(yàn)中所需的全部數(shù)據(jù)信息、安裝位置的相對(duì)具體關(guān)系、構(gòu)件的安裝方向、材料表等，對(duì)特殊焊接點(diǎn)應(yīng)注明焊接要求;6)構(gòu)件安裝布置圖應(yīng)包括柱、梁等主要構(gòu)件位置分布，構(gòu)件編號(hào)應(yīng)與構(gòu)件圖的構(gòu)件編號(hào)保持一致;7)材料表上應(yīng)注明構(gòu)件和零件的編號(hào)、規(guī)格、材質(zhì)、數(shù)量、單重、總重等內(nèi)容。

4.2 圖紙表達(dá)的要點(diǎn)

1)深化設(shè)計(jì)過(guò)程中，要領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，準(zhǔn)確把握各構(gòu)件外形及尺寸;

2)標(biāo)注尺寸為圖示構(gòu)件的最后完工尺寸，否則應(yīng)另加說(shuō)明;

3)每一構(gòu)件至少應(yīng)有一個(gè)基準(zhǔn)，基準(zhǔn)的確定根據(jù)構(gòu)件在工程中的作用、位置和保證構(gòu)件性能的條件。圖樣或標(biāo)題欄內(nèi)的圖名應(yīng)能準(zhǔn)確表達(dá)圖樣、圖紙構(gòu)成的內(nèi)容，做到簡(jiǎn)練、明確。

5 深化設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制

深化設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制主要從內(nèi)部質(zhì)量和外部質(zhì)量的控制展開(kāi)。

控制內(nèi)部深化質(zhì)量，主要是如何減少深化文件的出錯(cuò)率。校對(duì)、審核把關(guān)是其中的一個(gè)辦法，選擇實(shí)用的深化軟件如Auto-CAD，Xsteel或Strucad，也是其中的一個(gè)辦法，但兩者均不是最根本的辦法。軟件不管如何先進(jìn)，畢竟只是用于反映人們所要表達(dá)的一種工具。所以根本的源頭是人，即深化人員自身的職業(yè)操守和作業(yè)能力，因此，提升深化人員全面的深化技能、減少筆誤，是提高深化文件內(nèi)部質(zhì)量的關(guān)鍵。

控制外部深化質(zhì)量，主要是檢查設(shè)計(jì)文件，避免因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤直接造成深化錯(cuò)誤，或因設(shè)計(jì)不周造成加工困難、運(yùn)輸不便、難以安裝等方面的難題。

6 深化設(shè)計(jì)應(yīng)注意的細(xì)節(jié)

6.1 材料

1)主要部位零、部件的材質(zhì)如節(jié)點(diǎn)板、連接板、加勁肋、牛腿等應(yīng)與主構(gòu)件的材質(zhì)一致;2)設(shè)計(jì)文件中，無(wú)法采購(gòu)或采購(gòu)周期超出限定時(shí)間范圍的材料，應(yīng)及時(shí)編寫(xiě)常用材料替換清單，提交設(shè)計(jì)單位復(fù)核、確認(rèn)。

6.2 構(gòu)件定位

1)檢查設(shè)計(jì)文件各平面、立面軸線尺寸、位置是否一致;

2)檢驗(yàn)跨間牛腿中心距與行車(chē)輪距是否一致;

3)明確柱底、柱頂及樓層面的結(jié)構(gòu)標(biāo)高，明確屋面梁排水坡度。

6.3 構(gòu)件分段

1)檢查設(shè)計(jì)文件中的構(gòu)件分段是否符合規(guī)范要求;

2)檢驗(yàn)構(gòu)件長(zhǎng)度及寬度，是否滿足運(yùn)輸條件;

3)檢驗(yàn)單根構(gòu)件重量，是否滿足加工環(huán)境的吊運(yùn)及翻身?xiàng)l件;

4)深化多層結(jié)構(gòu)時(shí)，須掌握現(xiàn)場(chǎng)塔吊的額定荷載信息，使單根構(gòu)件重量小于塔吊的額定荷載;

5)構(gòu)件需要分段或變更分段位置時(shí)，其節(jié)點(diǎn)詳圖由設(shè)計(jì)單位提供，也可由加工企業(yè)或運(yùn)輸方提出可行性書(shū)面方案，提交設(shè)計(jì)單位復(fù)核、確認(rèn)。

6.4 節(jié)點(diǎn)處理及其他

1)深化設(shè)計(jì)前應(yīng)審查設(shè)計(jì)文件是否提供齊全，是否合法有效;2)應(yīng)明確合同加工范圍，避免構(gòu)件多做或少做;3)加工詳圖應(yīng)具備可追溯性:構(gòu)件圖中應(yīng)注明所有零、部件的圖號(hào)，無(wú)需下料圖的應(yīng)注明“本頁(yè)無(wú)下料圖”，避免零、部件多做;零、部件詳圖中應(yīng)注明所屬構(gòu)件的圖號(hào);4)H型鋼屋面梁的下料圖中，宜標(biāo)識(shí)坡度及對(duì)角線，便于精確加工和有效檢驗(yàn);5)復(fù)核錨栓露出柱腳的有效長(zhǎng)度;6)基礎(chǔ)設(shè)有二次澆灌層，檢查柱底是否設(shè)有固定支座或固定墊片及螺母;7)柱底設(shè)有抗剪鍵，檢查二次澆灌層的厚度是否大于抗剪鍵的長(zhǎng)度;若小于抗剪鍵的長(zhǎng)度，提醒設(shè)計(jì)單位基礎(chǔ)頂面應(yīng)設(shè)置預(yù)留孔;復(fù)核抗剪鍵是否與固定墊板相碰;8)柱上的系桿設(shè)置位置應(yīng)繞開(kāi)天溝下水管;不可避免時(shí)，應(yīng)留設(shè)一定尺寸的下水管彎頭空間;9)柱、梁的翼緣處設(shè)有不等厚節(jié)點(diǎn)板;10)不銹鋼天溝托帶表面宜采用鍍鋅，其內(nèi)邊凈尺寸應(yīng)比天溝外包尺寸大10mm～15mm;11)天溝的加工長(zhǎng)度宜按建筑開(kāi)間排料;12)墻面設(shè)有通窗，檢驗(yàn)墻梁與墻托、拉條之間的連接方式，連接方式以不阻礙通窗的安裝為宜;墻面或屋面設(shè)有內(nèi)襯板，應(yīng)留有一定的板厚空間，并注意此處角隅撐的連接方式;13)樓層鋪設(shè)壓型鋼板的，焊釘須現(xiàn)場(chǎng)施焊;樓層是現(xiàn)澆混凝土的，檢查是否有焊釘，若有，宜在工廠施焊，并注明有焊釘一側(cè)的構(gòu)件表面不噴涂油漆;預(yù)埋件、構(gòu)件間的拼接面及有混凝土包裹部位處，均不噴涂油漆;14)鋼板及型鋼的拼接須按規(guī)范進(jìn)行;連接板、加勁肋的設(shè)置位置應(yīng)繞開(kāi)鋼板或型鋼的對(duì)接焊縫，嚴(yán)禁在焊縫處施焊。

7 心得

從“精益管理”的范疇來(lái)講，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)是必要又增值的活動(dòng)，其價(jià)值流的主要體現(xiàn)是“提高加工效率”和“減少因設(shè)計(jì)問(wèn)題產(chǎn)生的浪費(fèi)”，由于深化設(shè)計(jì)內(nèi)在產(chǎn)生的價(jià)值比較隱蔽，所以應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。本人認(rèn)為，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)要入門(mén)是比較快的，但體現(xiàn)深化設(shè)計(jì)人員技術(shù)能力的高低，主要還是對(duì)細(xì)節(jié)的多重考慮，確保施工可操作性，使得鋼結(jié)構(gòu)工程各階段的工作順利進(jìn)行。

［1］ 中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制圖深度和表示方法［Z］.2004.

［2］ 陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理［M］.北京:科學(xué)出版社，1998.

［3］ 中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì).建筑鋼結(jié)構(gòu)施工手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2002.