淺談鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

王士林 杜豪

摘要：因鋼結(jié)構(gòu)工程自身的特點(diǎn)需要，其所有構(gòu)件均需在工廠內(nèi)制作、加工完成，不像傳統(tǒng)的混凝土工程那樣可以在項(xiàng)目現(xiàn)場支模、澆筑。所以鋼結(jié)構(gòu)工程施工前應(yīng)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，將相關(guān)圖紙深化完成后用于指導(dǎo)后期加工及安裝。而鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工圖到制造廠和施工現(xiàn)場實(shí)體結(jié)構(gòu)的橋梁和紐帶，也是提高鋼結(jié)構(gòu)工程品質(zhì)的關(guān)鍵過程。本文主要對鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)進(jìn)行了簡單的探討，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);深化設(shè)計(jì);策略

引言

鋼結(jié)構(gòu)工程深化設(shè)計(jì)需貫徹執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，做到安全適用、確保質(zhì)量、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。同時鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮每個工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工廠制造能力、構(gòu)件運(yùn)輸能力、現(xiàn)場安裝能力和施工工藝技術(shù)要求等內(nèi)容，做到精益設(shè)計(jì)、便捷施工和經(jīng)濟(jì)效益最大化。

1、鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

1.1、設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多復(fù)雜

近些年，我國建筑工程的發(fā)展逐步傾向于功能更多元、空間更大、居住更舒適的方向，這就對建筑配套的各項(xiàng)設(shè)備提出了更高、更多的要求，因此項(xiàng)目涉及內(nèi)容也越來越多、覆蓋的范圍也越來越廣，包括了建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、暖通等方面。但各個設(shè)計(jì)內(nèi)容之間又存在著千絲萬縷的關(guān)系，需要合理安排使其協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，才能夠最大程度地發(fā)揮其預(yù)期功能。

1.2、不同工種構(gòu)件的碰撞

如上文所述，鋼結(jié)構(gòu)建筑所涉及到的設(shè)計(jì)內(nèi)容十分復(fù)雜，同時其設(shè)計(jì)工作也較為獨(dú)立，大多采用不同的設(shè)計(jì)媒介同步進(jìn)行，這就會導(dǎo)致在不同工種的設(shè)計(jì)方案中很容易出現(xiàn)構(gòu)件空間位置的碰撞。具體來說，建筑設(shè)計(jì)其主要目的是優(yōu)化建筑各層的規(guī)劃與布置，并依照甲方要求完成建筑物造型的設(shè)計(jì)，并生成三維模型以供展示，其主要采用的設(shè)計(jì)平臺為CAD、3DsMax等軟件;而建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容則主要包括了各承重構(gòu)件的尺寸、材料、位置等，并基于此分析結(jié)構(gòu)內(nèi)部各位置的應(yīng)力水平，驗(yàn)算其強(qiáng)度、變形、穩(wěn)定等指標(biāo)是否滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，該過程主要采用PKPM等軟件進(jìn)行計(jì)算;而對于建設(shè)項(xiàng)目整體的經(jīng)濟(jì)效益、施工組織、工程量，則主要由預(yù)算設(shè)計(jì)來完成，其主要采用廣聯(lián)達(dá)、LEED等。

1.3、未考慮實(shí)際施工中的偏差問題

鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工可大致歸為工廠預(yù)制、現(xiàn)場拼接兩個大的部分，實(shí)踐表明決定建筑質(zhì)量的關(guān)鍵在于拼接環(huán)節(jié)的人工作業(yè)。為了便于運(yùn)輸、裝配，鋼結(jié)構(gòu)建筑的預(yù)制構(gòu)件大多尺寸較小且數(shù)量繁多，但構(gòu)件在轉(zhuǎn)運(yùn)、吊裝、焊接等階段往往會受到外界作用而發(fā)生材料變形或位置偏移。雖然這些誤差較小，但由于構(gòu)件數(shù)量較多，經(jīng)過大量的累積便會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體出現(xiàn)不可忽略的偏差。

2、鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

2.1、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格注意以下要點(diǎn)：（1）平面和空間的設(shè)計(jì)上，利用統(tǒng)一模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化接口來完成;（2）剖面設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合最終所需要達(dá)到的功能要求，綜合全部因素和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確定主體結(jié)構(gòu)、設(shè)備管線、層高和凈高尺寸;（3）在各個構(gòu)件生產(chǎn)和裝配前提下，綜合主體結(jié)構(gòu)層間變形、密封材料變形能力、施工誤差、溫差變形等各個設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要點(diǎn)，保持構(gòu)件尺寸、安裝位置的公差協(xié)調(diào)。

隨著信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中就融合了信息技術(shù)，這種新型的設(shè)計(jì)理念，要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中遵循一體化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。由于鋼結(jié)構(gòu)建筑中包含了結(jié)構(gòu)、給水、排水、燃?xì)夂凸┡仍O(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)人員在總體的設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)保持不同專業(yè)之間的協(xié)調(diào)性，使得鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)更具完整性和協(xié)同性的特點(diǎn)。為保證信息化設(shè)計(jì)目標(biāo)的完全實(shí)現(xiàn)，整個設(shè)計(jì)工作要嚴(yán)格做好全過程的信息化管理，在條件允許的情況下，工程企業(yè)應(yīng)建立完善可行的構(gòu)件生產(chǎn)管理系統(tǒng)和構(gòu)件生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工作中，可以直接從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取相應(yīng)的構(gòu)件信息來開展規(guī)范化設(shè)計(jì)[2]。一體化設(shè)計(jì)下，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工和運(yùn)維階段的一切工作開展，完全可以實(shí)現(xiàn)信息共享，鋼結(jié)構(gòu)施工建設(shè)的全過程中，動態(tài)化追溯、數(shù)字化管理更為便捷。

2.2、連接件的設(shè)計(jì)和承載力的計(jì)算

在鋼結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樯婕安煌瑯?gòu)件的安裝，在結(jié)構(gòu)施工中要注意連接件的設(shè)計(jì)。首先，在連接件設(shè)計(jì)中，為提升總體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，最好減少臨時支撐預(yù)埋件和固定連接件的預(yù)埋吊件設(shè)置，在不得不使用的情況下，需遵守標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)要求。連接件制作、運(yùn)輸和安裝中，專業(yè)人員需詳細(xì)了解預(yù)制件的演算，在精確計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行各個細(xì)節(jié)的優(yōu)化。其次，加強(qiáng)預(yù)制構(gòu)件承載力的檢驗(yàn)，使得這些連接件可以在鋼結(jié)構(gòu)中發(fā)揮其連接作用，即使在地震作用力下，整體結(jié)構(gòu)依舊可以保持完整性。最后，加強(qiáng)對預(yù)制構(gòu)件裂縫、變形、承載力的計(jì)算和檢驗(yàn)，做好耐久性優(yōu)化。

2.3、鋼結(jié)構(gòu)接地防雷設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)建筑中配備有多種的電氣設(shè)備和設(shè)施，在高強(qiáng)度的雷電作用下，這些電氣設(shè)備設(shè)施可能遭遇雷電侵襲，增大電氣設(shè)備的使用風(fēng)險(xiǎn)，因此，任何的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，都不可忽視防雷接地設(shè)計(jì)。在開展防雷接地設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)所處地區(qū)的氣候特點(diǎn)來開展有針對性的設(shè)計(jì)。

2.4、鋼結(jié)構(gòu)的屋面防水設(shè)計(jì)要求

鋼結(jié)構(gòu)建筑的屋面防水設(shè)計(jì)也極為重要，如果屋面的防水性能不夠，水分向建筑結(jié)構(gòu)中的滲入可能會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)被破壞。鋼結(jié)構(gòu)建筑的屋面防水設(shè)計(jì)要求較高，在設(shè)計(jì)工作進(jìn)行時，應(yīng)遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提升屋面防水等級和性能，避免屋面防水設(shè)計(jì)不當(dāng)所引起的屋面漏水和滲水。設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的建筑特點(diǎn)、屋面類型，建立高性能的屋面防水系統(tǒng)。

2.5、鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)要求

在現(xiàn)階段的各類建筑中，人們對建筑防火等級提出了越來越高的要求。因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中，同樣要加強(qiáng)防火設(shè)計(jì)。不同使用條件下的鋼結(jié)構(gòu)建筑，也有著不同的防火等級和防火設(shè)計(jì)要求，比如，配電站和變電站的防火等級相對較高。鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)總體上應(yīng)遵守以下要點(diǎn)：（1）外墻裝飾材料選用巖面夾芯板或者水泥纖維板等材料，因?yàn)檫@些材料的防火性能相對較好;（2）室內(nèi)裝飾裝修方面，盡可能采用A級不燃無機(jī)涂料或者其他防火性能好的材料;（3）主要受力構(gòu)件需涂防火涂料、包裹耐火材料。

2.6、鋼結(jié)構(gòu)建筑平面設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)兼顧美觀性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和安全性要求。首先，在平面設(shè)計(jì)中，對于豎向承重構(gòu)件最后成列布設(shè)，且每個部位要對齊，各個構(gòu)件尺寸應(yīng)以結(jié)構(gòu)受力情況和特點(diǎn)、預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)要求為基準(zhǔn)[4]。其次，在立面和外墻的設(shè)計(jì)方面，應(yīng)采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化對策，達(dá)到立面多樣性、結(jié)構(gòu)美觀性和經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。

結(jié)束語

總而言之，從事深化設(shè)計(jì)的工程師在深化設(shè)計(jì)工程中起到非常重要的作用，但國內(nèi)建筑工程施工現(xiàn)場專業(yè)人員職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中沒有進(jìn)行明確規(guī)定。項(xiàng)目實(shí)施過程中，他們除了承擔(dān)深化設(shè)計(jì)作業(yè)，還要承擔(dān)施工單位與設(shè)計(jì)單位、總包與分包、施工現(xiàn)場與制造廠、各專業(yè)之間等設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)工作，專業(yè)能力和管理能力要求較高，不僅要求其具有基本的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和深化設(shè)計(jì)軟件操作能力，還應(yīng)有建筑材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接設(shè)計(jì)、制造和安裝工藝、其他專業(yè)技術(shù)等專業(yè)能力。

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