浅述钢结构深化设计

王文英

0 引言

基于钢结构建筑简洁明快、形式多样、施工周期短、综合造价低的特点，已经被许多行业人士所肯定，直至2006年，中国已成为世界上最大的产钢国和用钢国，借着资源的优势以及需用量的增加，近十余年来，国内钢结构行业的发展日新月异。现代化钢结构建筑逐步代替传统的钢筋混凝土建筑，已成为新世纪建筑发展的主导方向。中国成功申办2008年奥运会，关键体现于“绿色奥运”，“绿色”则反映在北京的总体环境，以及拥有许多大型的钢结构奥运场馆，因此，钢结构是“绿色奥运”的内在需求，因为钢结构在制作、使用过程中无污染、可再生、节能和安全，符合了“绿色”的内涵。

在轻型钢结构建筑领域里，竞争日趋激烈，各企业不仅从建筑的结构外观、工程造价、施工周期等涉及的设计、价格、进度方面的差异化模式中体现竞争优势外，还利用钢结构深化设计平台，来反映加工、工艺等方面的技术保证，打造企业各阶段的综合实力。

深化设计又称详图设计，或加工详图，是钢结构加工前不可或缺的工作之一，是衔接设计和加工之间的桥梁，通过对设计文件的细化、补充和量化，绘制成构件、部件、零件等不同层次的图纸单元，供工厂制作和现场安装。随着钢结构加工企业的不断增多，目前的深化设计人才量已经远远不能满足加工企业日益发展的需求量，好的深化设计人员不易求，也不易培养，人们已经从“深化设计仅是抄抄蓝图”狭隘的框框中摆脱出来，更多的则是考虑如何结合企业自身的加工条件和施工习惯，在满足结构设计的条件下，编制出一套既符合企业发展需要又具有企业自身特点的深化设计标准，实现“便于制作”“便于运输”“便于安装”，从而提高经济效益。

1 深化设计的源来

20世纪50年代初期，学习前苏联建设经验，在建筑钢结构工程设计中，将施工设计明确划分为钢结构设计图及钢结构详图两个阶段。前者由设计单位编制，后者以前者为依据，由钢结构加工厂深化编制完成，并直接作为加工与安装的依据。长期的建设经验表明，两个阶段出图做法分工合理，有利于保证工程质量并方便施工，因而1983年颁布的GBJ 205-83钢结构施工验收规范明确对钢结构施工设计的两个阶段出图做法予以肯定，并分别定义为设计图及施工详图。

2 深化设计人员的工作要求和内容

2.1 工作要求

深化设计工作主要是将设计文件转换成加工和安装文件，在各个钢结构加工企业中，由于规模、流程、设备及人员素质等方面的差异，其深化文件的体现内容及表达深度也有所不同，但有一个共同点，就是加工详图一定要结合工厂和现场的实际条件，让一线工人能够一目了然，便于操作。所以，深化设计作为一门基本功，则需要技术人员掌握更多有关制作流程、加工工艺、施工安装等方面的知识。

2.2 工作内容

一项钢结构工程的深化设计内容主要包括:

1)图纸目录;2)深化设计总说明;3)构件安装布置图(或总装图);4)通用节点焊接工艺图;5)构件图、部件图、零件图;6)物料清单(构件/零件清单)。

3 深化设计前的准备工作

3.1 深化设计评估

1)进度评估。加工详图的编制工作琐细、费工，所以有一定的设计周期，深化前应收集相关信息，如构件加工时间、进场时间、吊装计划及竣工时间，评估深化需用时间是否满足工程进展需要，前提以不影响加工和安装进度为宜。

2)能力评估。评估现有深化人员的工作分量及能力，判断深化人员有无能力接收如重钢、空间桁架等项目的深化任务。

3.2 钢结构图纸会审

钢结构图纸会审是工程开工前的关键工作，是全面解决设计问题、做到工程相关方协调统一的主要途径，深化设计人员应在会审前找出设计问题，在会审中及时解决，避免在深化过程中口头联系或频繁的书面确认。

4 设计要点

4.1 工作内容的要点

1)深化设计人员应以认真、负责、仔细的态度做好每一页加工详图;2)深化设计人员须读懂设计文件中每一项内容，发现问题，及时与设计单位协商解决;3)钢结构深化设计总说明，应包括设计依据、制作安装说明、构件材质要求的一般原则、表面处理要求及油漆种类、焊接要求等内容;4)构件有分段，需提供总装图。总装图应包含工厂生产的分段构件在现场拼装的一切控制性数据;5)构件图应包含工程现场拼装信息和在工厂验收检验中所需的全部数据信息、安装位置的相对具体关系、构件的安装方向、材料表等，对特殊焊接点应注明焊接要求;6)构件安装布置图应包括柱、梁等主要构件位置分布，构件编号应与构件图的构件编号保持一致;7)材料表上应注明构件和零件的编号、规格、材质、数量、单重、总重等内容。

4.2 图纸表达的要点

1)深化设计过程中，要领会设计意图，准确把握各构件外形及尺寸;

2)标注尺寸为图示构件的最后完工尺寸，否则应另加说明;

3)每一构件至少应有一个基准，基准的确定根据构件在工程中的作用、位置和保证构件性能的条件。图样或标题栏内的图名应能准确表达图样、图纸构成的内容，做到简练、明确。

5 深化设计的质量控制

深化设计的质量控制主要从内部质量和外部质量的控制展开。

控制内部深化质量，主要是如何减少深化文件的出错率。校对、审核把关是其中的一个办法，选择实用的深化软件如Auto-CAD，Xsteel或Strucad，也是其中的一个办法，但两者均不是最根本的办法。软件不管如何先进，毕竟只是用于反映人们所要表达的一种工具。所以根本的源头是人，即深化人员自身的职业操守和作业能力，因此，提升深化人员全面的深化技能、减少笔误，是提高深化文件内部质量的关键。

控制外部深化质量，主要是检查设计文件，避免因设计错误直接造成深化错误，或因设计不周造成加工困难、运输不便、难以安装等方面的难题。

6 深化设计应注意的细节

6.1 材料

1)主要部位零、部件的材质如节点板、连接板、加劲肋、牛腿等应与主构件的材质一致;2)设计文件中，无法采购或采购周期超出限定时间范围的材料，应及时编写常用材料替换清单，提交设计单位复核、确认。

6.2 构件定位

1)检查设计文件各平面、立面轴线尺寸、位置是否一致;

2)检验跨间牛腿中心距与行车轮距是否一致;

3)明确柱底、柱顶及楼层面的结构标高，明确屋面梁排水坡度。

6.3 构件分段

1)检查设计文件中的构件分段是否符合规范要求;

2)检验构件长度及宽度，是否满足运输条件;

3)检验单根构件重量，是否满足加工环境的吊运及翻身条件;

4)深化多层结构时，须掌握现场塔吊的额定荷载信息，使单根构件重量小于塔吊的额定荷载;

5)构件需要分段或变更分段位置时，其节点详图由设计单位提供，也可由加工企业或运输方提出可行性书面方案，提交设计单位复核、确认。

6.4 节点处理及其他

1)深化设计前应审查设计文件是否提供齐全，是否合法有效;2)应明确合同加工范围，避免构件多做或少做;3)加工详图应具备可追溯性:构件图中应注明所有零、部件的图号，无需下料图的应注明“本页无下料图”，避免零、部件多做;零、部件详图中应注明所属构件的图号;4)H型钢屋面梁的下料图中，宜标识坡度及对角线，便于精确加工和有效检验;5)复核锚栓露出柱脚的有效长度;6)基础设有二次浇灌层，检查柱底是否设有固定支座或固定垫片及螺母;7)柱底设有抗剪键，检查二次浇灌层的厚度是否大于抗剪键的长度;若小于抗剪键的长度，提醒设计单位基础顶面应设置预留孔;复核抗剪键是否与固定垫板相碰;8)柱上的系杆设置位置应绕开天沟下水管;不可避免时，应留设一定尺寸的下水管弯头空间;9)柱、梁的翼缘处设有不等厚节点板;10)不锈钢天沟托带表面宜采用镀锌，其内边净尺寸应比天沟外包尺寸大10mm～15mm;11)天沟的加工长度宜按建筑开间排料;12)墙面设有通窗，检验墙梁与墙托、拉条之间的连接方式，连接方式以不阻碍通窗的安装为宜;墙面或屋面设有内衬板，应留有一定的板厚空间，并注意此处角隅撑的连接方式;13)楼层铺设压型钢板的，焊钉须现场施焊;楼层是现浇混凝土的，检查是否有焊钉，若有，宜在工厂施焊，并注明有焊钉一侧的构件表面不喷涂油漆;预埋件、构件间的拼接面及有混凝土包裹部位处，均不喷涂油漆;14)钢板及型钢的拼接须按规范进行;连接板、加劲肋的设置位置应绕开钢板或型钢的对接焊缝，严禁在焊缝处施焊。

7 心得

从“精益管理”的范畴来讲，钢结构深化设计是必要又增值的活动，其价值流的主要体现是“提高加工效率”和“减少因设计问题产生的浪费”，由于深化设计内在产生的价值比较隐蔽，所以应当引起足够的重视。本人认为，钢结构深化设计要入门是比较快的，但体现深化设计人员技术能力的高低，主要还是对细节的多重考虑，确保施工可操作性，使得钢结构工程各阶段的工作顺利进行。

［1］ 中国建筑标准设计研究院.钢结构设计制图深度和表示方法［Z］.2004.

［2］ 陈绍蕃.钢结构设计原理［M］.北京:科学出版社，1998.

［3］ 中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册［M］.北京:中国计划出版社，2002.