浅谈建筑钢结构详图深化设计与管理方法

韩 熹

(福州TDS钢结构技术有限公司， 福建 福州 350008)

0 引言

钢结构在我国国民经济建设的应用范围很广，它在房屋建筑、地下建筑、桥梁、塔桅、海洋平台、港口建筑、矿山建筑、水工建筑、囤仓建筑、气柜球罐和容器管道中都得到广泛应用；其中钢结构建筑工程是近几年我国建筑行业中蓬勃发展的一个绿色环保行业，是推动传统建筑行业向高新技术发展的重要力量。

1 钢结构建筑工程的特性

钢结构材料强度高，塑性和韧性好，材质均匀，制造简便。钢结构构件绝大部分可以实行工厂化生产现场安装，施工周期短，大大缩短投资资金的占有周期。钢结构材料具有很高的再循环价值，施工时既不需要耗费大量的木材、钢模板和水，也不会产生强的噪音与空气污染等环境问题，只要通过正确的钢结构设计，由型钢（含钢板）和高强钢丝等组合连接（焊接、高强螺栓）而成的钢结构骨架，具有绿色建筑的节材特质。

2 钢结构详图深化设计的重要性

目前国内建筑钢结构设计采用了与国际接轨的设计分段模式，分两个阶段设计：先是钢结构设计，然后是钢结构详图深化设计。钢结构设计图由具有设计资质的建筑设计单位完成，设计图的内容和深度满足编制钢结构详图深化设计的要求。一般建筑设计单位提供的钢结构设计图，不能直接用来加工制作钢结构构件，钢结构详图深化设计是钢结构设计图转化为钢结构产品的必要环节，是连接原设计方、加工厂、项目部、物资采购等相关部门的重要纽带，已成为钢结构建筑工程中不可或缺的一部分，体现了其至关重要的价值。钢结构详图深化设计图(即加工制作图)，是根据钢结构设计图，充分考虑每一钢材构件间的相互连接而编制，图纸包含组成结构构件的每个零件的标准细部尺寸、材质要求、加工精度、工艺流程要求、焊缝质量等级等内容的详细放样图。钢结构详图深化设计图还需要考虑运输和安装能力确定构件的分段和拼装节点。钢结构详图深化设计图又称加工图或放样图，图纸深度须满足车间直接制造及现场安装的要求。随着详图设计的工作范围逐步扩大，除了要为加工厂提供详图制作，还要为物资采购部门提供材料报表、螺栓报表进行采购；与此同时还需协助工厂备料及辅助编制工程进度计划。钢结构详图深化设计要求详图设计人员必需熟读设计图纸，把设计图上平面表现的各种线条转化为空间的立体结构。其次要考虑加工工艺，节点放样尺寸、杆件装配、加工余量、焊接控制等因素，根据设计图纸以及发包文件中所规定的规范、标准和要求进行详图深化设计。钢结构详图深化设计图是最后沟通设计人员与施工人员的设计详图，是钢构件加工和施工过程等工作的详细指导书。这中间一旦某个环节出了差错，就可能造成钢构件无法安装或者安装错误，会给钢结构建筑工程的工期和安全造成不良后果。

由此可见，钢结构详图深化设计是钢结构建筑工程中很重要的一个环节，其重要性并不低于钢结构设计。

3 钢结构详图深化设计方法

3.1 钢结构详图深化设计工具

之前，钢结构详图深化设计使用的是AutoCAD等二维平面软件，需要设计人员和施工人员根据设计图来想象建筑的空间形式，稍有不慎就容易出错，有可能造成施工现场安装构件时发生构件碰撞或无法连接的情况，拖延了工程的进度及影响了工程的质量。近年来，随着STRUCAD,XSTEEL等三维详图设计软件在实际工程中的运用和发展，可以让建筑结构实物空间体现，能够充分发挥其直观、准确、仿真的优势，消除安装构件时存在碰撞或无法安装等的隐患，解决了以往手工和AutoCAD等二维设计软件绘图所存在的问题，是以往单纯使用AutoCAD等二维设计软件做深化设计所不能比拟的。

但是三维详图设计软件也存在一些缺陷，因此有时可采用三维详图设计软件与AutoCAD结合运用的优化方案。例如目前钢结构详图深化设计中，较多使用的是 XSTEEL软件，而该软件在曲线形式杆件的转化方面，尤其是曲线的平滑度方面存在着一些不足。如果直接用 XSTEEL转化平面钢拱梁，就可能在尺寸精度上产生误差。为了克服XSTEEL的缺点，我们可以先在AutoCAD内放样，将放样尺寸导入XSTEEL软件内，然后用AutoCAD内的一些关键点控制XSTEEL构件的放样尺寸及外观。在平面钢拱梁准确放样的基础上，使得两个软件的优势充分结合，进一步减小或避免尺寸误差。这种钢结构详图深化设计方法既忠于原设计的意图又为工厂加工及现场安装提供可靠数据，提高了构件转化的准确度，为工厂顺利加工提供有力条件，为现场安装提供了准确的安装图纸，更好的满足了钢结构建筑工程的加工及现场安装的需要。

3.2 钢结构详图深化设计过程

（1）熟悉设计图纸及设计交底工作

建模的设计人员在接收建模任务时，需保证以下设计资料齐全：原设计图纸或其他与原设计图纸性质等同的文件，以及建筑设计图纸，项目负责人的项目交底文件，编号系统文件，工期进度表，文件控制规定。

建模的设计人员要熟悉结构和建筑图纸，掌握设计图纸的内容，对于设计图纸上有疑问、矛盾之处，在设计交底会议上及时与设计人员沟通，或通过邮件等方式及时与设计单位联系进行修正。

（2）使用钢结构详图深化设计软件进行建模

建模的设计人员按照工期计划，合理划分建模区域及安排进度。以下以使用STRUCAD三维详图深化设计软件为例进行建模：起始建模时，首先要输入工程的相关信息，将各种类型构件设置不同状态，颜色等级，方便构件过滤。其次开始添加轴网、新截面新材质，且新添加的截面型材须符合标准。然后开始地基基础及梁柱建模，屋面水平和竖向支撑、檩条等构件的实体建模，要及时录入构件的属性参数。建模过程中，若发现构件及节点有疑问之处要通过邮件等方式，及时与设计单位取得联系而后进行协商解决或修正。建模过程中的每个阶段后期，都要进行碰撞检查校核，及生成材料表比对材质规格等信息是否正确。最后要对模型进行分区编号，每种构件的编号都要有条不紊的设定及注意各需预留一些编号范围，以防之后有添加同种的新构件。STRUCAD详图深化设计软件可以另外生成STRUWALK模型，它可以根据构件之前设置的参数属性来过滤构件，以达到更好的校核效果。在建模的不同阶段还可以对构件设定不同的状态码及选定匹配的颜色，以便通过STRUWALK来直观的检查进度。

如果是单机建模，分区之间的搭接之处要及时了解对方信息以及时更新补充模型，防止造成不必要的节点设计重复或错误。如果是多人联机建模，每个分区的模型要及时更新录入，每个分区的节点保存命名要有所区别，以防节点被不同区的不同节点替代。每个分区单机模型及总模型要及时备份，以防模型节点出错或模型无法运行时可以替代使用，以减少工程设计进度损失。

（3）模型审核

模型审核是控制钢结构详图质量的有效措施，包括自审和专审。首先由建模的设计人员进行自审，然后由负责工程的审核工程师进行专审。最后当模型建完时，需要保证原设计图的所有信息没有遗漏。自审模型，可以通过材料清单检查材质等级及构件编号、通过螺栓清单复核螺栓等级及长度等进行审核。专审模型，需对模型的构件定位及编号、截面型材，节点等进行全面系统的审核。最后由负责工程的审核工程师根据审核情况书面提出审核修意见，建模的设计人员针对审核工程师提出的问题逐一做出修改，完善模型。

（4）模型出图

在确保模型完整、正确的基础上，设置好图框及材料表样式，准备出图。首先绘制安装布置图，一般包括基础螺栓布置图、平面布置图、立面图、剖面图。平面布置图体现了各个构件之间的平面位置，立面图、剖面图反映了各构件之间相互位置关系，安装布置图上的节点详图体现了施工现场的构件连接方式。绘制安装布置图就是再一次对原设计图中的构件定位等进行核对，是确保图纸准确的有效措施之一。其次绘制构件图，体现各零件之间的位置关系及连接方式。然后是绘制零件图，体现零件的具体形状、尺寸大小等信息。最后当所有图纸完成后，提供构件表和目录等清单。

3.3 钢结构详图深化设计过程质量控制

为保证钢结构详图深化设计的进度和质量，可以在详图深化设计的建筑建模、模型审核、出图审核三个环节设置控制点，设立岗位责任制。各控制点在建筑建模、模型审核、出图审核过程中，都要严格执行建筑钢结构详图深化设计的相关设计规范及制图标准等技术要求。模型审核工作完成后，模型审核人应将详图设计人员在建筑建模中出现的相关问题反馈给详图设计人员。详图设计人员应按照模型审核人的意见使用设计软件逐一修改完善建筑模型，而后再根据修改完善后的建筑模型出图，并对详图图纸进行必要的编辑。最后出图审核人再对模型和图纸进行最终复审，将审核修改意见反馈给模型审核人与建模的详图设计人员，由详图设计人员对模型和图纸进行最终的修改和完善。这样经过几级审核无误后，详图设计人员才能把详图图纸和建筑模型打包发送给建设单位和设计单位进行审核。

在使用三维详图软件进行详图深化设计时，我们经常把重心放在模型搭建的质量上，往往忽视图纸的质量。习惯性认为模型没有任何错误，图纸相应也会很好。其实不然，如果图纸中漏掉零件标记，构件标记，焊缝错误，组装尺寸不全，说明不够详尽，加工厂是无法将其快速、准确、保质保量的制作出来的。对于一些具有特殊要求的构件，还要在材料表中特别说明。

3.4 钢结构详图深化设计应考虑的一些问题

（1）焊缝不仅要满足构造要求，而且要保证最小长度。

（2）需从构造上满足结构整体及局部要求。例如：一个较长的梁，连接件相距较远，故适当加一些构造加劲，使梁在运输时不变形。

（3）考虑安装的要求，在绘制构件详图时，要设置定位连接件及定位螺栓。间距按规范设置。

（4）对于桁架式构件，放大样时应采用 1：1的比例，同时，应满足图纸所标注的尺寸。

在钢结构详图深化设计中，详图设计人员不只是简单、轻松地照搬照抄设计图纸，还要熟悉钢结构设计规范及钢结构构造要求，这样设计出来的连接形式、节点作法才能符合设计模型的计算假定，符合有关规范的要求。只有将理论运用于实际工作中，才能更好更准确的完成钢结构详图设计。

4 钢结构详图设计管理

4.1 工程编号管理

对于工程中使用的构件编号，要根据整体工程综合考虑，项目编号管理包括零件、构件编号系统、图纸编号系统、报告编号系统。例如构件编号中要设定零件前缀、构件前缀、构件名称等内容。无论在国内工程还是国外工程中，详图中的编号设置都应全面、明确、具体。由于工程项目具有唯一性、多样性等特点，编号系统必须根据各个项目的不同结构形式及特点进行编制，不能统一。在工程管理中设置编号系统至关重要。如果一个工程由多个子项组成，科学的控制和指派构件编号，能够使加工厂便于按照工期进度制定切实可行的加工计划，能够让我们合理安排打包方案及构件运输计划，能够使我们查找和清点构件变得更加容易。在安装过程中，同一区域的构件可以堆放在指定范围内，这样有助于提高作业效率，降低成本。

4.2 工期控制管理

钢结构详图深化设计要根据现场安装方案及建设单位工期要求，对深化设计的工期做出合理安排。单位内部要制作好相应的工程进度表格，每周都要记录工程完成的进度，以适时调整工作任务安排。一般最好要预留一些弹性的缓冲时间，以防有突发状况而耽误了工程工期。

4.3 文档控制管理

在国外工程中，外方的文档控制工作很严谨，专人负责，流程清晰，文档分类详尽。我们应向国外工程学习，并结合国内工程特点进行文档控制工作。在接收原设计单位提供的图纸时，蓝图需要加盖设计院出图章及设计人员资质章。所有文件由文档控制员通过正式公共邮箱发出或接收邮件。各工程项目要使用不同的邮件编号，并使用统一格式。收发邮件要有记录单。文控资料中明确出抄送的相关部门，文件有记录可寻。在工程过程中及结束时，这些过程中控制的技术资料及来往信函在工程结算、决算及索赔方面起着重要作用。同时也是工程风险控制及合同管理的有效措施。在单位内部传递文件时使用网络FTP平台，方便了与各个部门之间的资料传递，提高了工作效率。

5 结束语

综上所述，通过对一般工程钢结构详图深化设计方法、设计过程及管理的介绍，总结了钢结构详图设计中需要完成的工作内容及重点。本人从近十年钢结构详图深化设计工作的过程中体会到：钢结构详图深化设计人员必须做到细心和有责任心，需要熟悉并掌握有关钢结构的相关设计规范，还应多深入钢结构建筑工程施工现场了解根据设计图纸完成的实际工程情况，每完成一个钢结构建筑工程都要认真进行经验总结，才能不断提高本专业技术水平。