浅谈钢结构深化设计注意事项

王士林 杜豪

摘要：因钢结构工程自身的特点需要，其所有构件均需在工厂内制作、加工完成，不像传统的混凝土工程那樣可以在项目现场支模、浇筑。所以钢结构工程施工前应进行深化设计，将相关图纸深化完成后用于指导后期加工及安装。而钢结构深化设计是实现设计施工图到制造厂和施工现场实体结构的桥梁和纽带，也是提高钢结构工程品质的关键过程。本文主要对钢结构深化设计注意事项进行了简单的探讨，以期能够为相关人员提供参考。

关键词：钢结构;深化设计;策略

引言

钢结构工程深化设计需贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、确保质量、技术先进、经济合理。同时钢结构深化设计应综合考虑每个工程结构特点、工厂制造能力、构件运输能力、现场安装能力和施工工艺技术要求等内容，做到精益设计、便捷施工和经济效益最大化。

1、钢结构深化设计现状

1.1、设计内容繁多复杂

近些年，我国建筑工程的发展逐步倾向于功能更多元、空间更大、居住更舒适的方向，这就对建筑配套的各项设备提出了更高、更多的要求，因此项目涉及内容也越来越多、覆盖的范围也越来越广，包括了建筑、结构、电气、暖通等方面。但各个设计内容之间又存在着千丝万缕的关系，需要合理安排使其协调运转，才能够最大程度地发挥其预期功能。

1.2、不同工种构件的碰撞

如上文所述，钢结构建筑所涉及到的设计内容十分复杂，同时其设计工作也较为独立，大多采用不同的设计媒介同步进行，这就会导致在不同工种的设计方案中很容易出现构件空间位置的碰撞。具体来说，建筑设计其主要目的是优化建筑各层的规划与布置，并依照甲方要求完成建筑物造型的设计，并生成三维模型以供展示，其主要采用的设计平台为CAD、3DsMax等软件;而建筑结构的设计内容则主要包括了各承重构件的尺寸、材料、位置等，并基于此分析结构内部各位置的应力水平，验算其强度、变形、稳定等指标是否满足相应的标准，该过程主要采用PKPM等软件进行计算;而对于建设项目整体的经济效益、施工组织、工程量，则主要由预算设计来完成，其主要采用广联达、LEED等。

1.3、未考虑实际施工中的偏差问题

钢结构建筑的施工可大致归为工厂预制、现场拼接两个大的部分，实践表明决定建筑质量的关键在于拼接环节的人工作业。为了便于运输、装配，钢结构建筑的预制构件大多尺寸较小且数量繁多，但构件在转运、吊装、焊接等阶段往往会受到外界作用而发生材料变形或位置偏移。虽然这些误差较小，但由于构件数量较多，经过大量的累积便会导致结构整体出现不可忽略的偏差。

2、钢结构深化设计注意事项

2.1、结构标准化设计

结构标准化设计中应严格注意以下要点：（1）平面和空间的设计上，利用统一模块化和标准化接口来完成;（2）剖面设计上，设计人员应结合最终所需要达到的功能要求，综合全部因素和设计标准，确定主体结构、设备管线、层高和净高尺寸;（3）在各个构件生产和装配前提下，综合主体结构层间变形、密封材料变形能力、施工误差、温差变形等各个设计标准和要点，保持构件尺寸、安装位置的公差协调。

随着信息技术的广泛应用，在钢结构设计中就融合了信息技术，这种新型的设计理念，要求相关设计人员在设计过程中遵循一体化设计标准。由于钢结构建筑中包含了结构、给水、排水、燃气和供暖等设计方面，设计人员在总体的设计工作中，应保持不同专业之间的协调性，使得钢结构建筑设计更具完整性和协同性的特点。为保证信息化设计目标的完全实现，整个设计工作要严格做好全过程的信息化管理，在条件允许的情况下，工程企业应建立完善可行的构件生产管理系统和构件生产信息数据库，设计人员在设计工作中，可以直接从数据库中调取相应的构件信息来开展规范化设计[2]。一体化设计下，设计、生产、施工和运维阶段的一切工作开展，完全可以实现信息共享，钢结构施工建设的全过程中，动态化追溯、数字化管理更为便捷。

2.2、连接件的设计和承载力的计算

在钢结构中，因为涉及不同构件的安装，在结构施工中要注意连接件的设计。首先，在连接件设计中，为提升总体的结构稳定性，最好减少临时支撑预埋件和固定连接件的预埋吊件设置，在不得不使用的情况下，需遵守标准化设计要求。连接件制作、运输和安装中，专业人员需详细了解预制件的演算，在精确计算的基础上进行各个细节的优化。其次，加强预制构件承载力的检验，使得这些连接件可以在钢结构中发挥其连接作用，即使在地震作用力下，整体结构依旧可以保持完整性。最后，加强对预制构件裂缝、变形、承载力的计算和检验，做好耐久性优化。

2.3、钢结构接地防雷设计

钢结构建筑中配备有多种的电气设备和设施，在高强度的雷电作用下，这些电气设备设施可能遭遇雷电侵袭，增大电气设备的使用风险，因此，任何的钢结构设计中，都不可忽视防雷接地设计。在开展防雷接地设计的过程中，设计人员应结合钢结构所处地区的气候特点来开展有针对性的设计。

2.4、钢结构的屋面防水设计要求

钢结构建筑的屋面防水设计也极为重要，如果屋面的防水性能不够，水分向建筑结构中的渗入可能会导致整个结构被破坏。钢结构建筑的屋面防水设计要求较高，在设计工作进行时，应遵循相应的设计标准，提升屋面防水等级和性能，避免屋面防水设计不当所引起的屋面漏水和渗水。设计人员应结合钢结构的建筑特点、屋面类型，建立高性能的屋面防水系统。

2.5、钢结构防火设计要求

在现阶段的各类建筑中，人们对建筑防火等级提出了越来越高的要求。因此，钢结构建筑设计中，同样要加强防火设计。不同使用条件下的钢结构建筑，也有着不同的防火等级和防火设计要求，比如，配电站和变电站的防火等级相对较高。钢结构防火设计总体上应遵守以下要点：（1）外墙装饰材料选用岩面夹芯板或者水泥纤维板等材料，因为这些材料的防火性能相对较好;（2）室内装饰装修方面，尽可能采用A级不燃无机涂料或者其他防火性能好的材料;（3）主要受力构件需涂防火涂料、包裹耐火材料。

2.6、钢结构建筑平面设计

钢结构建筑设计中，应兼顾美观性、实用性、经济性和安全性要求。首先，在平面设计中，对于竖向承重构件最后成列布设，且每个部位要对齐，各个构件尺寸应以结构受力情况和特点、预制构件设计要求为基准[4]。其次，在立面和外墙的设计方面，应采取相应的设计优化对策，达到立面多样性、结构美观性和经济性的目标。

结束语

总而言之，从事深化设计的工程师在深化设计工程中起到非常重要的作用，但国内建筑工程施工现场专业人员职业标准中没有进行明确规定。项目实施过程中，他们除了承担深化设计作业，还要承担施工单位与设计单位、总包与分包、施工现场与制造厂、各专业之间等设计协调工作，专业能力和管理能力要求较高，不仅要求其具有基本的结构设计和深化设计软件操作能力，还应有建筑材料、结构设计、焊接设计、制造和安装工艺、其他专业技术等专业能力。

参考文献

[1]张莉.钢结构深化设计人才岗位能力需求[J].四川建材，2021，47（09）：237 -238.

[2]肖建飞，张才刚，冯阳，熊卫，王旭生，王辉，闻玉健，李彬.型钢混凝土结构深化设计及现场施工措施[J].建筑结构，2021，51（S1）：2237-2240.

[3]丁浩.基于BIM技术的ALC外墙深化设计探讨[J].山西建筑，2021，47（12）： 153-154.

[4]张莉.基于核心技能的钢结构深化设计岗位人才培养研究[J].绿色环保建材，2021（04）：85-86.

[5]孙云飞.多个场馆椭圆形屋盖钢结构的深化设计及施工[J].建筑施工， 2021，43（04）：590-592.