淺談建筑鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)與管理方法

韓 熹

(福州TDS鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)有限公司， 福建 福州 350008)

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的應(yīng)用范圍很廣，它在房屋建筑、地下建筑、橋梁、塔桅、海洋平臺(tái)、港口建筑、礦山建筑、水工建筑、囤倉(cāng)建筑、氣柜球罐和容器管道中都得到廣泛應(yīng)用；其中鋼結(jié)構(gòu)建筑工程是近幾年我國(guó)建筑行業(yè)中蓬勃發(fā)展的一個(gè)綠色環(huán)保行業(yè)，是推動(dòng)傳統(tǒng)建筑行業(yè)向高新技術(shù)發(fā)展的重要力量。

1 鋼結(jié)構(gòu)建筑工程的特性

鋼結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度高，塑性和韌性好，材質(zhì)均勻，制造簡(jiǎn)便。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件絕大部分可以實(shí)行工廠化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安裝，施工周期短，大大縮短投資資金的占有周期。鋼結(jié)構(gòu)材料具有很高的再循環(huán)價(jià)值，施工時(shí)既不需要耗費(fèi)大量的木材、鋼模板和水，也不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)的噪音與空氣污染等環(huán)境問(wèn)題，只要通過(guò)正確的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由型鋼（含鋼板）和高強(qiáng)鋼絲等組合連接（焊接、高強(qiáng)螺栓）而成的鋼結(jié)構(gòu)骨架，具有綠色建筑的節(jié)材特質(zhì)。

2 鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)的重要性

目前國(guó)內(nèi)建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了與國(guó)際接軌的設(shè)計(jì)分段模式，分兩個(gè)階段設(shè)計(jì)：先是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后是鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖由具有設(shè)計(jì)資質(zhì)的建筑設(shè)計(jì)單位完成，設(shè)計(jì)圖的內(nèi)容和深度滿足編制鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)的要求。一般建筑設(shè)計(jì)單位提供的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，不能直接用來(lái)加工制作鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)化為鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的必要環(huán)節(jié)，是連接原設(shè)計(jì)方、加工廠、項(xiàng)目部、物資采購(gòu)等相關(guān)部門(mén)的重要紐帶，已成為鋼結(jié)構(gòu)建筑工程中不可或缺的一部分，體現(xiàn)了其至關(guān)重要的價(jià)值。鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)圖(即加工制作圖)，是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，充分考慮每一鋼材構(gòu)件間的相互連接而編制，圖紙包含組成結(jié)構(gòu)構(gòu)件的每個(gè)零件的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)部尺寸、材質(zhì)要求、加工精度、工藝流程要求、焊縫質(zhì)量等級(jí)等內(nèi)容的詳細(xì)放樣圖。鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)圖還需要考慮運(yùn)輸和安裝能力確定構(gòu)件的分段和拼裝節(jié)點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)圖又稱加工圖或放樣圖，圖紙深度須滿足車(chē)間直接制造及現(xiàn)場(chǎng)安裝的要求。隨著詳圖設(shè)計(jì)的工作范圍逐步擴(kuò)大，除了要為加工廠提供詳圖制作，還要為物資采購(gòu)部門(mén)提供材料報(bào)表、螺栓報(bào)表進(jìn)行采購(gòu)；與此同時(shí)還需協(xié)助工廠備料及輔助編制工程進(jìn)度計(jì)劃。鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)要求詳圖設(shè)計(jì)人員必需熟讀設(shè)計(jì)圖紙，把設(shè)計(jì)圖上平面表現(xiàn)的各種線條轉(zhuǎn)化為空間的立體結(jié)構(gòu)。其次要考慮加工工藝，節(jié)點(diǎn)放樣尺寸、桿件裝配、加工余量、焊接控制等因素，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙以及發(fā)包文件中所規(guī)定的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行詳圖深化設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)圖是最后溝通設(shè)計(jì)人員與施工人員的設(shè)計(jì)詳圖，是鋼構(gòu)件加工和施工過(guò)程等工作的詳細(xì)指導(dǎo)書(shū)。這中間一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出了差錯(cuò)，就可能造成鋼構(gòu)件無(wú)法安裝或者安裝錯(cuò)誤，會(huì)給鋼結(jié)構(gòu)建筑工程的工期和安全造成不良后果。

由此可見(jiàn)，鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)建筑工程中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其重要性并不低于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3 鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)方法

3.1 鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)工具

之前，鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)使用的是AutoCAD等二維平面軟件，需要設(shè)計(jì)人員和施工人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖來(lái)想象建筑的空間形式，稍有不慎就容易出錯(cuò)，有可能造成施工現(xiàn)場(chǎng)安裝構(gòu)件時(shí)發(fā)生構(gòu)件碰撞或無(wú)法連接的情況，拖延了工程的進(jìn)度及影響了工程的質(zhì)量。近年來(lái)，隨著STRUCAD,XSTEEL等三維詳圖設(shè)計(jì)軟件在實(shí)際工程中的運(yùn)用和發(fā)展，可以讓建筑結(jié)構(gòu)實(shí)物空間體現(xiàn)，能夠充分發(fā)揮其直觀、準(zhǔn)確、仿真的優(yōu)勢(shì)，消除安裝構(gòu)件時(shí)存在碰撞或無(wú)法安裝等的隱患，解決了以往手工和AutoCAD等二維設(shè)計(jì)軟件繪圖所存在的問(wèn)題，是以往單純使用AutoCAD等二維設(shè)計(jì)軟件做深化設(shè)計(jì)所不能比擬的。

但是三維詳圖設(shè)計(jì)軟件也存在一些缺陷，因此有時(shí)可采用三維詳圖設(shè)計(jì)軟件與AutoCAD結(jié)合運(yùn)用的優(yōu)化方案。例如目前鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)中，較多使用的是 XSTEEL軟件，而該軟件在曲線形式桿件的轉(zhuǎn)化方面，尤其是曲線的平滑度方面存在著一些不足。如果直接用 XSTEEL轉(zhuǎn)化平面鋼拱梁，就可能在尺寸精度上產(chǎn)生誤差。為了克服XSTEEL的缺點(diǎn)，我們可以先在AutoCAD內(nèi)放樣，將放樣尺寸導(dǎo)入XSTEEL軟件內(nèi)，然后用AutoCAD內(nèi)的一些關(guān)鍵點(diǎn)控制XSTEEL構(gòu)件的放樣尺寸及外觀。在平面鋼拱梁準(zhǔn)確放樣的基礎(chǔ)上，使得兩個(gè)軟件的優(yōu)勢(shì)充分結(jié)合，進(jìn)一步減小或避免尺寸誤差。這種鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)方法既忠于原設(shè)計(jì)的意圖又為工廠加工及現(xiàn)場(chǎng)安裝提供可靠數(shù)據(jù)，提高了構(gòu)件轉(zhuǎn)化的準(zhǔn)確度，為工廠順利加工提供有力條件，為現(xiàn)場(chǎng)安裝提供了準(zhǔn)確的安裝圖紙，更好的滿足了鋼結(jié)構(gòu)建筑工程的加工及現(xiàn)場(chǎng)安裝的需要。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)過(guò)程

（1）熟悉設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)計(jì)交底工作

建模的設(shè)計(jì)人員在接收建模任務(wù)時(shí)，需保證以下設(shè)計(jì)資料齊全：原設(shè)計(jì)圖紙或其他與原設(shè)計(jì)圖紙性質(zhì)等同的文件，以及建筑設(shè)計(jì)圖紙，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的項(xiàng)目交底文件，編號(hào)系統(tǒng)文件，工期進(jìn)度表，文件控制規(guī)定。

建模的設(shè)計(jì)人員要熟悉結(jié)構(gòu)和建筑圖紙，掌握設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)容，對(duì)于設(shè)計(jì)圖紙上有疑問(wèn)、矛盾之處，在設(shè)計(jì)交底會(huì)議上及時(shí)與設(shè)計(jì)人員溝通，或通過(guò)郵件等方式及時(shí)與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系進(jìn)行修正。

（2）使用鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行建模

建模的設(shè)計(jì)人員按照工期計(jì)劃，合理劃分建模區(qū)域及安排進(jìn)度。以下以使用STRUCAD三維詳圖深化設(shè)計(jì)軟件為例進(jìn)行建模：起始建模時(shí)，首先要輸入工程的相關(guān)信息，將各種類型構(gòu)件設(shè)置不同狀態(tài)，顏色等級(jí)，方便構(gòu)件過(guò)濾。其次開(kāi)始添加軸網(wǎng)、新截面新材質(zhì)，且新添加的截面型材須符合標(biāo)準(zhǔn)。然后開(kāi)始地基基礎(chǔ)及梁柱建模，屋面水平和豎向支撐、檁條等構(gòu)件的實(shí)體建模，要及時(shí)錄入構(gòu)件的屬性參數(shù)。建模過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)有疑問(wèn)之處要通過(guò)郵件等方式，及時(shí)與設(shè)計(jì)單位取得聯(lián)系而后進(jìn)行協(xié)商解決或修正。建模過(guò)程中的每個(gè)階段后期，都要進(jìn)行碰撞檢查校核，及生成材料表比對(duì)材質(zhì)規(guī)格等信息是否正確。最后要對(duì)模型進(jìn)行分區(qū)編號(hào)，每種構(gòu)件的編號(hào)都要有條不紊的設(shè)定及注意各需預(yù)留一些編號(hào)范圍，以防之后有添加同種的新構(gòu)件。STRUCAD詳圖深化設(shè)計(jì)軟件可以另外生成STRUWALK模型，它可以根據(jù)構(gòu)件之前設(shè)置的參數(shù)屬性來(lái)過(guò)濾構(gòu)件，以達(dá)到更好的校核效果。在建模的不同階段還可以對(duì)構(gòu)件設(shè)定不同的狀態(tài)碼及選定匹配的顏色，以便通過(guò)STRUWALK來(lái)直觀的檢查進(jìn)度。

如果是單機(jī)建模，分區(qū)之間的搭接之處要及時(shí)了解對(duì)方信息以及時(shí)更新補(bǔ)充模型，防止造成不必要的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)重復(fù)或錯(cuò)誤。如果是多人聯(lián)機(jī)建模，每個(gè)分區(qū)的模型要及時(shí)更新錄入，每個(gè)分區(qū)的節(jié)點(diǎn)保存命名要有所區(qū)別，以防節(jié)點(diǎn)被不同區(qū)的不同節(jié)點(diǎn)替代。每個(gè)分區(qū)單機(jī)模型及總模型要及時(shí)備份，以防模型節(jié)點(diǎn)出錯(cuò)或模型無(wú)法運(yùn)行時(shí)可以替代使用，以減少工程設(shè)計(jì)進(jìn)度損失。

（3）模型審核

模型審核是控制鋼結(jié)構(gòu)詳圖質(zhì)量的有效措施，包括自審和專審。首先由建模的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行自審，然后由負(fù)責(zé)工程的審核工程師進(jìn)行專審。最后當(dāng)模型建完時(shí)，需要保證原設(shè)計(jì)圖的所有信息沒(méi)有遺漏。自審模型，可以通過(guò)材料清單檢查材質(zhì)等級(jí)及構(gòu)件編號(hào)、通過(guò)螺栓清單復(fù)核螺栓等級(jí)及長(zhǎng)度等進(jìn)行審核。專審模型，需對(duì)模型的構(gòu)件定位及編號(hào)、截面型材，節(jié)點(diǎn)等進(jìn)行全面系統(tǒng)的審核。最后由負(fù)責(zé)工程的審核工程師根據(jù)審核情況書(shū)面提出審核修意見(jiàn)，建模的設(shè)計(jì)人員針對(duì)審核工程師提出的問(wèn)題逐一做出修改，完善模型。

（4）模型出圖

在確保模型完整、正確的基礎(chǔ)上，設(shè)置好圖框及材料表樣式，準(zhǔn)備出圖。首先繪制安裝布置圖，一般包括基礎(chǔ)螺栓布置圖、平面布置圖、立面圖、剖面圖。平面布置圖體現(xiàn)了各個(gè)構(gòu)件之間的平面位置，立面圖、剖面圖反映了各構(gòu)件之間相互位置關(guān)系，安裝布置圖上的節(jié)點(diǎn)詳圖體現(xiàn)了施工現(xiàn)場(chǎng)的構(gòu)件連接方式。繪制安裝布置圖就是再一次對(duì)原設(shè)計(jì)圖中的構(gòu)件定位等進(jìn)行核對(duì)，是確保圖紙準(zhǔn)確的有效措施之一。其次繪制構(gòu)件圖，體現(xiàn)各零件之間的位置關(guān)系及連接方式。然后是繪制零件圖，體現(xiàn)零件的具體形狀、尺寸大小等信息。最后當(dāng)所有圖紙完成后，提供構(gòu)件表和目錄等清單。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)過(guò)程質(zhì)量控制

為保證鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)的進(jìn)度和質(zhì)量，可以在詳圖深化設(shè)計(jì)的建筑建模、模型審核、出圖審核三個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置控制點(diǎn)，設(shè)立崗位責(zé)任制。各控制點(diǎn)在建筑建模、模型審核、出圖審核過(guò)程中，都要嚴(yán)格執(zhí)行建筑鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范及制圖標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)要求。模型審核工作完成后，模型審核人應(yīng)將詳圖設(shè)計(jì)人員在建筑建模中出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題反饋給詳圖設(shè)計(jì)人員。詳圖設(shè)計(jì)人員應(yīng)按照模型審核人的意見(jiàn)使用設(shè)計(jì)軟件逐一修改完善建筑模型，而后再根據(jù)修改完善后的建筑模型出圖，并對(duì)詳圖圖紙進(jìn)行必要的編輯。最后出圖審核人再對(duì)模型和圖紙進(jìn)行最終復(fù)審，將審核修改意見(jiàn)反饋給模型審核人與建模的詳圖設(shè)計(jì)人員，由詳圖設(shè)計(jì)人員對(duì)模型和圖紙進(jìn)行最終的修改和完善。這樣經(jīng)過(guò)幾級(jí)審核無(wú)誤后，詳圖設(shè)計(jì)人員才能把詳圖圖紙和建筑模型打包發(fā)送給建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位進(jìn)行審核。

在使用三維詳圖軟件進(jìn)行詳圖深化設(shè)計(jì)時(shí)，我們經(jīng)常把重心放在模型搭建的質(zhì)量上，往往忽視圖紙的質(zhì)量。習(xí)慣性認(rèn)為模型沒(méi)有任何錯(cuò)誤，圖紙相應(yīng)也會(huì)很好。其實(shí)不然，如果圖紙中漏掉零件標(biāo)記，構(gòu)件標(biāo)記，焊縫錯(cuò)誤，組裝尺寸不全，說(shuō)明不夠詳盡，加工廠是無(wú)法將其快速、準(zhǔn)確、保質(zhì)保量的制作出來(lái)的。對(duì)于一些具有特殊要求的構(gòu)件，還要在材料表中特別說(shuō)明。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的一些問(wèn)題

（1）焊縫不僅要滿足構(gòu)造要求，而且要保證最小長(zhǎng)度。

（2）需從構(gòu)造上滿足結(jié)構(gòu)整體及局部要求。例如：一個(gè)較長(zhǎng)的梁，連接件相距較遠(yuǎn)，故適當(dāng)加一些構(gòu)造加勁，使梁在運(yùn)輸時(shí)不變形。

（3）考慮安裝的要求，在繪制構(gòu)件詳圖時(shí)，要設(shè)置定位連接件及定位螺栓。間距按規(guī)范設(shè)置。

（4）對(duì)于桁架式構(gòu)件，放大樣時(shí)應(yīng)采用 1：1的比例，同時(shí)，應(yīng)滿足圖紙所標(biāo)注的尺寸。

在鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)中，詳圖設(shè)計(jì)人員不只是簡(jiǎn)單、輕松地照搬照抄設(shè)計(jì)圖紙，還要熟悉鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的連接形式、節(jié)點(diǎn)作法才能符合設(shè)計(jì)模型的計(jì)算假定，符合有關(guān)規(guī)范的要求。只有將理論運(yùn)用于實(shí)際工作中，才能更好更準(zhǔn)確的完成鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)。

4 鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)管理

4.1 工程編號(hào)管理

對(duì)于工程中使用的構(gòu)件編號(hào)，要根據(jù)整體工程綜合考慮，項(xiàng)目編號(hào)管理包括零件、構(gòu)件編號(hào)系統(tǒng)、圖紙編號(hào)系統(tǒng)、報(bào)告編號(hào)系統(tǒng)。例如構(gòu)件編號(hào)中要設(shè)定零件前綴、構(gòu)件前綴、構(gòu)件名稱等內(nèi)容。無(wú)論在國(guó)內(nèi)工程還是國(guó)外工程中，詳圖中的編號(hào)設(shè)置都應(yīng)全面、明確、具體。由于工程項(xiàng)目具有唯一性、多樣性等特點(diǎn)，編號(hào)系統(tǒng)必須根據(jù)各個(gè)項(xiàng)目的不同結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)進(jìn)行編制，不能統(tǒng)一。在工程管理中設(shè)置編號(hào)系統(tǒng)至關(guān)重要。如果一個(gè)工程由多個(gè)子項(xiàng)組成，科學(xué)的控制和指派構(gòu)件編號(hào)，能夠使加工廠便于按照工期進(jìn)度制定切實(shí)可行的加工計(jì)劃，能夠讓我們合理安排打包方案及構(gòu)件運(yùn)輸計(jì)劃，能夠使我們查找和清點(diǎn)構(gòu)件變得更加容易。在安裝過(guò)程中，同一區(qū)域的構(gòu)件可以堆放在指定范圍內(nèi)，這樣有助于提高作業(yè)效率，降低成本。

4.2 工期控制管理

鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝方案及建設(shè)單位工期要求，對(duì)深化設(shè)計(jì)的工期做出合理安排。單位內(nèi)部要制作好相應(yīng)的工程進(jìn)度表格，每周都要記錄工程完成的進(jìn)度，以適時(shí)調(diào)整工作任務(wù)安排。一般最好要預(yù)留一些彈性的緩沖時(shí)間，以防有突發(fā)狀況而耽誤了工程工期。

4.3 文檔控制管理

在國(guó)外工程中，外方的文檔控制工作很?chē)?yán)謹(jǐn)，專人負(fù)責(zé)，流程清晰，文檔分類詳盡。我們應(yīng)向國(guó)外工程學(xué)習(xí)，并結(jié)合國(guó)內(nèi)工程特點(diǎn)進(jìn)行文檔控制工作。在接收原設(shè)計(jì)單位提供的圖紙時(shí)，藍(lán)圖需要加蓋設(shè)計(jì)院出圖章及設(shè)計(jì)人員資質(zhì)章。所有文件由文檔控制員通過(guò)正式公共郵箱發(fā)出或接收郵件。各工程項(xiàng)目要使用不同的郵件編號(hào)，并使用統(tǒng)一格式。收發(fā)郵件要有記錄單。文控資料中明確出抄送的相關(guān)部門(mén)，文件有記錄可尋。在工程過(guò)程中及結(jié)束時(shí)，這些過(guò)程中控制的技術(shù)資料及來(lái)往信函在工程結(jié)算、決算及索賠方面起著重要作用。同時(shí)也是工程風(fēng)險(xiǎn)控制及合同管理的有效措施。在單位內(nèi)部傳遞文件時(shí)使用網(wǎng)絡(luò)FTP平臺(tái)，方便了與各個(gè)部門(mén)之間的資料傳遞，提高了工作效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)一般工程鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過(guò)程及管理的介紹，總結(jié)了鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)中需要完成的工作內(nèi)容及重點(diǎn)。本人從近十年鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中體會(huì)到：鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)人員必須做到細(xì)心和有責(zé)任心，需要熟悉并掌握有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，還應(yīng)多深入鋼結(jié)構(gòu)建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)了解根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙完成的實(shí)際工程情況，每完成一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)建筑工程都要認(rèn)真進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，才能不斷提高本專業(yè)技術(shù)水平。