阜陽科技館大體量異形鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計

楊建峰，倪 挺

（浙江中南建設(shè)集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)有限公司，浙江 杭州 310052）

1 研究現(xiàn)狀

隨著建筑技術(shù)發(fā)展，建筑鋼結(jié)構(gòu)憑借自身優(yōu)勢在建筑領(lǐng)域受到青睞。與此同時鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計技術(shù)也取得長遠(yuǎn)發(fā)展，深化設(shè)計內(nèi)容不斷豐富。隨著新的大型建筑形式的出現(xiàn)與結(jié)構(gòu)形式的更替，鋼結(jié)構(gòu)深化已經(jīng)不拘泥于傳統(tǒng)的固定思路和方法，走向了面對不同工程、不同建筑形式體系，以及根據(jù)不同的加工需求采取不同的深化思路和方法。這就給深化工程師提出更高要求，深化工程師必須從根本上了解結(jié)構(gòu)設(shè)計師的意圖，結(jié)合加工施工需要，在一些大的復(fù)雜工程中及時發(fā)現(xiàn)并糾正結(jié)構(gòu)設(shè)計在局部的問題，正確快速地完成深化目的，保證施工。

2 工程概況

阜陽市科技文化中心工程位于阜陽市阜王路西側(cè)，潤河路北側(cè)；工程總用地面積約4．14萬m2，總建筑面積約5．44萬m2。由科技館、工人文化宮、文化館、婦女兒童活動中心及書法藝術(shù)館5部分建筑功能組成。本工程地上4層，總高度22．95m，平面尺寸約127m×160m，建筑面積約3．66萬m2；地下1層，層高5．40m，建筑面積約1．78萬m2，其中人防面積0．48萬m2。建筑主入口跨度約40m，中庭屋頂跨度約60m×70m，中庭3層位置有跨度約35m的連廊。建筑立面外傾最大尺寸約20m，與地面最大傾角約40°（見圖1）。加工中圓鋼管柱外環(huán)板與牛腿翼緣間不得拼接，須整體下料；外環(huán)板沿圓周方向的拼接焊縫數(shù)量不宜超過3道，角度宜在120°左右?？缍却笥?m時兩端鉸接簡支梁均需按L／800起拱，制作時鋼梁拱度允許偏差應(yīng)符合規(guī)范要求，但只允許為正誤差（彎向鋼梁上翼緣）。

圖1 阜陽科技館整體結(jié)構(gòu)軸側(cè)圖

3 深化設(shè)計的必要性

3.1 深化設(shè)計概念

鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計是通常所說的鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計，也叫二次設(shè)計。由于國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計一般分2個階段，即由設(shè)計院發(fā)出的結(jié)構(gòu)施工圖也叫施工藍(lán)圖，這類圖紙一般表述相對較廣泛，不足以直接按圖進(jìn)行工廠加工和現(xiàn)場安裝。需深化人員根據(jù)施工圖所提供的構(gòu)件布置、構(gòu)件截面、主要節(jié)點構(gòu)造等對施工圖中的構(gòu)件構(gòu)造予以完善。將整個工程中的桿件布置、構(gòu)件整體形式、構(gòu)件中各部分組成，即零件的規(guī)格材質(zhì)、焊接工藝及零件間的連接方法等詳細(xì)系統(tǒng)而又簡明地體現(xiàn)在圖紙中，以方便工廠制造和現(xiàn)場安裝人員通過圖紙能夠清楚領(lǐng)會設(shè)計意圖和要求，使工人能看懂并能正確生產(chǎn)制造和安裝。由此可見鋼結(jié)構(gòu)圖紙深化設(shè)計工作是整個鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)的一項重要工作，涉及工廠加工設(shè)備的條件、運輸限制、吊裝方案等因素，直接影響鋼結(jié)構(gòu)工程制作、安裝、運輸和施工工程成本。

3.2 深化設(shè)計目的

1）通過深化設(shè)計體現(xiàn)結(jié)構(gòu)師的根本想法。

2）通過深化設(shè)計及時修正施工圖中考慮不到的方面，保證加工的可行性。

3）通過深化設(shè)計進(jìn)行方案及節(jié)點優(yōu)化。

3.3 深化設(shè)計作用

鋼結(jié)構(gòu)詳圖是聯(lián)系結(jié)構(gòu)設(shè)計與構(gòu)件加工制作的橋梁，為構(gòu)件加工和構(gòu)件安裝提供必要的保證和依據(jù)，及時向建筑工程師和結(jié)構(gòu)工程師反映工廠加工與工地安裝急需解決的問題以及可行的解決方案，避免影響工程進(jìn)度和質(zhì)量，造成經(jīng)濟(jì)損失。深化設(shè)計工作中強調(diào)及時發(fā)現(xiàn)問題、反映問題，并根據(jù)工廠實際情況提出可行的有建設(shè)性的解決方法。

4 深化設(shè)計方法

4.1 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計工具

隨著鋼結(jié)構(gòu)工程的不斷成熟化及各種軟件的完善，對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析或繪圖已不再局限于單個軟件和固定思路。Tekla軟件出圖的可靠性、直觀性及后期模型圖紙的整體關(guān)聯(lián)性比較好，一直是行業(yè)中公認(rèn)的詳圖軟件。隨著該軟件的不斷更新，和基于該軟件的各種衍生插件的應(yīng)用，為深化工程師在處理不同工程時提供多種方案。

4.2 深化設(shè)計基本思路

根據(jù)設(shè)計院提供的設(shè)計圖紙完成基本的審圖，將圖紙中出現(xiàn)的問題匯總后反饋給結(jié)構(gòu)工程師；對圖中可能出現(xiàn)的難點、疑點進(jìn)行歸類；根據(jù)現(xiàn)有圖紙施工順序，對現(xiàn)有圖紙的深化區(qū)域進(jìn)行劃分，合理安排深化工程師，及時溝通相關(guān)問題及深化工作交底。制定統(tǒng)一的操作標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格執(zhí)行，同時編制精要的可行性深化時間計劃。

5 工程建模

5.1 建模準(zhǔn)備

建模前審查圖紙（仔細(xì)閱讀圖紙及總說明且查看結(jié)構(gòu)設(shè)計圖有無明顯錯誤），注意是否在關(guān)鍵部位存在脫節(jié)情況，如有應(yīng)提前與設(shè)計院溝通。

在施工圖繪制過程中主要考慮結(jié)構(gòu)的可靠性，但實際操作中，考慮到施工和制作的局限性就需要在深化中進(jìn)行考慮，否則后期現(xiàn)場會造成的人力浪費和工程質(zhì)量的不確定性。阜陽科技館工程中底部勁性柱、鋼骨柱等涉及鋼柱和混凝土梁的配筋配合，如圖2所示。

5.2 結(jié)構(gòu)細(xì)部有效調(diào)整、規(guī)避

當(dāng)基本模型搭建好之后，要及時進(jìn)行截面核查，確保單個構(gòu)件的截面正確。同時正確理解圖紙中單個構(gòu)件的表達(dá)是否滿足建筑的使用性能和構(gòu)造要求。因為平面圖紙很難考慮實際三維情況。阜陽科技館觀眾廳部分，次梁的排列和兩側(cè)的框架梁在平面圖中并不能察覺出問題，實際建模后會發(fā)現(xiàn)，如果按圖紙中已確定的各個次梁的標(biāo)高搭建放置，兩邊框架梁就不能滿足實際觀眾看臺臺階的使用要求，不能保證每根次梁的有效搭接，所以需要對臺階下的次梁或兩邊框架梁做出調(diào)整。這時就要及時和結(jié)構(gòu)設(shè)計師聯(lián)系，考慮到觀眾廳的使用功能，根據(jù)現(xiàn)有圖紙信息，決定對兩邊的框架梁的角度及相關(guān)節(jié)點做出調(diào)整，以保證建筑的使用功能，如圖3，4所示。

5.3 細(xì)化圖紙的調(diào)整、出圖

大的工程項目需要多個工程師協(xié)同合作、分區(qū)域進(jìn)行，建模過程中各相同節(jié)點的相互引用很容易出現(xiàn)編號混亂的情況，致使出現(xiàn)圖紙的變更，所以要求各個區(qū)域的負(fù)責(zé)工程師在出圖之前，一定要嚴(yán)格遵從統(tǒng)一的規(guī)定進(jìn)行構(gòu)件、零件的統(tǒng)一刷號，確保每個區(qū)域、每個樓層都有其特定的構(gòu)件編號以便于后續(xù)圖紙的查找、更替。在圖紙表達(dá)方面，復(fù)雜構(gòu)件表達(dá)的視圖比較多，標(biāo)注尺寸也多，所以在標(biāo)注圖紙時需要盡量控制圖紙質(zhì)量，表達(dá)透徹、清晰，尺寸要細(xì)致而不煩瑣。與簡單的梁、柱、支撐相比，對異形結(jié)構(gòu)的構(gòu)件表達(dá)往往需要貫徹整個深化設(shè)計的思想，對重要的一些工作點、工作線、參考點都必須核對尺寸。

圖4 中部框架梁角度調(diào)整

6 結(jié)語

1）深化流程如圖5所示。

2）阜陽科技館作為典型的大體量異形鋼結(jié)構(gòu)工程，深化工作是繁瑣而細(xì)致的工作。整個深化工作的進(jìn)程直接影響加工和施工進(jìn)程。主要在于各個區(qū)域工程師的緊密配合，避免后期因前期工作的失誤帶來大量的返工處理，采用上述建模技巧將達(dá)到事半功倍的效果。

圖5 深化流程示意

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