钢结构深化设计的相关探讨

   1.深化设计图内容

  钢结构深化设计图是构件下料、加工和安装的依据,深化设计的内容至少应包含以下内容:图纸目录、钢结构深化设计说明、构件布置图、构件加工详图、安装节点详图。

  钢结构深化设计说明——设计说明一般作为工厂加工和现场安装指?#21152;茫?#35828;明中一般?#21152;?#21253;含有:设计依据、工程概况、材料说明(钢材、焊接材料、螺栓等)、下料加工要求、构件拼装要求、焊缝连接方式、板件坡口形式、制孔要求、焊接质量要求、抛丸除锈要求、涂装要求、构件编号说明、尺寸标注说明、安装顺序及安装要求、构件加工安装过?#35752;?#24212;注意的事项等。通过钢结构深化设计说明归纳汇总,将项目的基本要求展现给加工、安装人员。

  构件布置图设计——构件布置图主要作为现场安装用,设计人员根据结构图中构件截面大小、构件长度、不同用途的构件进行归并、分类,将构件编号反映到建筑结构的?#23548;?#20301;置中去,采用平面布置图、剖面图、索引图等不同方式进行表达,构件的定位应根据其轴线定位、标高、细部尺寸、文字说明加以表达,以满足现场安装要求。当对结构构件进行人工归并分类时,要特别注意构件的关联性,否则很容易误编而导致构件拼装错误。构件的外形可采用粗单线或简单的外形来表示,在同一张图或同一套图中不应采用相同编号的构件。因细节或孔位不同的梁就应单独编号。对安装关系相反的构件,编号后可采用加后缀的方式?#36766;?#21035;。

  构件详图设计——构件详图主要作为生产?#23548;?#21152;工组装用,根据钢结构设计图和构件布置图采用较大比例来绘制,对组成构件的各类大、小零件均应有详细的编号、尺寸、孔定位、坡口做法、板件拼装详图、焊缝详图,并应在构件详图中提供零件材料表和本图的构件加工说明要求,材料表中应至少包含零件编号、厚度、规格、数量、重量、材质等。在表达方式上可采用正视图、侧视图、轴侧图、断面图、索引详图、零件详图等。每一构件编号均应与构件布置图中相对应,零件应尽可能按主次部件顺序编号。构件详图中应有定位尺寸、标高控制和零件定位,构件重心位置等。构件绘制时应尽量按?#23548;?#23610;寸绘制,对细长构件,在长宽方向可采用不同的比例绘制。对于斜尺寸应注明斜度,当构件为多弧段时,应注明其曲率半径和弧高。总之,构件详图设计图纸表达深度应该以满足构件加工制作为最低要求,在图纸表达上应尽?#23380;?#21040;详细。

  安装节点详图设计——当结构施工图中已经有节点详图时,在深化设计时,可不考虑这些节点的设计、绘制。但当结构设计图中节点不详或属于深化设计阶段增加的节点图,则在安装节点详图中还应该表达出来,以满足现场安装需要。节点详图应能明确表达构件的连接方式、螺栓数量、焊缝做法、连接板编号、索引图号等。节点中的孔位、螺栓规格、孔径应与构件详图中统一。

  钢结构深化设计是一项耗费大量人力物力的工作,国内目前有采用以下?#38050;?#26041;式来做钢结构深化设计:AUTOCAD、struCAD、Xsteel等专业软件,大大提高了钢结构深化设计的出图效率。

  2.构造节点优化

  结构设计的构造设计不太合理——箱形梁与柱刚接时,通常采用多高层民用建筑钢结构构造图集01SG519中页17上节点2的做法,但有时箱形梁构件窄而高 (如宽度500毫米,高1200毫米),此时若?#22278;?#29992;图集中的做法,那在?#23548;?#25805;作中就会有困难,由于?#28938;?#32780;窄,工人现场焊接箱形梁下翼缘时,焊?#29992;揮锌?#38388;,即便能焊接但质量?#26448;?#20197;保证,因此必须考虑其它连接方式,诸如下右图做法,经过许多工程验证,该节点做法还是切实可行的,焊缝质量和受力都能满足要求。

  钢筋与柱脚?#35013;?#31359;孔塞焊后作为整体预埋件?#20173;?#22475;,然后圆管柱与埋板现场焊接,并且需将柱脚钢筋与圆钢柱内壁焊接,按节点做法要求,在?#23548;?#25805;作中?#19981;?#36935;到很多问题,埋板顶标高会有施工误差,钢柱安装时柱底标高没法调节,且不易定位,钢管?#26412;?#20026;600毫米~800毫米,钢筋与圆管柱内壁现场根本没法焊接。针对该节点做法,经与设计多次沟通,最后达成如下做法,?#20173;?#22475;地脚锚栓,钢柱安装时通过地脚锚栓调整标高,钢柱调整到位后将钢筋与柱内壁焊接,由于柱内钢筋已加长至1100毫米左右,从圆管柱上端进行钢筋与柱内壁焊接。总的来说,既达到了柱脚受力要求,也达到了现场安装方便的目的。

  构件制作、加工难以实现,焊缝密集,应力集中——某多层钢结构箱形柱与钢?#28938;?#24615;连接,梁翼缘对应的横隔板贯穿箱形柱,由于与柱相连的钢?#33322;?#38754;不完全相同 (?#34892;┝焊?#20165;差50毫米或100毫米),所以?#34892;?#27178;隔板相距很近,钢柱都被横隔板分成一小段,由于钢柱均为40毫?#32512;?#20197;上的钢板,因?#35828;?#27178;隔板间距在 100~300毫米左右时,钢柱节点域处焊缝非常多,应力集中也很明显,为保证节点传力,也为尽量减少焊缝,我们建议设计单位将其改为如下做法,隔板间距小于150毫?#36164;保?#19982;钢柱相连接的钢梁采用变截面,当隔板间距不小于150毫米以上时,在箱形柱焊接内隔板,这种做法受力较合理,又能方便加工、制作,减少焊接量。运输、安装工艺的特殊要求——构件深化、加工完成只是完成了整个项目的一部分工作,很多工作还需在现场完成,能不能顺利完成安装,这也表明深化设计是否合理、构件加工是否满足精度要求。由于运输、安装要求,诸如:构件分段点的选择,构件单元运输长度的确定,构件在工厂组装还是现场散装,安装吊点位置和做法确定,构件最大重量确定,工具施拧的最小空间考虑,复杂钢结构在深化设计阶段预起拱考虑等等,所有这些工作要在深化设计阶段考虑完全。

  一个项目的顺利完成,是多方面共同努力的结果。既要有精确的结构理论计算,又要有?#23548;?#24037;程经验的指导,在这过?#35752;校?#38050;结构的深化设计起着中间纽带的作用,深化设计与结构设计必须互动,不断完善设计,?#26500;こ探?#35774;能优质高效地进行。因此,合格的深化设计人员的培养是一项长期的工作,需在设计水平、施工经验方面逐步积累。深化设计不仅仅是根据结构设计图“依样画葫芦?#20445;?#32780;是在了解结构设计人员意图的情况下,使深化设计既满足结构受力要求,又能方便加工、安装。

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