淺談建筑鋼結構詳圖深化設計與管理方法

韓 熹

(福州TDS鋼結構技術有限公司， 福建 福州 350008)

0 引言

鋼結構在我國國民經濟建設的應用范圍很廣，它在房屋建筑、地下建筑、橋梁、塔桅、海洋平臺、港口建筑、礦山建筑、水工建筑、囤倉建筑、氣柜球罐和容器管道中都得到廣泛應用；其中鋼結構建筑工程是近幾年我國建筑行業中蓬勃發展的一個綠色環保行業，是推動傳統建筑行業向高新技術發展的重要力量。

1 鋼結構建筑工程的特性

鋼結構材料強度高，塑性和韌性好，材質均勻，制造簡便。鋼結構構件絕大部分可以實行工廠化生產現場安裝，施工周期短，大大縮短投資資金的占有周期。鋼結構材料具有很高的再循環價值，施工時既不需要耗費大量的木材、鋼模板和水，也不會產生強的噪音與空氣污染等環境問題，只要通過正確的鋼結構設計，由型鋼（含鋼板）和高強鋼絲等組合連接（焊接、高強螺栓）而成的鋼結構骨架，具有綠色建筑的節材特質。

2 鋼結構詳圖深化設計的重要性

目前國內建筑鋼結構設計采用了與國際接軌的設計分段模式，分兩個階段設計：先是鋼結構設計，然后是鋼結構詳圖深化設計。鋼結構設計圖由具有設計資質的建筑設計單位完成，設計圖的內容和深度滿足編制鋼結構詳圖深化設計的要求。一般建筑設計單位提供的鋼結構設計圖，不能直接用來加工制作鋼結構構件，鋼結構詳圖深化設計是鋼結構設計圖轉化為鋼結構產品的必要環節，是連接原設計方、加工廠、項目部、物資采購等相關部門的重要紐帶，已成為鋼結構建筑工程中不可或缺的一部分，體現了其至關重要的價值。鋼結構詳圖深化設計圖(即加工制作圖)，是根據鋼結構設計圖，充分考慮每一鋼材構件間的相互連接而編制，圖紙包含組成結構構件的每個零件的標準細部尺寸、材質要求、加工精度、工藝流程要求、焊縫質量等級等內容的詳細放樣圖。鋼結構詳圖深化設計圖還需要考慮運輸和安裝能力確定構件的分段和拼裝節點。鋼結構詳圖深化設計圖又稱加工圖或放樣圖，圖紙深度須滿足車間直接制造及現場安裝的要求。隨著詳圖設計的工作范圍逐步擴大，除了要為加工廠提供詳圖制作，還要為物資采購部門提供材料報表、螺栓報表進行采購；與此同時還需協助工廠備料及輔助編制工程進度計劃。鋼結構詳圖深化設計要求詳圖設計人員必需熟讀設計圖紙，把設計圖上平面表現的各種線條轉化為空間的立體結構。其次要考慮加工工藝，節點放樣尺寸、桿件裝配、加工余量、焊接控制等因素，根據設計圖紙以及發包文件中所規定的規范、標準和要求進行詳圖深化設計。鋼結構詳圖深化設計圖是最后溝通設計人員與施工人員的設計詳圖，是鋼構件加工和施工過程等工作的詳細指導書。這中間一旦某個環節出了差錯，就可能造成鋼構件無法安裝或者安裝錯誤，會給鋼結構建筑工程的工期和安全造成不良后果。

由此可見，鋼結構詳圖深化設計是鋼結構建筑工程中很重要的一個環節，其重要性并不低于鋼結構設計。

3 鋼結構詳圖深化設計方法

3.1 鋼結構詳圖深化設計工具

之前，鋼結構詳圖深化設計使用的是AutoCAD等二維平面軟件，需要設計人員和施工人員根據設計圖來想象建筑的空間形式，稍有不慎就容易出錯，有可能造成施工現場安裝構件時發生構件碰撞或無法連接的情況，拖延了工程的進度及影響了工程的質量。近年來，隨著STRUCAD,XSTEEL等三維詳圖設計軟件在實際工程中的運用和發展，可以讓建筑結構實物空間體現，能夠充分發揮其直觀、準確、仿真的優勢，消除安裝構件時存在碰撞或無法安裝等的隱患，解決了以往手工和AutoCAD等二維設計軟件繪圖所存在的問題，是以往單純使用AutoCAD等二維設計軟件做深化設計所不能比擬的。

但是三維詳圖設計軟件也存在一些缺陷，因此有時可采用三維詳圖設計軟件與AutoCAD結合運用的優化方案。例如目前鋼結構詳圖深化設計中，較多使用的是 XSTEEL軟件，而該軟件在曲線形式桿件的轉化方面，尤其是曲線的平滑度方面存在著一些不足。如果直接用 XSTEEL轉化平面鋼拱梁，就可能在尺寸精度上產生誤差。為了克服XSTEEL的缺點，我們可以先在AutoCAD內放樣，將放樣尺寸導入XSTEEL軟件內，然后用AutoCAD內的一些關鍵點控制XSTEEL構件的放樣尺寸及外觀。在平面鋼拱梁準確放樣的基礎上，使得兩個軟件的優勢充分結合，進一步減小或避免尺寸誤差。這種鋼結構詳圖深化設計方法既忠于原設計的意圖又為工廠加工及現場安裝提供可靠數據，提高了構件轉化的準確度，為工廠順利加工提供有力條件，為現場安裝提供了準確的安裝圖紙，更好的滿足了鋼結構建筑工程的加工及現場安裝的需要。

3.2 鋼結構詳圖深化設計過程

（1）熟悉設計圖紙及設計交底工作

建模的設計人員在接收建模任務時，需保證以下設計資料齊全：原設計圖紙或其他與原設計圖紙性質等同的文件，以及建筑設計圖紙，項目負責人的項目交底文件，編號系統文件，工期進度表，文件控制規定。

建模的設計人員要熟悉結構和建筑圖紙，掌握設計圖紙的內容，對于設計圖紙上有疑問、矛盾之處，在設計交底會議上及時與設計人員溝通，或通過郵件等方式及時與設計單位聯系進行修正。

（2）使用鋼結構詳圖深化設計軟件進行建模

建模的設計人員按照工期計劃，合理劃分建模區域及安排進度。以下以使用STRUCAD三維詳圖深化設計軟件為例進行建模：起始建模時，首先要輸入工程的相關信息，將各種類型構件設置不同狀態，顏色等級，方便構件過濾。其次開始添加軸網、新截面新材質，且新添加的截面型材須符合標準。然后開始地基基礎及梁柱建模，屋面水平和豎向支撐、檁條等構件的實體建模，要及時錄入構件的屬性參數。建模過程中，若發現構件及節點有疑問之處要通過郵件等方式，及時與設計單位取得聯系而后進行協商解決或修正。建模過程中的每個階段后期，都要進行碰撞檢查校核，及生成材料表比對材質規格等信息是否正確。最后要對模型進行分區編號，每種構件的編號都要有條不紊的設定及注意各需預留一些編號范圍，以防之后有添加同種的新構件。STRUCAD詳圖深化設計軟件可以另外生成STRUWALK模型，它可以根據構件之前設置的參數屬性來過濾構件，以達到更好的校核效果。在建模的不同階段還可以對構件設定不同的狀態碼及選定匹配的顏色，以便通過STRUWALK來直觀的檢查進度。

如果是單機建模，分區之間的搭接之處要及時了解對方信息以及時更新補充模型，防止造成不必要的節點設計重復或錯誤。如果是多人聯機建模，每個分區的模型要及時更新錄入，每個分區的節點保存命名要有所區別，以防節點被不同區的不同節點替代。每個分區單機模型及總模型要及時備份，以防模型節點出錯或模型無法運行時可以替代使用，以減少工程設計進度損失。

（3）模型審核

模型審核是控制鋼結構詳圖質量的有效措施，包括自審和專審。首先由建模的設計人員進行自審，然后由負責工程的審核工程師進行專審。最后當模型建完時，需要保證原設計圖的所有信息沒有遺漏。自審模型，可以通過材料清單檢查材質等級及構件編號、通過螺栓清單復核螺栓等級及長度等進行審核。專審模型，需對模型的構件定位及編號、截面型材，節點等進行全面系統的審核。最后由負責工程的審核工程師根據審核情況書面提出審核修意見，建模的設計人員針對審核工程師提出的問題逐一做出修改，完善模型。

（4）模型出圖

在確保模型完整、正確的基礎上，設置好圖框及材料表樣式，準備出圖。首先繪制安裝布置圖，一般包括基礎螺栓布置圖、平面布置圖、立面圖、剖面圖。平面布置圖體現了各個構件之間的平面位置，立面圖、剖面圖反映了各構件之間相互位置關系，安裝布置圖上的節點詳圖體現了施工現場的構件連接方式。繪制安裝布置圖就是再一次對原設計圖中的構件定位等進行核對，是確保圖紙準確的有效措施之一。其次繪制構件圖，體現各零件之間的位置關系及連接方式。然后是繪制零件圖，體現零件的具體形狀、尺寸大小等信息。最后當所有圖紙完成后，提供構件表和目錄等清單。

3.3 鋼結構詳圖深化設計過程質量控制

為保證鋼結構詳圖深化設計的進度和質量，可以在詳圖深化設計的建筑建模、模型審核、出圖審核三個環節設置控制點，設立崗位責任制。各控制點在建筑建模、模型審核、出圖審核過程中，都要嚴格執行建筑鋼結構詳圖深化設計的相關設計規范及制圖標準等技術要求。模型審核工作完成后，模型審核人應將詳圖設計人員在建筑建模中出現的相關問題反饋給詳圖設計人員。詳圖設計人員應按照模型審核人的意見使用設計軟件逐一修改完善建筑模型，而后再根據修改完善后的建筑模型出圖，并對詳圖圖紙進行必要的編輯。最后出圖審核人再對模型和圖紙進行最終復審，將審核修改意見反饋給模型審核人與建模的詳圖設計人員，由詳圖設計人員對模型和圖紙進行最終的修改和完善。這樣經過幾級審核無誤后，詳圖設計人員才能把詳圖圖紙和建筑模型打包發送給建設單位和設計單位進行審核。

在使用三維詳圖軟件進行詳圖深化設計時，我們經常把重心放在模型搭建的質量上，往往忽視圖紙的質量。習慣性認為模型沒有任何錯誤，圖紙相應也會很好。其實不然，如果圖紙中漏掉零件標記，構件標記，焊縫錯誤，組裝尺寸不全，說明不夠詳盡，加工廠是無法將其快速、準確、保質保量的制作出來的。對于一些具有特殊要求的構件，還要在材料表中特別說明。

3.4 鋼結構詳圖深化設計應考慮的一些問題

（1）焊縫不僅要滿足構造要求，而且要保證最小長度。

（2）需從構造上滿足結構整體及局部要求。例如：一個較長的梁，連接件相距較遠，故適當加一些構造加勁，使梁在運輸時不變形。

（3）考慮安裝的要求，在繪制構件詳圖時，要設置定位連接件及定位螺栓。間距按規范設置。

（4）對于桁架式構件，放大樣時應采用 1：1的比例，同時，應滿足圖紙所標注的尺寸。

在鋼結構詳圖深化設計中，詳圖設計人員不只是簡單、輕松地照搬照抄設計圖紙，還要熟悉鋼結構設計規范及鋼結構構造要求，這樣設計出來的連接形式、節點作法才能符合設計模型的計算假定，符合有關規范的要求。只有將理論運用于實際工作中，才能更好更準確的完成鋼結構詳圖設計。

4 鋼結構詳圖設計管理

4.1 工程編號管理

對于工程中使用的構件編號，要根據整體工程綜合考慮，項目編號管理包括零件、構件編號系統、圖紙編號系統、報告編號系統。例如構件編號中要設定零件前綴、構件前綴、構件名稱等內容。無論在國內工程還是國外工程中，詳圖中的編號設置都應全面、明確、具體。由于工程項目具有唯一性、多樣性等特點，編號系統必須根據各個項目的不同結構形式及特點進行編制，不能統一。在工程管理中設置編號系統至關重要。如果一個工程由多個子項組成，科學的控制和指派構件編號，能夠使加工廠便于按照工期進度制定切實可行的加工計劃，能夠讓我們合理安排打包方案及構件運輸計劃，能夠使我們查找和清點構件變得更加容易。在安裝過程中，同一區域的構件可以堆放在指定范圍內，這樣有助于提高作業效率，降低成本。

4.2 工期控制管理

鋼結構詳圖深化設計要根據現場安裝方案及建設單位工期要求，對深化設計的工期做出合理安排。單位內部要制作好相應的工程進度表格，每周都要記錄工程完成的進度，以適時調整工作任務安排。一般最好要預留一些彈性的緩沖時間，以防有突發狀況而耽誤了工程工期。

4.3 文檔控制管理

在國外工程中，外方的文檔控制工作很嚴謹，專人負責，流程清晰，文檔分類詳盡。我們應向國外工程學習，并結合國內工程特點進行文檔控制工作。在接收原設計單位提供的圖紙時，藍圖需要加蓋設計院出圖章及設計人員資質章。所有文件由文檔控制員通過正式公共郵箱發出或接收郵件。各工程項目要使用不同的郵件編號，并使用統一格式。收發郵件要有記錄單。文控資料中明確出抄送的相關部門，文件有記錄可尋。在工程過程中及結束時，這些過程中控制的技術資料及來往信函在工程結算、決算及索賠方面起著重要作用。同時也是工程風險控制及合同管理的有效措施。在單位內部傳遞文件時使用網絡FTP平臺，方便了與各個部門之間的資料傳遞，提高了工作效率。

5 結束語

綜上所述，通過對一般工程鋼結構詳圖深化設計方法、設計過程及管理的介紹，總結了鋼結構詳圖設計中需要完成的工作內容及重點。本人從近十年鋼結構詳圖深化設計工作的過程中體會到：鋼結構詳圖深化設計人員必須做到細心和有責任心，需要熟悉并掌握有關鋼結構的相關設計規范，還應多深入鋼結構建筑工程施工現場了解根據設計圖紙完成的實際工程情況，每完成一個鋼結構建筑工程都要認真進行經驗總結，才能不斷提高本專業技術水平。