淺談鋼結構深化設計注意事項

王士林 杜豪

摘要：因鋼結構工程自身的特點需要，其所有構件均需在工廠內制作、加工完成，不像傳統的混凝土工程那樣可以在項目現場支模、澆筑。所以鋼結構工程施工前應進行深化設計，將相關圖紙深化完成后用于指導后期加工及安裝。而鋼結構深化設計是實現設計施工圖到制造廠和施工現場實體結構的橋梁和紐帶，也是提高鋼結構工程品質的關鍵過程。本文主要對鋼結構深化設計注意事項進行了簡單的探討，以期能夠為相關人員提供參考。

關鍵詞：鋼結構;深化設計;策略

引言

鋼結構工程深化設計需貫徹執行國家的技術經濟政策，做到安全適用、確保質量、技術先進、經濟合理。同時鋼結構深化設計應綜合考慮每個工程結構特點、工廠制造能力、構件運輸能力、現場安裝能力和施工工藝技術要求等內容，做到精益設計、便捷施工和經濟效益最大化。

1、鋼結構深化設計現狀

1.1、設計內容繁多復雜

近些年，我國建筑工程的發展逐步傾向于功能更多元、空間更大、居住更舒適的方向，這就對建筑配套的各項設備提出了更高、更多的要求，因此項目涉及內容也越來越多、覆蓋的范圍也越來越廣，包括了建筑、結構、電氣、暖通等方面。但各個設計內容之間又存在著千絲萬縷的關系，需要合理安排使其協調運轉，才能夠最大程度地發揮其預期功能。

1.2、不同工種構件的碰撞

如上文所述，鋼結構建筑所涉及到的設計內容十分復雜，同時其設計工作也較為獨立，大多采用不同的設計媒介同步進行，這就會導致在不同工種的設計方案中很容易出現構件空間位置的碰撞。具體來說，建筑設計其主要目的是優化建筑各層的規劃與布置，并依照甲方要求完成建筑物造型的設計，并生成三維模型以供展示，其主要采用的設計平臺為CAD、3DsMax等軟件;而建筑結構的設計內容則主要包括了各承重構件的尺寸、材料、位置等，并基于此分析結構內部各位置的應力水平，驗算其強度、變形、穩定等指標是否滿足相應的標準，該過程主要采用PKPM等軟件進行計算;而對于建設項目整體的經濟效益、施工組織、工程量，則主要由預算設計來完成，其主要采用廣聯達、LEED等。

1.3、未考慮實際施工中的偏差問題

鋼結構建筑的施工可大致歸為工廠預制、現場拼接兩個大的部分，實踐表明決定建筑質量的關鍵在于拼接環節的人工作業。為了便于運輸、裝配，鋼結構建筑的預制構件大多尺寸較小且數量繁多，但構件在轉運、吊裝、焊接等階段往往會受到外界作用而發生材料變形或位置偏移。雖然這些誤差較小，但由于構件數量較多，經過大量的累積便會導致結構整體出現不可忽略的偏差。

2、鋼結構深化設計注意事項

2.1、結構標準化設計

結構標準化設計中應嚴格注意以下要點：（1）平面和空間的設計上，利用統一模塊化和標準化接口來完成;（2）剖面設計上，設計人員應結合最終所需要達到的功能要求，綜合全部因素和設計標準，確定主體結構、設備管線、層高和凈高尺寸;（3）在各個構件生產和裝配前提下，綜合主體結構層間變形、密封材料變形能力、施工誤差、溫差變形等各個設計標準和要點，保持構件尺寸、安裝位置的公差協調。

隨著信息技術的廣泛應用，在鋼結構設計中就融合了信息技術，這種新型的設計理念，要求相關設計人員在設計過程中遵循一體化設計標準。由于鋼結構建筑中包含了結構、給水、排水、燃氣和供暖等設計方面，設計人員在總體的設計工作中，應保持不同專業之間的協調性，使得鋼結構建筑設計更具完整性和協同性的特點。為保證信息化設計目標的完全實現，整個設計工作要嚴格做好全過程的信息化管理，在條件允許的情況下，工程企業應建立完善可行的構件生產管理系統和構件生產信息數據庫，設計人員在設計工作中，可以直接從數據庫中調取相應的構件信息來開展規范化設計[2]。一體化設計下，設計、生產、施工和運維階段的一切工作開展，完全可以實現信息共享，鋼結構施工建設的全過程中，動態化追溯、數字化管理更為便捷。

2.2、連接件的設計和承載力的計算

在鋼結構中，因為涉及不同構件的安裝，在結構施工中要注意連接件的設計。首先，在連接件設計中，為提升總體的結構穩定性，最好減少臨時支撐預埋件和固定連接件的預埋吊件設置，在不得不使用的情況下，需遵守標準化設計要求。連接件制作、運輸和安裝中，專業人員需詳細了解預制件的演算，在精確計算的基礎上進行各個細節的優化。其次，加強預制構件承載力的檢驗，使得這些連接件可以在鋼結構中發揮其連接作用，即使在地震作用力下，整體結構依舊可以保持完整性。最后，加強對預制構件裂縫、變形、承載力的計算和檢驗，做好耐久性優化。

2.3、鋼結構接地防雷設計

鋼結構建筑中配備有多種的電氣設備和設施，在高強度的雷電作用下，這些電氣設備設施可能遭遇雷電侵襲，增大電氣設備的使用風險，因此，任何的鋼結構設計中，都不可忽視防雷接地設計。在開展防雷接地設計的過程中，設計人員應結合鋼結構所處地區的氣候特點來開展有針對性的設計。

2.4、鋼結構的屋面防水設計要求

鋼結構建筑的屋面防水設計也極為重要，如果屋面的防水性能不夠，水分向建筑結構中的滲入可能會導致整個結構被破壞。鋼結構建筑的屋面防水設計要求較高，在設計工作進行時，應遵循相應的設計標準，提升屋面防水等級和性能，避免屋面防水設計不當所引起的屋面漏水和滲水。設計人員應結合鋼結構的建筑特點、屋面類型，建立高性能的屋面防水系統。

2.5、鋼結構防火設計要求

在現階段的各類建筑中，人們對建筑防火等級提出了越來越高的要求。因此，鋼結構建筑設計中，同樣要加強防火設計。不同使用條件下的鋼結構建筑，也有著不同的防火等級和防火設計要求，比如，配電站和變電站的防火等級相對較高。鋼結構防火設計總體上應遵守以下要點：（1）外墻裝飾材料選用巖面夾芯板或者水泥纖維板等材料，因為這些材料的防火性能相對較好;（2）室內裝飾裝修方面，盡可能采用A級不燃無機涂料或者其他防火性能好的材料;（3）主要受力構件需涂防火涂料、包裹耐火材料。

2.6、鋼結構建筑平面設計

鋼結構建筑設計中，應兼顧美觀性、實用性、經濟性和安全性要求。首先，在平面設計中，對于豎向承重構件最后成列布設，且每個部位要對齊，各個構件尺寸應以結構受力情況和特點、預制構件設計要求為基準[4]。其次，在立面和外墻的設計方面，應采取相應的設計優化對策，達到立面多樣性、結構美觀性和經濟性的目標。

結束語

總而言之，從事深化設計的工程師在深化設計工程中起到非常重要的作用，但國內建筑工程施工現場專業人員職業標準中沒有進行明確規定。項目實施過程中，他們除了承擔深化設計作業，還要承擔施工單位與設計單位、總包與分包、施工現場與制造廠、各專業之間等設計協調工作，專業能力和管理能力要求較高，不僅要求其具有基本的結構設計和深化設計軟件操作能力，還應有建筑材料、結構設計、焊接設計、制造和安裝工藝、其他專業技術等專業能力。

參考文獻

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[2]肖建飛，張才剛，馮陽，熊衛，王旭生，王輝，聞玉健，李彬.型鋼混凝土結構深化設計及現場施工措施[J].建筑結構，2021，51（S1）：2237-2240.

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[4]張莉.基于核心技能的鋼結構深化設計崗位人才培養研究[J].綠色環保建材，2021（04）：85-86.

[5]孫云飛.多個場館橢圓形屋蓋鋼結構的深化設計及施工[J].建筑施工，?2021，43（04）：590-592.