鋼結構詳圖設計的幾點思考

    一、鋼結構詳圖設計內容和工具

    1.1詳圖設計的內容及要求

    通常,一套完整的鋼結構詳圖應包含圖紙目錄、設計總說明、構件布置圖、構件詳圖.

    1.1.1 總說明應包含工程概況、材料要求、焊縫等級及質量要求、構件制作要求、涂裝要求、安裝要求(如高強螺栓應提供初扭、終扭扭矩要求)等需要說明的內容,表達應明確、清晰、簡潔.

    1.1.2 構件布置圖應根據工程實際情況靈活分布,布置圖應表述清晰準確,詳圖與布置圖表達內容相符.

    1.1.3 構件詳圖應選擇較有代表性的立面做主視圖,在構件視圖中應包含構件安裝位置、方向,所示視圖應能完整表達構件特征.構件中各種材料編號正確,圖中注明螺栓規格、孔徑、焊縫形式、大小、坡口形式.對于超長、超重構件需要確定分段位置,分段位置確定時應首先考慮運輸車輛、起重設備的能力,再考慮材料的合理利用、接頭處焊縫位置的錯開等問題.

    1.2 常用工具軟件

    詳圖設計離不開工具軟件,常用軟件有Tekla Stuctures、Solidworks(機械鋼結構深化設計)和Autocad,其它輔助軟件有天正結構、探索者、Turetable等.

    Tekla Stuctures軟件是目前使用較多軟件,采用3D建模,可以實現全過程多人合作,在建模過程中可以檢查節點、構件的位置,材料表、構件統計表、圖紙等均可自動創建生產.優點是大大降低畫圖勞動強度,較大程度避免人工繪圖造成的尺寸錯誤;其自動生成詳細的零件清單.其缺點是構件編號多,出圖量大,3D詳圖軟件價格較高、操作較復雜,需要較長時間的學習實踐,在西北地區普及不是很廣.

    Autocad是較常用的詳圖設計軟件,但該軟件的操作基于2D模型,自帶基本元素不足,很多功能缺乏,需要與其它軟件結合以及人工的輔助才能完成,因此繪圖時間長,圖紙的出錯率較高,勞動強度大.優點是出圖量可靈活掌握,圖面及表達可自由布置.

    天正、探索者等軟件與Autocad軟件互相配合使用,其方便的柱網布置、軸線標注、焊縫、標高標注、尺寸標注等可大大減少Autocad的繪圖時間.Turetable是將EXCEL與Autocad相互轉化的軟件,它的應用可節省材料表的編制時間,提高材料表的準確性,使圖紙工程量計算和統計變的輕松.

    Solidworks主要用于機械鋼結構的深化設計,對于齒輪、曲面薄殼鈑金、三維鑄鋼件等,深化設計能力較強.

    二、鋼結構詳圖設計常見問題及處理方法

    2.1詳圖設計前期準備工作

    無論是采用3D建模的軟件還是Autocad軟件,較終圖紙的審核還是由技術人員控制,筆者根據多年工作經驗,通過以下方面的預先控制可較好保證詳圖的準確性.

    2.1.1 拿到設計圖紙首先應仔細理解設計者的意圖,對設計圖的理解包含兩個方面,一是對設計概念性的理解,二是考慮把設計圖紙轉化為實際構件制作過程中的復雜程度和可行性考量,鋼結構設計圖多由鋼結構設計軟件(PKPM,3D3S等)設計而成,并自動生成設計圖紙,有些設計人員經驗不足,設計中常出現一些問題:如一個工程材料規格、種類很多,還有一些不常用、不易采購的材料,遇到這些問題應及時提出材料代用申請,防止對工程的一些不必要的浪費;還有一些節點設計不合理或難以實現,或設計圖技術要求中過低、過高或多余條款,遇到這些問題應及時與設計人員溝通,探討進行適當的變更,改善工藝性,以便下步制作順利進行.

    2.1.2 其次編制合理繪圖計劃,詳圖設計工作應與施工組織緊密配合,特別是大型鋼結構項目,應根據施工進度安排進行詳圖設計、組織材料采購、生產、成品發運,不應出現土建施工與鋼結構安裝干涉、或構件到場不配套,無法安裝或到場構件不能安裝成一個穩定體系,造成安全隱患,如有的施工單位在安裝中因鋼梁、系桿、支撐、檁條未運至現場,為趕進度僅安裝獨立鋼柱,且沒有采取攬風繩等完善的安全保障措施,極易發生在突發強風荷載作用下的鋼柱扭斷破壞事故.

    2.2 詳圖設計常見的錯誤

    2.2.1比較嚴重錯誤有:

    ①.構件截面尺寸或材質與設計圖不符;②構件長度錯誤;③柱,梁等節點處接合錯誤,即接合處節點板錯誤,無法安裝;④構件編號及版次錯誤;⑤構件位置錯誤;⑥構件接長處,接頭位置過于集中,未錯開焊縫位置等.

    2.2.2其它常見錯誤有:

    ①.尺寸不符:第二道尺寸相加后與一道尺寸不符;②圖面與材料包及圖框中構件編號不一致;④材料表中漏零件;⑤在一些大型項目中,構件數量多,構件圖易出現重復繪制或漏繪;⑥不同構件重復編號;⑦螺栓孔位與連接件孔位位置錯誤;⑧作對構件連接板反向,如單側隅撐、支撐等連接板錯放至另一側;⑨墻面檁條在門窗洞孔上下緣放置有正反之分,則墻面隅撐和拉條長度計算易發生錯誤.

    2.3 詳圖設計的技巧

    針對圖紙中常見問題,主要通過認真理解設計圖,圖紙完成后仔細檢查并通過圖紙審核即可基本解決.一般鋼結構廠房多采用彩鋼板維護結構,在結構詳圖設計中應考慮彩鋼板的安裝,對于以下問題的提前考慮會大大減少圖紙出錯概率,或是與下道工序干涉.

    2.3.1對于有孔位要求或是有控制要求的構件在尺寸標注時不宜標注封閉尺寸.

    2.3.2 屋面采用內天溝需考慮幾個問題.一是系桿不能設計到緊貼著柱頂的位置,否則將可能導致落水管安裝不到位;二是天溝落水管和系桿以及柱間支撐位置也應提前考慮,否則安裝時不是碰到系桿,就是碰到柱間支撐;三是內天溝處墻面檁條位置應根據天溝尺寸加以調整,墻面檁條安裝完成天溝無法固定.

    2.3.3 不要片面理解檁條上打拉條孔位時需考慮"受拉邊、受壓邊"等因素,打出上下邊不等距的孔,雖然圖紙沒錯,但安裝時極易裝反,結果反而不利,因此宜將檁條上孔均打成對稱孔.

    2.3.4 水平支撐上花籃螺栓位置要合理,不要偏離鋼梁過遠,應考慮安裝方便,否則工人在安裝時必須探出身體來擰緊或者爬梯上去,要么等檁條安裝結束后爬上檁條擰緊,這樣做非常不安全.水平支撐還易與隅撐位置干涉,設計時應提前考慮.

    2.3.5 高強螺栓布置要合理,需考慮扭矩器和扭矩扳手的施工空間,否則安裝時因空間太小,扭矩器和扭矩扳手等工具無法就位,導致高強螺栓梅花頭無法擰斷或高強螺栓無法擰緊.

    2.3.6 高強螺栓連接板如果有可能,盡量采用上、下對稱的螺栓布置方式.曾經有工程中連接節點中采用上部4個下部6個,制作中車間工人在拼配連接板中不小心將一部分拼反,結果在現場無法拼裝.

    2.3.7 抗風柱與鋼梁的連接宜盡量采用彈簧板連接,因中間跨的梁安裝后下撓較大,山墻的梁若采用螺栓與抗風柱頂緊連接,會造成屋面不平,中間低兩端高.

    2.3.8 節點無加勁肋,這種情況有時是設計圖中沒有設計,應及時向設計人員提出,否者會導致后續制作中焊接時節點板變形,安裝時節點板不能貼合,對于有摩擦面連接節點,造成摩擦面安裝不能達到要求.

    2.3.9 梁、柱做系桿連接時,應將梁柱上連接板適當外伸,有的因系桿連接板太長,導致空間太小,系桿過長無法安裝,有些框架結構的次梁也存在同樣問題

    2.3.10 關聯部位,有連接關系位置應注意檢查相關構件的數量、位置.如屋面檁條布置圖和鋼梁詳圖要認真核對,常有布置圖與詳圖檁條數量不符問題.

    2.3.11 當墻面采用帶窗時,墻面檁托板加勁板應反向洞口方向.否者窗戶安裝時發生與加勁板干涉,無法通過,且帶窗的檁條安裝時應盡量采用沉頭螺釘,也是防止同樣問題.

    總之,鋼結構詳圖設計是一個承前啟后工作,是鋼結構設計藍圖轉化為鋼結構產品的橋梁,不僅是對施工圖的簡單放樣、分解,而是鋼結構制作前的技術準備工作,是工程施工的一道工序,是構件制作與安裝的指導性文件.要求詳圖設計人員應有較高的理論知識和制作、安裝的實踐經驗,要有全局意識和強烈的責任心,工作中認真負責,經常深入生產車間、安裝工地現場,不斷學習總結,才能很好的將理論與實踐結合、將設計和工藝完美的結合,進而不斷提高詳圖設計水平.