鋼結構工程鋼結構細化設計方案

鋼結構工程鋼結構細化設計方案1.1鋼結構細化設計準備1.1.1鋼結構細化目的深化設計是鋼結構加工與安裝前的重要環(huán)節(jié)，直接影響工程能否順利實施。細化設計的目的主要體現(xiàn)以下方面：（1）細化設計是對原設計的理解和細化。通過深化設計，將概念模型變成實際模型和圖紙，將通用性節(jié)點變成個性化節(jié)點模型和圖紙。特別是對于本工程的彩帶，通過細化設計，可以得到空間各點的坐標定位。（2）細化設計是對原設計的檢查、補充和優(yōu)化。通過對桿件和節(jié)點的加工、運輸及安裝等分析和計算，確定桿件與節(jié)點中具體的焊縫、螺栓、分段、吊裝耳板等，并可對其優(yōu)化，得到實際可行的模型與圖紙。（3）細化設計為加工制作及檢查提供依據(jù)。細化設計的零件圖可以用于下料、成型、加工定位等；構件圖可用于零件的組立、連接和涂裝；材料表可用于材料采購；構件各點的加工坐標可以為加工組裝的測量、校正、對接等提供依據(jù)；為加工方案提供支持。（4）細化設計為現(xiàn)場安裝及檢查提供依據(jù)。深化設計的布置圖可用于現(xiàn)場安裝單元的組裝、定位，安裝單元的各點坐標也為安裝過程中的測量、校正、對接等提供依據(jù)，深化設計得到的構件重量及重心為吊裝提供參考。深化設計與安裝過程計算分析、施工方案等內(nèi)容相互支持和補充，為實際的安裝過程提供技術支持。（5）細化設計也為加工及安裝單元的正確履約提供依據(jù)。細化設計得到的材料及重量可作為合同的計量依據(jù)或參考。1.1.2鋼結構深化設計依據(jù)類別名稱編號國家及行業(yè)標準《鋼結構設計規(guī)范》GB50017-2003《建設項目管理規(guī)范》GB/T50326-2006《工程測量規(guī)范》GB50026-2007《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2006《建筑工程可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068-2001《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223-2008《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2008《建筑設計防火規(guī)范》GB50016-2006《網(wǎng)架結構設計與施工規(guī)程》JGJ7-91《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205-2001《建設工程文件歸檔整理規(guī)范》GB/T50328-2001《低合金高強度結構鋼》GB/T1591《工業(yè)建筑防腐蝕設計規(guī)范》GB50046-2008《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》GB/T17395-2008《低合金鋼焊條》GB/T5118-1995《氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫破口的基本型式與尺寸》GB985-1988《氣體保護焊用鋼絲》GB/T14958-1994《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》GB/T8110-2008《低合金鋼藥芯焊絲》GB/T17493-1998《鋼結構用高強度大六角頭螺栓、大六角頭螺母、墊圈技術條件》GB/T1228～1331-2006《鋼結構高強度螺栓連接的設計、施工及驗收規(guī)程》GB/T50017-2003《建筑結構用鋼板》GB/T19879-2005《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級法》GB/T11345《網(wǎng)殼結構技術規(guī)程》JGJ61-2003《建筑用無縫鋼管》GB/T81620-1999《建筑鋼結構防火技術規(guī)程》CECS200:2006《建筑鋼結構焊接技術規(guī)程》JGJ81-2002《鋼結構焊縫外形尺寸》JB7949-1999《碳鋼、低合金鋼焊接構件焊后熱處理方法》JB/T6046-19921.2細化設計的部署及思路1.1.1細化設計遵循的原則序號原則內(nèi)容1細化設計的細化工作主要為：根據(jù)業(yè)主提供的圖紙和技術要求，結合加工單位工廠制作條件、運輸條件、現(xiàn)場拼裝方案等技術要求，對每一個節(jié)點及桿件進行實體放樣下料，以便工廠加工使用，對部分節(jié)點圖紙不詳?shù)奈恢眠M行設計和對不合理的節(jié)點及桿件進行重新計算以達到結構優(yōu)化，并完成鋼結構加工詳圖的繪制。2加工單位將根據(jù)設計文件、鋼結構加工詳圖、吊裝施工要求，并結合本公司制作廠的條件，編制鋼結構制作工藝書，其內(nèi)容包括：制作工藝流程圖、每個零部件的加工工藝及涂裝方案。3加工詳圖及制作工藝書在開工前將由鋼結構分包委派的項目部報鋼結構施工主承包單位審批，圖紙由設計單位確認和批準后才開始正式實施。4設計單位僅就細化設計未改變原設計意圖和設計原則進行確認，細化單位對細化設計的構件尺寸和現(xiàn)場安裝定位等設計結果負責。5細化設計的標準化，要求細化設計按照嚴格的流程進行細化，同時細化設計的圖紙嚴格按照制圖規(guī)范執(zhí)行，要求流程和圖紙標準化。6細化設計的總體部署將服務于現(xiàn)場安裝總體進度，同時考慮材料采購和工廠加工制作的所需時間及進度。1.1.2細化設計流程設計人員熟悉圖紙設計人員熟悉圖紙設計結束，提交完整設計圖紙開始下一批圖紙設計圖紙交底及工廠服務詳圖設計人員詳圖設計詳圖設計過程碰到圖紙問題，向施工圖設計單位提交書面報告完成一批圖紙及自校圖紙校對、審核校對、審核并修改提交圖紙配合詳圖設計的結構設計人員對圖紙中未明確的節(jié)點進行設計，提交施工圖設計單位確認施工圖設計方確認施工圖設計方確認施工圖設計單位進行施工圖交底安裝單位進行安裝方案交底詳圖設計單位確定桿件分段位置、加工工藝、圖紙分批情況及圖紙?zhí)峤粫r間詳圖設計人員再次熟悉圖紙，并提交圖紙中問題書面報告工藝審核1.1.3細化設計步驟初步建立整體模型初步建立整體模型檢查模型（檢查構件位置、規(guī)格尺寸）精確建立整體模型（充分考慮現(xiàn)場吊裝及工廠加工運輸分段）檢查模型（模型分段是否合理）節(jié)點詳細建模（符合加工工藝、焊接工藝）構件深化設計詳圖（構件組裝圖、工廠加工圖）節(jié)點放樣詳圖（節(jié)點加工詳圖）（一）構件深化設計詳圖繪制步驟（1）整體建模建實體建模前，對設計院提供的施工圖進行仔細的閱讀，將圖中有不明確或有疑點的問題逐一列出，形成文件資料，并及時以向負責該項目的深化總工程師匯報，在與設計院對問題進行核實后再進，整個工程建模用AutoCAD鋼結構專業(yè)詳圖設計軟件及輔助軟件的平臺下完成，建模工作可以通過局域網(wǎng)由多人分區(qū)分樓層進行，建模時應結合安裝方案、制作工藝在模型中就進行構件的分段處理。（2）繪制網(wǎng)架平面布置圖，并對網(wǎng)架構件進行編號。（3）繪制單元構件圖。將單元網(wǎng)架三維實體模型轉(zhuǎn)換成二維平面圖形，進行桿件編號、尺寸標注，并且進行安裝、制作工藝的分段，繪制構件圖，列出構件材料清單。（4）繪制零件圖：根據(jù)構件圖、節(jié)點圖、分段等要素繪制零件圖，并進行零件編號，列出零件材料清單。（5）照上述步驟完成后，將最后完成圖紙的進行“自?！バ！Α獙徍恕炞帧?。1.3.4深化設計的組織機構考慮到本工程的重要程度，我公司將利用公司多方面技術人才的優(yōu)勢，派出精兵強將，專門成立一個項目深化設計班組，來確保該工程深化設計的圓滿完成。成員1人成員1人成員3人成員1人鋼結構深化設計項目組總負責1人細部構造設計組詳圖設計組工藝設計組組長1人組長1人組長1人1.1.5細化設計軟件（一）常用的深化設計軟件目前鋼結構深化設計常用的軟件主要有美國的Autocad、芬蘭的Xsteel、英國的Strucad專業(yè)深化設計軟件。結合我們以往的深化工程設計經(jīng)驗，對于本次鋼結構項目的深化設計，屋面網(wǎng)架采用CAD繪圖軟件進行建模及詳圖設計。CAD深化設計軟件AutoCAD是現(xiàn)在較為流行、使用很廣的計算機輔助設計和圖形處理軟件。在CAD繪圖軟件的平臺上，我司根據(jù)多年從事本行業(yè)設計、施工經(jīng)驗自行開發(fā)了一系列詳圖設計輔助軟件，能夠自動拉伸各種截面進行結構的整體建模；對于構件設計能夠自動標注尺寸、出具詳細的材料表格；對于節(jié)點設計能夠自動標注焊接形式、螺栓連接形式、統(tǒng)計出各零件尺寸及重量等。1.1.6深化質(zhì)量保證措施序號項目具體內(nèi)容1深化設計人員隊伍我公司為本工程的深化設計組織了強大的隊伍，深化設計項目總工為高級工程師職稱，從事專業(yè)工作年限在8年以上；結構設計分部、詳圖設計分部、工藝設計分部負責人均為本科以上學歷，從事專業(yè)工作年限均在5年以上；分部成員三分之二以上為本科以上學歷，深化設計工作年限在3年以上，為圖紙深化設計的質(zhì)量提供了可靠的人力保證。2深化設計三級審核制度除了人員能力，對深化設計來說嚴格合理的工作流程、體制和控制程序是保證深化設計質(zhì)量的關鍵因素。我公司根據(jù)中國鋼結構行業(yè)的具體情況，制定了符合建設部頒布的各項制圖標準和設計規(guī)范的本公司的深化設計標準，建立起了完善的三級審核制度。設計制圖人員根據(jù)設計圖紙、國家和部委的規(guī)范、規(guī)程以及本公司的深化設計標準完成自己負責的設計制圖工作后，要經(jīng)過以下檢查和審核過程：設計制圖人自審設計制圖人將完成的圖紙打印白圖（一次審圖單），把對以下內(nèi)容的檢查結果用馬克筆做標記：1筆誤、遺漏、尺寸、數(shù)量；2施工的難易性（對連接和焊接施工可實施性的判斷）；3對于發(fā)現(xiàn)的不正確的內(nèi)容，除在電子文件中修改圖紙外，還要在一次審圖單上用紅筆修改，并做出標記（圈起來）；審圖人員校核審圖人員的檢查內(nèi)容和方法同自審時基本相同，檢查完成后將二次審圖單交設計制圖人員進行修改并打印底圖，必要時要向制圖人將錯誤處逐條指出，但對以下內(nèi)容要進行進一步審核：1深化設計制圖是否遵照公司的深化設計有關標準；2對特殊的構造處理審圖；3結構體系中各構件間的總體尺寸是否沖突。最終審核審定時的審圖以深化設計圖的底圖和二次審圖單為依據(jù)，對圖紙的加工適用性和圖紙的表達方法進行重點審核；對于不妥處，根據(jù)情況決定重復從審圖人員開始或制圖人員開始的上述工作。3信息反饋處理當深化設計出現(xiàn)質(zhì)量問題，在生產(chǎn)放樣階段被發(fā)現(xiàn)時，及時通知該工程深化設計項目部。深化設計項目部會立即組織人員對問題進行分析，如果判斷屬于簡單的筆誤，就迅速修改錯誤，出新版圖，并立即發(fā)放給生產(chǎn)和質(zhì)量控制等相關部門，同時收回原版圖紙。當質(zhì)量問題判斷為對設計的理解錯誤或工藝上存在問題時，重新認真研究設計圖紙或重新分析深化設計涉及到的制作工藝，及時得出正確的認識，并迅速修改圖紙，出新版圖，并立即發(fā)放給生產(chǎn)和質(zhì)控等相關部門，同時收回原版圖紙。當在構件制作過程中或安裝過程中，根據(jù)現(xiàn)場反饋的情況發(fā)現(xiàn)深化設計的質(zhì)量問題時，立即通知現(xiàn)場停止相關部分的作業(yè)。同時組織技術力量會同有關各方研究出處理措施和補救方案，在征得設計和監(jiān)理同意后，及時實施，盡可能將損失減少到最小，并將整個過程如實向業(yè)主匯報。4出錯補救措施根據(jù)本工程的情況，我公司設立專門聯(lián)系人與設計院、業(yè)主保持不間斷的聯(lián)系，盡量減少深化設計的錯誤；在設計中發(fā)現(xiàn)深化圖出錯，此時尚未下料開始制作，立即對錯誤進行修改，在確認無誤后再進行施工；如果深化設計發(fā)生錯誤，且工廠已經(jīng)下料開始制作，在發(fā)現(xiàn)錯誤后，立即停止制作，并向設計院和業(yè)主報告，與設計人員共同商討所出現(xiàn)錯誤的性質(zhì)，如果所發(fā)生的錯誤對整體結構不造成安全影響，在設計院、業(yè)主的認可、批準后繼續(xù)施工；否則對已加工的構件實行報廢處理。5現(xiàn)場實測反饋措施為保證結構安裝定位的準確性，本工程預埋板的標高、位置均需通過實測反饋給深化設計，深化設計根據(jù)實測的數(shù)據(jù)對上部固定屋蓋進行放樣設計。1.3細化設計與制作工藝、安裝的的結合細化設計與制作工藝、安裝必須要與施工方案進行結合。本工程網(wǎng)架的安裝方案是一圈一圈逐層向上安裝。本工程量大工期緊，結合我公司多年來的加工制作及安裝經(jīng)驗，組織施工部和設計部及采購部等有關部門擬定方案后，制定材料采購、加工制作、運輸、安裝等計劃。如，先采購本工程從支座向上30個網(wǎng)格的所有材料，像焊管、鋼板、高強栓、封板、錐頭、無紋螺母、檁托、C型鋼檁條、彩板、采光板采購。這樣最大配合了現(xiàn)場的安裝順序速度，避免了發(fā)至工地的貨是現(xiàn)場不需要的，造成不能安裝，產(chǎn)生工期滯后，還能節(jié)省現(xiàn)場安裝場地。1.3.1焊接應力和焊接變形的控制由于焊接變形直接影響構件、結構的安裝及其使用功能，并因承載時產(chǎn)生附加彎矩、次應力而間接影響其使用性能，變形的控制是很重要的。金屬焊接時在局部加熱、溶化過程中，加熱區(qū)受熱膨脹，而周圍的母材還處于冷態(tài)或加熱溫度不高，因而對焊接區(qū)受熱母材的膨脹其約束作用，焊接區(qū)因而受壓應力，而母材受拉應力。隨著電弧前移，已完成的焊縫和熱影響區(qū)冷卻并收縮，而其周圍的母材此時卻起了約束其收縮的作用。焊縫及近焊縫區(qū)因而受拉應力，而周圍的母材金屬受壓應力。構件焊接時產(chǎn)生瞬時內(nèi)應力，焊接后產(chǎn)生殘余應力，并同時產(chǎn)生殘余變形，這是不可以避免的客觀規(guī)律。由于本工程的桿件尺寸與結構重量大，因此在長度方向受焊接應力的影響大，容易發(fā)生收縮，預留長度法補償焊縫的縱向收縮變形，深化設計在構件放樣下料圖中考慮縱向的收縮變形影響，管件下料考慮每道拼接焊縫預留0.5-0.7mm的余量，作為深化設計下料詳圖的依據(jù)。需預留的長度需預留的長度1.4細化設計與鋼結構施工方案的結合1.4.1結構變形是否需要預起拱設計結構的變形是大跨度結構需要特別重視的問題，在結構自重作用下，如果結構的變形過大，會影響到整個結構的外形、構件的幾何尺寸和受力。因此通過結構的起拱來解決結構的變形問題，是通常采用的控制結構剛度的策略。而一般情況下結構起拱的設計是結構深化設計的重要內(nèi)容，結構起拱后，結構的定位坐標、桿件的幾何尺寸均有變化。判斷結構是否需要起拱主要考慮結構在自重作用下的變形值，若此結構在平面內(nèi)的變形不是特別大，就不需要起拱。若經(jīng)計算后結構在平面內(nèi)的變形較大，則將計算所得的結構豎向變形值直接反向施加到原結構上對結構進行預起拱，預起拱采用工廠制作中的反向變形來處理，以達到變形后結構合理、工廠加工及現(xiàn)場安裝準確快速。1.5深化設計施工詳圖深化設計的節(jié)點構造、放樣設計、工藝設計、加工、運輸、吊裝的分段均應在施工詳圖中得以體現(xiàn)，施工詳圖是指導工廠加工及現(xiàn)場安裝的有效文件。施工詳圖包括詳圖設計說明、埋件平面布置圖、構件平面布置圖、構件立面布置圖、構件圖、零件圖、構件清單、零件清單、螺栓清單等。1.5.1施工詳圖設計說明詳圖設計說明的內(nèi)容一般應有詳圖設計依據(jù)；（按照原設計圖紙的要求進行，包括工程規(guī)范、規(guī)程、標準及規(guī)定等）主材、焊材、連接件等選用的型號、規(guī)格、牌號、要求及建議；焊接坡口的形式、焊接工藝、焊接質(zhì)量等級及無損檢測要求；構件的表示方法及允許偏差；對構件加工、預裝、防銹與涂裝、運輸、安裝等技術要求及注意事項。1.5.2埋件平面布置圖本工程埋件主要涉及混凝土柱頂?shù)念A埋件，埋件平面布置圖應表示出埋件的軸線相對位置、標高、跟其他部件的關系，對施工的要求及注意事項。1.5.3構件平面、立面布置圖本工程構件平面、立面布置圖包括下弦桿、上弦桿、腹桿、支座等主要構件分布，構件編號應與成品構件圖中編號保持一致。主要提供現(xiàn)場安裝用。依據(jù)鋼結