钢结构详图设计的几点思考

时间：2020-05-30 19:03:14 来源：钢构联盟

　　随着钢结构在建筑领域越来越多的使用，钢结构详图设计的重要性也逐步体现，它是钢结构工程的主要环节之一，这一环节完成的好坏直接影响钢结构的制作成本、质量和进度。

一、钢结构详图设计内容和工具

　　1.1详图设计的内容及要求

　　通常，一套完整的钢结构详图应包含图纸目录、设计总说明、构件布置图、构件详图。

　　1.1.1 总说明应包含工程概况、材料要求、焊缝等级及质量要求、构件制作要求、涂装要求、安装要求(如高强螺栓应提供初扭、终扭扭矩要求)等需要说明的内容，表达应明确、清晰、简洁。

　　1.1.2 构件布置图应根据工程实际情况灵活分布，布置图应表述清晰准确，详图与布置图表达内容相符。

　　1.1.3 构件详图应选择最有代表性的立面做主视图，在构件视图中应包含构件安装位置、方向，所示视图应能完整表达构件特征。构件中各种材料编号正确，图中注明螺栓规格、孔径、焊缝形式、大小、坡口形式。对于超长、超重构件需要确定分段位置，分段位置确定时应首先考虑运输车辆、起重设备的能力，再考虑材料的合理利用、接头处焊缝位置的错开等问题。

　　1.2 常用工具软件

　　详图设计离不开工具软件，常用软件有Tekla Stuctures、Solidworks(机械钢结构深化设计)和Autocad,其它辅助软件有天正结构、探索者、Turetable等。

　　Tekla Stuctures软件是目前使用较多软件，采用3D建模，可以实现全过程多人合作，在建模过程中可以检查节点、构件的位置，材料表、构件统计表、图纸等均可自动创建生产。优点是大大降低画图劳动强度，较大程度避免人工绘图造成的尺寸错误;其自动生成详细的零件清单。其缺点是构件编号多，出图量大，3D详图软件价格较高、操作较复杂，需要较长时间的学习实践，在西北地区普及不是很广。

　　Autocad是最常用的详图设计软件，但该软件的操作基于2D模型，自带基本元素不足，很多功能缺乏，需要与其它软件结合以及人工的辅助才能完成，因此绘图时间长，图纸的出错率较高，劳动强度大。优点是出图量可灵活掌握，图面及表达可自由布置。

　　天正、探索者等软件与Autocad软件互相配合使用，其方便的柱网布置、轴线标注、焊缝、标高标注、尺寸标注等可大大减少Autocad的绘图时间。Turetable是将EXCEL与Autocad相互转化的软件，它的应用可节省材料表的编制时间，提高材料表的准确性，使图纸工程量计算和统计变的轻松。

　　Solidworks主要用于机械钢结构的深化设计，对于齿轮、曲面薄壳钣金、三维铸钢件等，深化设计能力较强。

二、钢结构详图设计常见问题及处理方法

　　2.1详图设计前期准备工作

　　无论是采用3D建模的软件还是Autocad软件，最终图纸的审核还是由技术人员控制，笔者根据多年工作经验，通过以下方面的预先控制可较好保证详图的准确性。

　　2.1.1 拿到设计图纸首先应仔细理解设计者的意图，对设计图的理解包含两个方面，一是对设计概念性的理解，二是考虑把设计图纸转化为实际构件制作过程中的复杂程度和可行性考量，钢结构设计图多由钢结构设计软件(PKPM，3D3S等)设计而成，并自动生成设计图纸，有些设计人员经验不足，设计中常出现一些问题：如一个工程材料规格、种类很多，还有一些不常用、不易采购的材料，遇到这些问题应及时提出材料代用申请，防止对工程的一些不必要的浪费;还有一些节点设计不合理或难以实现，或设计图技术要求中过低、过高或多余条款，遇到这些问题应及时与设计人员沟通，探讨进行适当的变更，改善工艺性，以便下步制作顺利进行。

　　2.1.2 其次编制合理绘图计划，详图设计工作应与施工组织紧密配合，特别是大型钢结构项目，应根据施工进度安排进行详图设计、组织材料采购、生产、成品发运，不应出现土建施工与钢结构安装干涉、或构件到场不配套，无法安装或到场构件不能安装成一个稳定体系，造成安全隐患，如有的施工单位在安装中因钢梁、系杆、支撑、檩条未运至现场，为赶进度仅安装独立钢柱，且没有采取揽风绳等完善的安全保障措施，极易发生在突发强风荷载作用下的钢柱扭断破坏事故。

　　2.2 详图设计常见的错误

　　2.2.1比较严重错误有：

　　①.构件截面尺寸或材质与设计图不符;②构件长度错误;③柱，梁等节点处接合错误，即接合处节点板错误，无法安装;④构件编号及版次错误;⑤构件位置错误;⑥构件接长处，接头位置过于集中，未错开焊缝位置等。

　　2.2.2其它常见错误有：

　　①.尺寸不符：第二道尺寸相加后与第一道尺寸不符;②图面与材料包及图框中构件编号不一致;④材料表中漏零件;⑤在一些大型项目中，构件数量多，构件图易出现重复绘制或漏绘;⑥不同构件重复编号;⑦螺栓孔位与连接件孔位位置错误;⑧作对构件连接板反向，如单侧隅撑、支撑等连接板错放至另一侧;⑨墙面檩条在门窗洞孔上下缘放置有正反之分，则墙面隅撑和拉条长度计算易发生错误。

　　2.3 详图设计的技巧

　　针对图纸中常见问题，主要通过认真理解设计图，图纸完成后仔细检查并通过图纸审核即可基本解决。一般钢结构厂房多采用彩钢板维护结构，在结构详图设计中应考虑彩钢板的安装，对于以下问题的提前考虑会大大减少图纸出错概率，或是与下道工序干涉。

　　2.3.1对于有孔位要求或是有控制要求的构件在尺寸标注时不宜标注封闭尺寸。如下图一：檩条打孔图;图二框架柱连接板拼配图。

　　图一：檩条打孔图

　　图二：框架柱连接板拼配图

　　2.3.2 屋面采用内天沟需考虑几个问题。一是系杆不能设计到紧贴着柱顶的位置，否则将可能导致落水管安装不到位;二是天沟落水管和系杆以及柱间支撑位置也应提前考虑，否则安装时不是碰到系杆，就是碰到柱间支撑;三是内天沟处墙面檩条位置应根据天沟尺寸加以调整，墙面檩条安装完成天沟无法固定。如图三:内天沟节点图。

　　图三:内天沟节点图

　　2.3.3 不要片面理解檩条上打拉条孔位时需考虑“受拉边、受压边”等因素，打出上下边不等距的孔，虽然图纸没错，但安装时极易装反，结果反而不利，因此宜将檩条上孔均打成对称孔。

　　2.3.4 水平支撑上花篮螺栓位置要合理，不要偏离钢梁过远，应考虑安装方便，否则工人在安装时必须探出身体来拧紧或者爬梯上去，要么等檩条安装结束后爬上檩条拧紧，这样做非常不安全。水平支撑还易与隅撑位置干涉，设计时应提前考虑。

　　2.3.5 高强螺栓布置要合理，需考虑扭矩器和扭矩扳手的施工空间，否则安装时因空间太小，扭矩器和扭矩扳手等工具无法就位，导致高强螺栓梅花头无法拧断或高强螺栓无法拧紧。

　　2.3.6 高强螺栓连接板如果有可能，尽量采用上、下对称的螺栓布置方式。曾经有工程中连接节点中采用上部4个下部6个，制作中车间工人在拼配连接板中不小心将一部分拼反，结果在现场无法拼装。

　　2.3.7 抗风柱与钢梁的连接宜尽量采用弹簧板连接，因中间跨的梁安装后下挠较大，山墙的梁若采用螺栓与抗风柱顶紧连接，会造成屋面不平，中间低两端高。

　　2.3.8 节点无加劲肋，这种情况有时是设计图中没有设计，应及时向设计人员提出，否者会导致后续制作中焊接时节点板变形，安装时节点板不能贴合，对于有摩擦面连接节点，造成摩擦面安装不能达到要求。

　　2.3.9 梁、柱做系杆连接时，应将梁柱上连接板适当外伸，有的因系杆连接板太长，导致空间太小，系杆过长无法安装，有些框架结构的次梁也存在同样问题，如图四：系杆安装节点。

　　图四：系杆安装节点

　　2.3.10 关联部位，有连接关系位置应注意检查相关构件的数量、位置。如屋面檩条布置图和钢梁详图要认真核对，常有布置图与详图檩条数量不符问题。

　　2.3.11 当墙面采用带窗时，墙面檩托板加劲板应反向洞口方向。否者窗户安装时发生与加劲板干涉，无法通过，且带窗的檩条安装时应尽量采用沉头螺钉，也是防止同样问题。

三、结束语

　　总之，钢结构详图设计是一个承前启后工作，是钢结构设计蓝图转化为钢结构产品的桥梁，不仅是对施工图的简单放样、分解，而是钢结构制作前的技术准备工作，是工程施工的第一道工序，是构件制作与安装的指导性文件。要求详图设计人员应有较高的理论知识和制作、安装的实践经验，要有全局意识和强烈的责任心，工作中认真负责，经常深入生产车间、安装工地现场，不断学习总结，才能很好的将理论与实践结合、将设计和工艺完美的结合，进而不断提高详图设计水平。

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