钢结构工程钢结构细化设计方案

钢结构工程钢结构细化设计方案1.1钢结构细化设计准备1.1.1钢结构细化目的深化设计是钢结构加工与安装前的重要环节，直接影响工程能否顺利实施。细化设计的目的主要体现以下方面：（1）细化设计是对原设计的理解和细化。通过深化设计，将概念模型变成实际模型和图纸，将通用性节点变成个性化节点模型和图纸。特别是对于本工程的彩带，通过细化设计，可以得到空间各点的坐标定位。（2）细化设计是对原设计的检查、补充和优化。通过对杆件和节点的加工、运输及安装等分析和计算，确定杆件与节点中具体的焊缝、螺栓、分段、吊装耳板等，并可对其优化，得到实际可行的模型与图纸。（3）细化设计为加工制作及检查提供依据。细化设计的零件图可以用于下料、成型、加工定位等；构件图可用于零件的组立、连接和涂装；材料表可用于材料采购；构件各点的加工坐标可以为加工组装的测量、校正、对接等提供依据；为加工方案提供支持。（4）细化设计为现场安装及检查提供依据。深化设计的布置图可用于现场安装单元的组装、定位，安装单元的各点坐标也为安装过程中的测量、校正、对接等提供依据，深化设计得到的构件重量及重心为吊装提供参考。深化设计与安装过程计算分析、施工方案等内容相互支持和补充，为实际的安装过程提供技术支持。（5）细化设计也为加工及安装单元的正确履约提供依据。细化设计得到的材料及重量可作为合同的计量依据或参考。1.1.2钢结构深化设计依据类别名称编号国家及行业标准《钢结构设计规范》GB50017-2003《建设项目管理规范》GB/T50326-2006《工程测量规范》GB50026-2007《建筑结构荷载规范》GB50009-2006《建筑工程可靠度设计统一标准》GB50068-2001《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008《建筑抗震设计规范》GB50011-2008《建筑设计防火规范》GB50016-2006《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001《建设工程文件归档整理规范》GB/T50328-2001《低合金高强度结构钢》GB/T1591《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-2008《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T17395-2008《低合金钢焊条》GB/T5118-1995《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝破口的基本型式与尺寸》GB985-1988《气体保护焊用钢丝》GB/T14958-1994《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T8110-2008《低合金钢药芯焊丝》GB/T17493-1998《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈技术条件》GB/T1228～1331-2006《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》GB/T50017-2003《建筑结构用钢板》GB/T19879-2005《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB/T11345《网壳结构技术规程》JGJ61-2003《建筑用无缝钢管》GB/T81620-1999《建筑钢结构防火技术规程》CECS200:2006《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002《钢结构焊缝外形尺寸》JB7949-1999《碳钢、低合金钢焊接构件焊后热处理方法》JB/T6046-19921.2细化设计的部署及思路1.1.1细化设计遵循的原则序号原则内容1细化设计的细化工作主要为：根据业主提供的图纸和技术要求，结合加工单位工厂制作条件、运输条件、现场拼装方案等技术要求，对每一个节点及杆件进行实体放样下料，以便工厂加工使用，对部分节点图纸不详的位置进行设计和对不合理的节点及杆件进行重新计算以达到结构优化，并完成钢结构加工详图的绘制。2加工单位将根据设计文件、钢结构加工详图、吊装施工要求，并结合本公司制作厂的条件，编制钢结构制作工艺书，其内容包括：制作工艺流程图、每个零部件的加工工艺及涂装方案。3加工详图及制作工艺书在开工前将由钢结构分包委派的项目部报钢结构施工主承包单位审批，图纸由设计单位确认和批准后才开始正式实施。4设计单位仅就细化设计未改变原设计意图和设计原则进行确认，细化单位对细化设计的构件尺寸和现场安装定位等设计结果负责。5细化设计的标准化，要求细化设计按照严格的流程进行细化，同时细化设计的图纸严格按照制图规范执行，要求流程和图纸标准化。6细化设计的总体部署将服务于现场安装总体进度，同时考虑材料采购和工厂加工制作的所需时间及进度。1.1.2细化设计流程设计人员熟悉图纸设计人员熟悉图纸设计结束，提交完整设计图纸开始下一批图纸设计图纸交底及工厂服务详图设计人员详图设计详图设计过程碰到图纸问题，向施工图设计单位提交书面报告完成一批图纸及自校图纸校对、审核校对、审核并修改提交图纸配合详图设计的结构设计人员对图纸中未明确的节点进行设计，提交施工图设计单位确认施工图设计方确认施工图设计方确认施工图设计单位进行施工图交底安装单位进行安装方案交底详图设计单位确定杆件分段位置、加工工艺、图纸分批情况及图纸提交时间详图设计人员再次熟悉图纸，并提交图纸中问题书面报告工艺审核1.1.3细化设计步骤初步建立整体模型初步建立整体模型检查模型（检查构件位置、规格尺寸）精确建立整体模型（充分考虑现场吊装及工厂加工运输分段）检查模型（模型分段是否合理）节点详细建模（符合加工工艺、焊接工艺）构件深化设计详图（构件组装图、工厂加工图）节点放样详图（节点加工详图）（一）构件深化设计详图绘制步骤（1）整体建模建实体建模前，对设计院提供的施工图进行仔细的阅读，将图中有不明确或有疑点的问题逐一列出，形成文件资料，并及时以向负责该项目的深化总工程师汇报，在与设计院对问题进行核实后再进，整个工程建模用AutoCAD钢结构专业详图设计软件及辅助软件的平台下完成，建模工作可以通过局域网由多人分区分楼层进行，建模时应结合安装方案、制作工艺在模型中就进行构件的分段处理。（2）绘制网架平面布置图，并对网架构件进行编号。（3）绘制单元构件图。将单元网架三维实体模型转换成二维平面图形，进行杆件编号、尺寸标注，并且进行安装、制作工艺的分段，绘制构件图，列出构件材料清单。（4）绘制零件图：根据构件图、节点图、分段等要素绘制零件图，并进行零件编号，列出零件材料清单。（5）照上述步骤完成后，将最后完成图纸的进行“自校——互校——校对——审核——签字”。1.3.4深化设计的组织机构考虑到本工程的重要程度，我公司将利用公司多方面技术人才的优势，派出精兵强将，专门成立一个项目深化设计班组，来确保该工程深化设计的圆满完成。成员1人成员1人成员3人成员1人钢结构深化设计项目组总负责1人细部构造设计组详图设计组工艺设计组组长1人组长1人组长1人1.1.5细化设计软件（一）常用的深化设计软件目前钢结构深化设计常用的软件主要有美国的Autocad、芬兰的Xsteel、英国的Strucad专业深化设计软件。结合我们以往的深化工程设计经验，对于本次钢结构项目的深化设计，屋面网架采用CAD绘图软件进行建模及详图设计。CAD深化设计软件AutoCAD是现在较为流行、使用很广的计算机辅助设计和图形处理软件。在CAD绘图软件的平台上，我司根据多年从事本行业设计、施工经验自行开发了一系列详图设计辅助软件，能够自动拉伸各种截面进行结构的整体建模；对于构件设计能够自动标注尺寸、出具详细的材料表格；对于节点设计能够自动标注焊接形式、螺栓连接形式、统计出各零件尺寸及重量等。1.1.6深化质量保证措施序号项目具体内容1深化设计人员队伍我公司为本工程的深化设计组织了强大的队伍，深化设计项目总工为高级工程师职称，从事专业工作年限在8年以上；结构设计分部、详图设计分部、工艺设计分部负责人均为本科以上学历，从事专业工作年限均在5年以上；分部成员三分之二以上为本科以上学历，深化设计工作年限在3年以上，为图纸深化设计的质量提供了可靠的人力保证。2深化设计三级审核制度除了人员能力，对深化设计来说严格合理的工作流程、体制和控制程序是保证深化设计质量的关键因素。我公司根据中国钢结构行业的具体情况，制定了符合建设部颁布的各项制图标准和设计规范的本公司的深化设计标准，建立起了完善的三级审核制度。设计制图人员根据设计图纸、国家和部委的规范、规程以及本公司的深化设计标准完成自己负责的设计制图工作后，要经过以下检查和审核过程：设计制图人自审设计制图人将完成的图纸打印白图（一次审图单），把对以下内容的检查结果用马克笔做标记：1笔误、遗漏、尺寸、数量；2施工的难易性（对连接和焊接施工可实施性的判断）；3对于发现的不正确的内容，除在电子文件中修改图纸外，还要在一次审图单上用红笔修改，并做出标记（圈起来）；审图人员校核审图人员的检查内容和方法同自审时基本相同，检查完成后将二次审图单交设计制图人员进行修改并打印底图，必要时要向制图人将错误处逐条指出，但对以下内容要进行进一步审核：1深化设计制图是否遵照公司的深化设计有关标准；2对特殊的构造处理审图；3结构体系中各构件间的总体尺寸是否冲突。最终审核审定时的审图以深化设计图的底图和二次审图单为依据，对图纸的加工适用性和图纸的表达方法进行重点审核；对于不妥处，根据情况决定重复从审图人员开始或制图人员开始的上述工作。3信息反馈处理当深化设计出现质量问题，在生产放样阶段被发现时，及时通知该工程深化设计项目部。深化设计项目部会立即组织人员对问题进行分析，如果判断属于简单的笔误，就迅速修改错误，出新版图，并立即发放给生产和质量控制等相关部门，同时收回原版图纸。当质量问题判断为对设计的理解错误或工艺上存在问题时，重新认真研究设计图纸或重新分析深化设计涉及到的制作工艺，及时得出正确的认识，并迅速修改图纸，出新版图，并立即发放给生产和质控等相关部门，同时收回原版图纸。当在构件制作过程中或安装过程中，根据现场反馈的情况发现深化设计的质量问题时，立即通知现场停止相关部分的作业。同时组织技术力量会同有关各方研究出处理措施和补救方案，在征得设计和监理同意后，及时实施，尽可能将损失减少到最小，并将整个过程如实向业主汇报。4出错补救措施根据本工程的情况，我公司设立专门联系人与设计院、业主保持不间断的联系，尽量减少深化设计的错误；在设计中发现深化图出错，此时尚未下料开始制作，立即对错误进行修改，在确认无误后再进行施工；如果深化设计发生错误，且工厂已经下料开始制作，在发现错误后，立即停止制作，并向设计院和业主报告，与设计人员共同商讨所出现错误的性质，如果所发生的错误对整体结构不造成安全影响，在设计院、业主的认可、批准后继续施工；否则对已加工的构件实行报废处理。5现场实测反馈措施为保证结构安装定位的准确性，本工程预埋板的标高、位置均需通过实测反馈给深化设计，深化设计根据实测的数据对上部固定屋盖进行放样设计。1.3细化设计与制作工艺、安装的的结合细化设计与制作工艺、安装必须要与施工方案进行结合。本工程网架的安装方案是一圈一圈逐层向上安装。本工程量大工期紧，结合我公司多年来的加工制作及安装经验，组织施工部和设计部及采购部等有关部门拟定方案后，制定材料采购、加工制作、运输、安装等计划。如，先采购本工程从支座向上30个网格的所有材料，像焊管、钢板、高强栓、封板、锥头、无纹螺母、檩托、C型钢檩条、彩板、采光板采购。这样最大配合了现场的安装顺序速度，避免了发至工地的货是现场不需要的，造成不能安装，产生工期滞后，还能节省现场安装场地。1.3.1焊接应力和焊接变形的控制由于焊接变形直接影响构件、结构的安装及其使用功能，并因承载时产生附加弯矩、次应力而间接影响其使用性能，变形的控制是很重要的。金属焊接时在局部加热、溶化过程中，加热区受热膨胀，而周围的母材还处于冷态或加热温度不高，因而对焊接区受热母材的膨胀其约束作用，焊接区因而受压应力，而母材受拉应力。随着电弧前移，已完成的焊缝和热影响区冷却并收缩，而其周围的母材此时却起了约束其收缩的作用。焊缝及近焊缝区因而受拉应力，而周围的母材金属受压应力。构件焊接时产生瞬时内应力，焊接后产生残余应力，并同时产生残余变形，这是不可以避免的客观规律。由于本工程的杆件尺寸与结构重量大，因此在长度方向受焊接应力的影响大，容易发生收缩，预留长度法补偿焊缝的纵向收缩变形，深化设计在构件放样下料图中考虑纵向的收缩变形影响，管件下料考虑每道拼接焊缝预留0.5-0.7mm的余量，作为深化设计下料详图的依据。需预留的长度需预留的长度1.4细化设计与钢结构施工方案的结合1.4.1结构变形是否需要预起拱设计结构的变形是大跨度结构需要特别重视的问题，在结构自重作用下，如果结构的变形过大，会影响到整个结构的外形、构件的几何尺寸和受力。因此通过结构的起拱来解决结构的变形问题，是通常采用的控制结构刚度的策略。而一般情况下结构起拱的设计是结构深化设计的重要内容，结构起拱后，结构的定位坐标、杆件的几何尺寸均有变化。判断结构是否需要起拱主要考虑结构在自重作用下的变形值，若此结构在平面内的变形不是特别大，就不需要起拱。若经计算后结构在平面内的变形较大，则将计算所得的结构竖向变形值直接反向施加到原结构上对结构进行预起拱，预起拱采用工厂制作中的反向变形来处理，以达到变形后结构合理、工厂加工及现场安装准确快速。1.5深化设计施工详图深化设计的节点构造、放样设计、工艺设计、加工、运输、吊装的分段均应在施工详图中得以体现，施工详图是指导工厂加工及现场安装的有效文件。施工详图包括详图设计说明、埋件平面布置图、构件平面布置图、构件立面布置图、构件图、零件图、构件清单、零件清单、螺栓清单等。1.5.1施工详图设计说明详图设计说明的内容一般应有详图设计依据；（按照原设计图纸的要求进行，包括工程规范、规程、标准及规定等）主材、焊材、连接件等选用的型号、规格、牌号、要求及建议；焊接坡口的形式、焊接工艺、焊接质量等级及无损检测要求；构件的表示方法及允许偏差；对构件加工、预装、防锈与涂装、运输、安装等技术要求及注意事项。1.5.2埋件平面布置图本工程埋件主要涉及混凝土柱顶的预埋件，埋件平面布置图应表示出埋件的轴线相对位置、标高、跟其他部件的关系，对施工的要求及注意事项。1.5.3构件平面、立面布置图本工程构件平面、立面布置图包括下弦杆、上弦杆、腹杆、支座等主要构件分布，构件编号应与成品构件图中编号保持一致。主要提供现场安装用。依据钢结