浅谈建筑钢结构深化详图设计

浅谈建筑钢结构深化详图设计

作者：熊乐喜

来源：《中国建筑金属结构·下半月》2013年第11期

摘要：钢结构深化详图是连接建筑钢结构设计图纸与产品的中间桥梁。本文首先对深化详图设计进行概述，然后详尽介绍了深化详图设计的主要内容，最后道出计算机软件在推动深化详图设计高速发展的道路上不可比拟的作用。

关键词：钢结构；详图设计；设计深化；软件

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）11-00254-01

1 深化详图设计发展现状

钢结构工程是建筑结构工程中的重要组成部分，具有一定的特殊性，主要表现为工厂生产和构件连接形式复杂多样。这种特殊性对构件的要求较高，在施工图纸和实际施工之间，必须进行大量的深化设计和详图设计的工作，以满足工厂生产和构件连接的需要。我国早期的图纸是将设计图纸与深化详图图纸合并为一个阶段，随着建筑钢结构的飞速发展，图纸专业化的程度越来越高，设计图纸与深化详图图纸慢慢由一为二，到20世纪八九十年代，沿海许多发达地区涌现了许多建筑钢结构深化详图的专业公司。建筑钢结构工程图纸逐步转向专业化方向发展。1983年，我国颁布了《钢结构施工验收规范》，对设计图纸和深化详图图纸分别出图方法进行了肯定[1]。2001年，我国建设部门颁布了“建筑工程统一标准颁发通知”，就建筑钢结构的设计和深化详图的表达进行了明确的指导和规范。

2 深化详图设计的必要性

深化详图设计就是对设计图纸进行深化设计，使设计图纸转化为深化详图设计的图纸，使设计图纸表达的更为全面。设计图纸只给出了构件截面和节点连接的信息，对节点具体的连接方式，构件的加工制作工艺并未做出解释。将设计图纸转化为深化详图设计图纸包含许多方面的内容，如材料的选用、连接方法、构件连接节点以及涂装表面处理等方面的问题。钢结构工程的特殊性使得构件在制作和安装方面更加需要简洁明晰的构件加工生产图、组合构件的大样图，以及明确的节点连接大样详图，这些详图都是工厂产品和现场安装连接的依据。不合理的构造设计详图，往往会引起应力集中，使构件产生过大的参残余变形，据相关数据显示，在钢结构工程事故中，由于节点连接不合理而造成事故的比例是20%。因此钢结构深化详图设计是钢结构工程的必不可少的一部分，是构件制作与安装的指导性文件。

3 深化详图设计的主要内容

深化详图设计主要包括施工全过程仿真分析、结构设计优化、节点深化、构件安装图、构件加工图和工程量分析[2]。施工全过程仿真分析一般包括很多方面的内容，有施工各状态下

的结构稳定性分析和特殊施工荷载用下的结构安全性仿真分析，以及各种验算包括整体吊装模拟验算和大跨结构的预起拱的验算等。施工过程的计算模型会因为在施工过程中温度等方面原因而产生应变，应变一旦产生一般不会随着结构的设计状态的恢复而消失，通常都会部分的保留下来，因此需要对原有的设计模型进行优化，保证建筑钢结构结构的安全。节点深化详图设计的主要目的是对图纸中节点进行强度验算和节点连接计算以保证节点强度连接的合理性，减少事故的发生。构件安装图是在构件加工图完成之后用于指导现场安装和连接的一种安装图，它的主要任务是对每个构件进行正确的安装，并采用正确的方式进行连接。构件加工图可以分为构件大样图和零件图，构件大样图表示的是构件的出厂状态，是工厂加工的而依据，其主要内容包括拼接尺寸以及附属构件定位等。构件大样图表示的是构件状态，它的作用是方便对构件进行现场检查；零件图是构件不能拆分的最小单元，随着计算机软件的飞速发展，零件图基本被计算机所替代。工程量分析是深化详图的重要组成部分，材料表是工程量分析中最容易被忽视的地方，它包括许多方面的信息，这些信息可以指导我们进行精确的采购信息计划，安装计划，节省资本，提高经济效益。

4 计算机软件的开发推动深化详图设计的高速发展

建筑钢结构构件深化详图绘制相当繁琐，如果采用传统的手工绘制，对拆图人员的业务水平要求的相当苛刻，也不可避免的出现错误。深化详图软件的使用可以大大的提高图纸的正确性和精确度，也大大的减少了钢结构详图的设计周期，使企业更有竞争力。深化设计的常用软件有许多如SAP2000、MIDAS/GEN、PKPM、MST、ANSYS等，每个软件具有不同的特点，适用不同的条件，在实际工程中可以根据不同的需要进行合理的选择。构件详图的常用设计软件主要有AutoCAD、TEKLA和StruCAD。

现代建筑钢构件造型多种多样，越来越富有艺术性，各种空间结构的建筑随之雨后春笋般的涌现出来，如采用MST和AUTO CAD作为分析和出图软件的异体空间结构国家游泳中心；采用TEKLA Structures、AUTO CAD等作为出图软件的特殊结构如国家体育场主火炬；采用TEKLA Structures、AUTO CAD等作为深化软件的不规则空间圆管桁架结构北大乒乓球比赛馆；采用AUTO CAD等作为放样出图软件的超高层框架结构国贸三期。这些结构的加工图纸，如果还是按以前的手工绘制是无法实现的，现在得益于深化详图软件，建筑的艺术造型也由以前“想得到，做不到”的局面进入“只有想不到，没有做不到”的时代，让我们的世界变更的多姿多彩。

5 结语

钢结构深化详图是将施工图纸转化为加工安装详图，是建筑钢结构工程的重要组成部分，是连接建筑钢结构设计图纸与产品的中间桥梁。我国对建筑钢结构的设计和深化详图的表达也进行了明确的指导和规范。

深化详图设计包括许多方面的内容，如仿真分析、优化设计、节点深化、构件安装和加工图以及工程量分析。

钢结构分为不同体系，不同体系的结构构件具有不同的特点，异体结构、特殊结构、空间桁架结构以及超高层桁架结构等这些特殊的结构形式无法按照以后的手工绘图进行设计，计算机软件在钢结构深化详图中发挥着重要作用。深化详图软件的使用可以提高图纸的正确性和精确度，减少钢结构详图的设计周期。随着建筑技术的发展，许多民用建筑也朝着非常规方向化发展，建筑的造型更加丰富多彩，专业详图软件带领我们进入“只有想不到，没有做不到”的时代。

参考文献

[1] 兰虹，杨甄，白民哲.钢结构详图设计的几点思考[J].陕西建筑，2010.

[2] 谢国昂，王松涛.钢结构设计深化及详图表达[J].2010，27（01）：3-5.

[3] 夏旭勇，马恩成，陈玉林，等.钢结构详图软件的开发与功能介绍[A].第十四届工程设计计算机应用学术会议论文集[C].2008.