浅析钢结构建筑深化设计

浅析钢结构建筑深化设计
摘要：随着社会的进步，钢结构建筑的应用越来越广泛，钢结构的建筑也越来
越多，钢结构深化设计越显得重要。

钢结构深化设计对确保工程施工质量的重要性，介绍了钢结构深化设计的实施方法，有着明确的目的，需要对其深化设计进
行分析，最大限度的提高钢结构工程设计水平，从而确保钢结构工程的质量。

关键词：钢结构；深化设计；内容及意义；分析
引言
近年来随着现代建筑材料及施工技术的快速发展，钢结构工程由于具有强度高、刚度大、自重轻、便于标准化加工、施工周期短、造型美观等特点，越来越
广泛的应用于高层、超高层建筑、大跨大空间建筑以及大型公共建筑中，如北京
奥运会主场馆-鸟巢、水立方、上海金茂大厦、天津体育中心等等。

钢结构构件节点的数量及种类多，造型和受力复杂，它的每一个构件都需要施工详图，即所谓
的钢结构深化设计。

因此，深化设计在钢结构施工中占有重要地位，深化设计的
好坏不仅是对设计图纸的贯彻和执行，更是对设计图纸的补充和完善，将直接影
响到整个工程的进度和质量。

一、钢结构深化设计的主要内容及意义
1、深化设计的主要内容
深化设计是在钢结构工程原设计图的基础上，结合工程情况，构件制作，运
输及安装等施工工艺和其他专业的配合要求进行的二次设计。

主要包括：主体钢
结构节点设计，绘制施工详图，解决核心筒钢结构与外部框架钢结构的相互关系，复杂节点，使其构件在工厂加工及现场安装过程中能够顺利进行，作好土建钢筋
预留洞，机电设备留洞，幕墙连接件等前期工作[1]。

2、深化设计的重要性与必要性
深化设计是钢结构设计与施工中不可缺少的一个重要环节，它贯穿于设计和
施工的全过程。

提供施工详图，配合制定合理的施工方案，临时施工支撑设计，
施工安全性分析，结构变形分析与控制，结构安装仿真等工作。

对于提高设计和
施工速度，施工质量，降低成本，保证施工安全等起着积极作用。

施工详图的设
计质量，直接影响着钢结构构件的制作和安装。

尤其是现在，市场行情大多数工
程处于边设计边施工阶段状态，工期比较紧迫，设计院一次图纸设计又不能配套
完成。

因此深化设计这一环节更是起着举足轻重的作用。

钢结构的构件制作及安
装必须有安装布置图及制作详图，施工详图要详细地设计钢结构的每一个构件，
为钢结构制作单位和安装单位提供必要的，更为详尽的，便于进行施工操作的技
术文件。

通过图纸的深化设计，使复杂分散的节点细化成为有规律的、一目了然
的施工图。

使施工过程中每个构件的制作与安装都能顺利进行，使工程能够保质
保量地完成。

二、分析钢结构深化设计
1、钢结构深化设计说明
设计说明一般作为工厂加工和现场安装指导用，说明中一般都应包含有：设
计依据、工程概况、材料说明（钢材、焊接材料、螺栓等）、下料加工要求、构
件拼装要求、焊缝连接方式、板件坡口形式、制孔要求、焊接质量要求、抛丸除
锈要求、涂装要求、构件编号说明、尺寸标注说明、安装顺序及安装要求、构件
加工安装过程中应注意的事项等。

通过钢结构深化设计说明归纳汇总，将项目的
基本要求展现给加工、安装人员[2]。

2、构件布置图设计
构件布置图主要作为现场安装用，设计人员根据结构图中构件截面大小、构
件长度、不同用途的构件进行归并、分类，将构件编号反映到建筑结构的实际位
置中去，采用平面布置图、剖面图、索引图等不同方式进行表达，构件的定位应
根据其轴线定位、标高、细部尺寸、文字说明加以表达，以满足现场安装要求。

当对结构构件进行人工归并分类时，要特别注意构件的关联性，否则很容易误编
而导致构件拼装错误。

构件的外形可采用粗单线或简单的外形来表示，在同一张
图或同一套图中不应采用相同编号的构件。

因细节或孔位不同的梁就应单独编号。

对安装关系相反的构件，编号后可采用加后缀的方式来区别。

3、构件详图设计
构件详图主要作为生产车间加工组装用，根据钢结构设计图和构件布置图采
用较大比例来绘制，对组成构件的各类大、小零件均应有详细的编号、尺寸、孔
定位、坡口做法、板件拼装详图、焊缝详图，并应在构件详图中提供零件材料表
和本图的构件加工说明要求，材料表中应至少包含零件编号、厚度、规格、数量、重量、材质等。

在表达方式上可采用正视图、侧视图、轴侧图、断面图、索引详图、零件详图等。

每一构件编号均应与构件布置图中相对应，零件应尽可能按主
次部件顺序编号。

构件详图中应有定位尺寸、标高控制和零件定位，构件重心位
置等。

构件绘制时应尽量按实际尺寸绘制，对细长构件，在长宽方向可采用不同
的比例绘制。

对于斜尺寸应注明斜度，当构件为多弧段时，应注明其曲率半径和
弧高。

总之，构件详图设计图纸表达深度应该以满足构件加工制作为最低要求，
在图纸表达上应尽量做到详细。

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[3]。

4、安装节点详图设计
当结构施工图中已经有节点详图时，深化设计过程可以不考虑这些节点的设计、绘制。

但当结构设计图中节点不详或属于深化设计阶段增加的节点图，则在
安装节点详图中应该表达出来，以满足现场安装需要。

节点详图应能明确表达构
件的连接方式、螺栓数量、焊缝做法、连接板编号、索引图号等。

节点中的孔位、螺栓规格、孔径应与构件详图中统一。

钢结构深化设计是耗费大量人力物力的工作，目前国内采用三种方式来做钢结构深化设计：AUTOCAD、struCAD、Xsteel等
专业软件，大大提高了钢结构深化设计的出图效率。

5、构造节点优化
深化设计前应审查设计文件是否提供齐全，是否合法有效。

应明确合同加工
范围，避免构件多做或少做。

加工详图应具备可追溯性：构件图中应注明所有零、部件的图号，无需下料图的应注明“本页无下料图”，避免零、部件多做；零、部
件详图中应注明所属构件的图号。

H型钢屋面梁的下料图中，宜标识坡度及对角线，便于精确加工和有效检验。

复核锚栓露出柱脚的有效长度。

基础设有二次浇
灌层，检查柱底是否设有固定支座或固定垫片及螺母。

三、结束语
总而言之，钢结构深化设计应特别注意细节处理，还要对细节进行多重考虑，确保在施工中不出现遗漏与错误，确保施工可操作性，使得钢结构工程各阶段的
工作顺利进行。

参考文献
[1]汤金华，钢结构制造与安装，东南大学出版社，2012；
[2]兰虹，杨甄，白民哲，钢结构详图设计的几点思考[J]，陕西建筑，2013（215）；
[3]中国钢结构协会，建筑钢结构施工手册[J]，2016（13）。