钢结构详图设计的几点思考

     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、钢结构详图设计的现状 
    业主单位对钢结构详图缺少必要的了解，认为已经有设计院的蓝图就已经满足施工要求，所谓加工详图是钢结构加工单位的事情，认为可有可无，在施工合同中即不考虑详图设计费用，也不考虑详图设计所需时间，往往施工合同刚签订，就要求车间马上投产。造成这种情况和我国国情有关，建国初期国家因生产需要，为了抢时间赶进度，合并设计周期，设计院出的图纸比一般钢结构设计图深度深，但仍不能达到直接指导生产的程度，剩下详图设计工作由钢结构加工企业的工艺技术人员和有经验的工程师完成。随着改革开放与国外技术交流的加强，国际上钢结构工程的设计也普遍采用设计图与工厂详图（shop drawing）两个阶段出图的作法。我国1983年颁布的《钢结构施工验收规范》已明确对钢结构施工设计的两段出图法给予肯定。   
    目前我国钢结构制作单位的现状是，有的钢结构制作企业没有专门的详图设计人员，有的虽然有专门的拆图部门，但详图设计人员的素质普遍较低，多是刚毕业的学生，实际工作经验很少，还有的人员不是结构专业，仅仅会CAD绘图，只会依照设计图进行放样。   
二、钢结构详图设计内容和工具
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。   
    2.1.1 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。       
    2.1.2 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。 
    2.1.3 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。   
    2.2常用工具软件 
    详图设计离不开工具软件，常用软件有Xsteel、Tekla Stuctures和Autocad,其它辅助软件有天正结构、探索者、Turetable等。
Xsteel、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。 
三、钢结构详图设计常见问题及处理方法     
   3.1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。 
   3.1.1 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。       
    3.1.2 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。   
    3.2 详图设计常见的错误 
    3.2.1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。
    3.2.2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。
3.3  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。       
    3.3.1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。