阜陽科技館大體量異形鋼結構深化設計

楊建峰，倪 挺

（浙江中南建設集團鋼結構有限公司，浙江 杭州 310052）

1 研究現狀

隨著建筑技術發展，建筑鋼結構憑借自身優勢在建筑領域受到青睞。與此同時鋼結構深化設計技術也取得長遠發展，深化設計內容不斷豐富。隨著新的大型建筑形式的出現與結構形式的更替，鋼結構深化已經不拘泥于傳統的固定思路和方法，走向了面對不同工程、不同建筑形式體系，以及根據不同的加工需求采取不同的深化思路和方法。這就給深化工程師提出更高要求，深化工程師必須從根本上了解結構設計師的意圖，結合加工施工需要，在一些大的復雜工程中及時發現并糾正結構設計在局部的問題，正確快速地完成深化目的，保證施工。

2 工程概況

阜陽市科技文化中心工程位于阜陽市阜王路西側，潤河路北側；工程總用地面積約4．14萬m2，總建筑面積約5．44萬m2。由科技館、工人文化宮、文化館、婦女兒童活動中心及書法藝術館5部分建筑功能組成。本工程地上4層，總高度22．95m，平面尺寸約127m×160m，建筑面積約3．66萬m2；地下1層，層高5．40m，建筑面積約1．78萬m2，其中人防面積0．48萬m2。建筑主入口跨度約40m，中庭屋頂跨度約60m×70m，中庭3層位置有跨度約35m的連廊。建筑立面外傾最大尺寸約20m，與地面最大傾角約40°（見圖1）。加工中圓鋼管柱外環板與牛腿翼緣間不得拼接，須整體下料；外環板沿圓周方向的拼接焊縫數量不宜超過3道，角度宜在120°左右。跨度大于8m時兩端鉸接簡支梁均需按L／800起拱，制作時鋼梁拱度允許偏差應符合規范要求，但只允許為正誤差（彎向鋼梁上翼緣）。

圖1 阜陽科技館整體結構軸側圖

3 深化設計的必要性

3.1 深化設計概念

鋼結構深化設計是通常所說的鋼結構詳圖設計，也叫二次設計。由于國內鋼結構設計一般分2個階段，即由設計院發出的結構施工圖也叫施工藍圖，這類圖紙一般表述相對較廣泛，不足以直接按圖進行工廠加工和現場安裝。需深化人員根據施工圖所提供的構件布置、構件截面、主要節點構造等對施工圖中的構件構造予以完善。將整個工程中的桿件布置、構件整體形式、構件中各部分組成，即零件的規格材質、焊接工藝及零件間的連接方法等詳細系統而又簡明地體現在圖紙中，以方便工廠制造和現場安裝人員通過圖紙能夠清楚領會設計意圖和要求，使工人能看懂并能正確生產制造和安裝。由此可見鋼結構圖紙深化設計工作是整個鋼結構工程技術的一項重要工作，涉及工廠加工設備的條件、運輸限制、吊裝方案等因素，直接影響鋼結構工程制作、安裝、運輸和施工工程成本。

3.2 深化設計目的

1）通過深化設計體現結構師的根本想法。

2）通過深化設計及時修正施工圖中考慮不到的方面，保證加工的可行性。

3）通過深化設計進行方案及節點優化。

3.3 深化設計作用

鋼結構詳圖是聯系結構設計與構件加工制作的橋梁，為構件加工和構件安裝提供必要的保證和依據，及時向建筑工程師和結構工程師反映工廠加工與工地安裝急需解決的問題以及可行的解決方案，避免影響工程進度和質量，造成經濟損失。深化設計工作中強調及時發現問題、反映問題，并根據工廠實際情況提出可行的有建設性的解決方法。

4 深化設計方法

4.1 鋼結構深化設計工具

隨著鋼結構工程的不斷成熟化及各種軟件的完善，對鋼結構進行結構分析或繪圖已不再局限于單個軟件和固定思路。Tekla軟件出圖的可靠性、直觀性及后期模型圖紙的整體關聯性比較好，一直是行業中公認的詳圖軟件。隨著該軟件的不斷更新，和基于該軟件的各種衍生插件的應用，為深化工程師在處理不同工程時提供多種方案。

4.2 深化設計基本思路

根據設計院提供的設計圖紙完成基本的審圖，將圖紙中出現的問題匯總后反饋給結構工程師；對圖中可能出現的難點、疑點進行歸類；根據現有圖紙施工順序，對現有圖紙的深化區域進行劃分，合理安排深化工程師，及時溝通相關問題及深化工作交底。制定統一的操作標準并嚴格執行，同時編制精要的可行性深化時間計劃。

5 工程建模

5.1 建模準備

建模前審查圖紙（仔細閱讀圖紙及總說明且查看結構設計圖有無明顯錯誤），注意是否在關鍵部位存在脫節情況，如有應提前與設計院溝通。

在施工圖繪制過程中主要考慮結構的可靠性，但實際操作中，考慮到施工和制作的局限性就需要在深化中進行考慮，否則后期現場會造成的人力浪費和工程質量的不確定性。阜陽科技館工程中底部勁性柱、鋼骨柱等涉及鋼柱和混凝土梁的配筋配合，如圖2所示。

5.2 結構細部有效調整、規避

當基本模型搭建好之后，要及時進行截面核查，確保單個構件的截面正確。同時正確理解圖紙中單個構件的表達是否滿足建筑的使用性能和構造要求。因為平面圖紙很難考慮實際三維情況。阜陽科技館觀眾廳部分，次梁的排列和兩側的框架梁在平面圖中并不能察覺出問題，實際建模后會發現，如果按圖紙中已確定的各個次梁的標高搭建放置，兩邊框架梁就不能滿足實際觀眾看臺臺階的使用要求，不能保證每根次梁的有效搭接，所以需要對臺階下的次梁或兩邊框架梁做出調整。這時就要及時和結構設計師聯系，考慮到觀眾廳的使用功能，根據現有圖紙信息，決定對兩邊的框架梁的角度及相關節點做出調整，以保證建筑的使用功能，如圖3，4所示。

5.3 細化圖紙的調整、出圖

大的工程項目需要多個工程師協同合作、分區域進行，建模過程中各相同節點的相互引用很容易出現編號混亂的情況，致使出現圖紙的變更，所以要求各個區域的負責工程師在出圖之前，一定要嚴格遵從統一的規定進行構件、零件的統一刷號，確保每個區域、每個樓層都有其特定的構件編號以便于后續圖紙的查找、更替。在圖紙表達方面，復雜構件表達的視圖比較多，標注尺寸也多，所以在標注圖紙時需要盡量控制圖紙質量，表達透徹、清晰，尺寸要細致而不煩瑣。與簡單的梁、柱、支撐相比，對異形結構的構件表達往往需要貫徹整個深化設計的思想，對重要的一些工作點、工作線、參考點都必須核對尺寸。

圖4 中部框架梁角度調整

6 結語

1）深化流程如圖5所示。

2）阜陽科技館作為典型的大體量異形鋼結構工程，深化工作是繁瑣而細致的工作。整個深化工作的進程直接影響加工和施工進程。主要在于各個區域工程師的緊密配合，避免后期因前期工作的失誤帶來大量的返工處理，采用上述建模技巧將達到事半功倍的效果。

圖5 深化流程示意

參考文獻：

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