08第八章-----钢结构深化设计方案

第八章 钢结构深化设计方案 第一节 钢结构深化设计管理 一 钢结构深化设计管理组织体系 鉴于本工程新颖 复杂的钢结构体系 为保证不规则空间构件加工制作 现场安装的顺 利进行 保证钢结构的施工质量 我们在总承包部框架下专门设置深化设计部 受项目总工 程师直接领导 进行钢结构深化设计的对口管理 深化设计部的主要职责是对深化设计专业分包商进行系统 有效地管理 包括深化设计 进度控制 满足材料采购 加工安装需要 审查校核深化设计图的质量 是否符合原设计的 节点构造要求 并协调处理与其他专业之间的矛盾 保证图纸的正确性 确保钢结构工程的 顺利进行 我们将依托中建集团所属的 具有国家甲级建筑设计资质的中国建筑设计研究院的设计 技术管理力量 在本工程项目总工程师的直接领导下 承担本工程的深化设计管理工作 二 深化设计管理 一 钢结构深化设计图和文件审批 1 深化设计分包商提交深化图和文件 供总承包商初审 如初审不合格 退回分包商整改后 重新送审 2 初审合格的深化图和文件 由总承包商签章发送原设计广州市设计院审批 审批结果分为 A B C 三个等级 1 A 级图纸和文件为正确无误 可以实施 2 B 级图纸和文件原则上可以接受 但须稍加修改 经总承包商复审后方可交付施工 3 C 级图纸和文件错误较大 不予接受 须重新设计 再经总承包商初审后发送原设计 师审批 3 A 级和 B 级图纸和文件经复审无误后须由总承包商加盖施工图批准章 方可出图交付施工 下图为深化设计管理流程图 该流程经过国内一些类似超高层工程项目的实践中 得到 了充分的运用 实践证明该流程便于深化设计的质量 进度控制 方案设计图 深化设计图案 总承包 审核协调 中建集团 设计研究院 设计审批 广州市 设计院 同意 非原则性 正式施工 业主 设计监理 吊装总承包 制作商 深化设计管理流程图 二 深化图设计的进度管理 由深化设计部根据工程总体进度计划编制统一的钢结构深化设计出图计划 编制步骤如 下 1 根据施工总计划 统 编制年 季 月出图计划 发给深化设计分包商 并要求其按此进 度进行出图 2 总承包商主管钢结构副总工程师 按期进行对口督促和检查 深化设计部及时与工程管理 部等部门协调 并及时调整落实出图计划 3 总承包商深化设计部按时认真填写出图计划的实施记录 三 深化图设计的质量管理 钢结构加工安装质量的好坏 在一定程度上与深化图设计质量有关 如果图纸不能保证 应有的质量 必然影响构件的加工与安装质量 并导致不必要的返工现象 总承包商为提高深化图的设计质量 具体做法是 1 根据原设计师要求 统一深化图的格式 表达方式及送审份数 2 认真初审深化图及文件 严格遵循原设计意图 3 坚持深化设计图纸的会签制度 只有当深化设计图纸准确无误 各工种都满意会签后才出 图交付施工 4 对已经广州市设计院审核批准的 A 类深化图 由总承包商统一发送加工 安装方组织施工 同时 细致复核已经广州市设计院审核批准的 B 类深化图 四 深化图设计的信息管理 对于广州东塔这样规模庞大的工程 钢结构深化设计图纸的数量相当可观 因此对深化 图设计的文档和信息管理也显得尤为重要 我们将借鉴以往大型工程的管理经验 运用现代化的计算机信息管理系统 高效 准确 地管理钢结构深化图设计信息 具体的管理措施如下 1 深化图设计信息的输出文件的管理 此类文件是总承包商在深化图设计管理中向业主 设计师和各分包商发出的各种有关深 化图设计协调信息 我们将采用整合了深化设计管理流程的现场 OA 管理系统 统一进行信息 化管理 文件最终由项目及公司领导审批签发 网上备案 统一输出 同时原稿装订成册 2 深化图设计信息输入文件的管理 此类文件是在深化图设计管理中 总承包商收到的由业主 设计师和各分包商发来的有 关深化图的各种信息 总承包商收到此类文件后 由收发员统一登记 上网流转 经部门签 发后 随即转发相关专业技术管理人员 最终处理意见和文件原本返回信息收发处集中转发 和归档备案 3 深化图设计图纸管理 由深化设计分包商提交的正式施工图 一经设计师审批同意 总承包商加盖施工章批准 后 统一由深化设计部发送加工厂及钢结构安装分包商 深化底图由总承包商负责分类归档 第二节 钢结构深化设计实施 深化设计工作为工程设计与工程施工的桥梁 需要准确无误地将设计图转化为直接供施 工用的制造安装图纸 同时 深化设计还将按照规范规定及安全 经济的原则 从节点构造 构件的结构布置 材质的控制等方面对设计进行合理优化 使设计更加完善 为确保广州东塔项目钢结构工程的顺利开展 我们已经着手开始深化设计工作 我们将 在最短的时间内提供阶段性的深化设计图纸 提交结构设计师审核 以及时为落实备料和工 厂加工做好图纸准备 一 钢结构深化设计目的 钢结构深化设计的目的主要体现以下方面 1 通过深化设计 得出杆件的实际应力比 比较原设计使有的截面 使杆件的截面可 以适当进行改进 以降低结构的整体用钢量 2 通过深化设计 对结构的整体安全性和重要节点的受力进行验算 确保所有的杆件 和节点满足设计要求 确保结构使用安全 3 通过深化设计 对杆件和节点进行构造的施工优化 使杆件和节点在实际的加工制 作和安装过程中能够变得更加合理 提高加工效率和加工安装精度 4 通过深化设计 将原设计的施工图纸转化为工厂标准的加工图纸 使杆件和节点进 行归类编号 加工形成流水加工 大大提高加工进度 5 通过深化设计 对栓接接缝处连接板进行优化 归类 统一 减少品种 规格 二 深化设计原则 深化设计具体原则如下 1 深化设计根据设计院提供的施工图纸进行 如在节点图中无相应的节点时 请设计 院补图或按照国家钢结构设计规范进行设计 但必须提交设计院认可 如需对节点进行优化 事先须得到设计院 发包人同意 2 所提交的设计必须包含详细的计算书及图纸 计算书及图纸必须由设计院签字及盖 章 3 深化设计的节点图纸应包括钢梁与钢柱 钢桁架与柱 主次梁节点 钢柱与基础 钢梁与混凝土构件 预埋件 支撑杆件等连接详图 4 深化设计图纸应包括各个节点的连接类型 杆件的尺寸 强度等级 高强螺栓的规 格 数量及强度等级 焊缝的形式和尺寸等一系列施工所必须具备的信息和数据 三 深化设计流程 深化设计人员组织 原设计技术文件阅读 消化 原设计技术交底 安装方案交底 制作原则工艺制定 节点设计 节点验算 三维建模 完成一批施工详图绘制和自校 施工详图绘制 原设计图纸阅读 消化 深化设计原则制定 焊接原则工艺制定 原设计确认 施工详图校对 审核 详图设计问题 书面提交原设计 施工详图修改 送审 原设计确认 施工详图出图 向车间工艺员交底 车间技术服务 提供符合要求的 B I M 模型和资料 开始下一批图纸设计 深化设计完成 提交完整图纸 深化设计流程图 四 深化设计能力 一 深化设计人员的配置 为确保本工程的深化设计质量及进度 我们拟投入由具有资深设计经验的教授级工程师 领衔的 包括多名高级工程师在内的从事多年深化设计的专业钢结构设计人员共计 50 余人 并可根据工程需要进行增援 拟投入本项目的主要深化设计人员具有多年大型钢结构设计经验 曾参与完成广州新电 视塔 广州珠江城烟草大厦 北京电视台新大楼 珠江西塔等代表性超高层钢结构的深化设 计 与包括 KPF 广州市设计院等在内的众多国内外知名设计机构有深厚的交流 对像广州 东塔这样的领先潮流的设计有深刻地理解 这对本工程钢结构深化设计的开展有着非常重要 的帮助 拟投入的深化设计人力资源配备见下表 序号 职务 职能 职称 拟投入本工程深化设计人数 1 深化设计项目主管 教授级高工 1 2 项目主任工程师 高级工程师 2 3 项目焊接工程师 高级工程师 1 4 建模组 工程师 6 5 节点设计 一级注册结构工程师 4 6 施工图绘制组 工程师 40 二 深化设计软件资源配备 拟投入的深化设计主要软件资源配置见下表 名 称 功 能 公司现有数量 ANSYS 10 0 分析软件 2 MIDAS GEN v7 3 网络版 分析软件 1 MIDAS GEN v7 3 单机版 分析软件 4 ETABS v9 5 分析软件 4 3D3S 8 0 分析软件 4 MTS 分析软件 4 Xsteel 14 1 设计软件 18 AutoCAD2004 设计软件 59 Pro Engineer WF4 0 设计软件 2 五 深化设计软件的选择与应用 一 深化设计软件的选择 目前国际上高层 超高层钢结构深化设计常用的软件主要有专业的结构深化设计软件和 通用设计软件两大类 前者在国内应用最为广泛的是 Xsteel 部分用户在用 Strucad 后者 以 AutoCAD 为代表 常用深化设计软件的功能及优缺点如下表所示 软件名称 产地 主要功能 优点 缺点 BoCAD 设计软件 德国 真正的双向关联 可 以进行较为复杂的节 点 构件的建模 刚刚进入中国 Xsteel 设计软件 芬兰 国内应用广泛 Strucad 设计软件 英国 专业的钢结构软件 国内有部分用户 复杂空间结构建 模困难 复杂节 点 特殊构件难 以实现 SDS 2 设计软件 美国 通过三维智能钢结构 建模 迅速得到零件 安装 总体布置图及 各构件参数 零件数 据 施工详图自动生 成 具备校正检查的 功能 具备按美标设计节点 的节点库 设计美标 节点快速方便 功能相对较弱 国内应用较少 Autocad 绘图软件 美国 二维平面图绘制 三 维实体建模 复杂节点建模 立体建模 应用比较广泛 自动化程度不高 出错率高 效率 低 根据本工程的结构形式及构件特征 拟选择 Xsteel 设计软件作为深化设计的主要应用软 件 使用 Xsteel 不仅是考虑到能方便 快捷的进行整体模型 能准确快捷的导出深化图纸 主要考虑该软件在国内应用广泛 可以与参与本工程的相关单位共享数据 更为重要的是 Xsteel 数据可以方便地转化为其他软件接收的格式 非常适合本工程建 筑信息模型系统管理工作 二 深化设计软件的应用 Xsteel 软件应用时一般按以下 6 个步骤进行 1 结构整体定位轴线的确立 首先必须建立结构的所有重要定位轴线空间单线模型 该模型必须得到原设计的认可 对于本工程所有的深化设计时必须使用同一个定位轴线空间单线模型 定位轴线创建软件界面 2 结构整体初步建模 在 Xsteel 截面库中选取钢柱或钢梁截面 进行柱 梁等构件的建模 构件截面编辑软件界面 3 节点参数化自动生成 钢梁及钢柱创建好后 在钢柱 钢梁间创建节点 在 Xsteel 节点库中有大量钢结构常用 节点 采用软件参数化节点能快速 准确建立构件节点 能大大减少深化时间 当节点库中 无该节点类型时 而在该工程中又存在大量的该类型节点 可在软件中创建人工智能参数化 节点以达到设计要求 参数化节点软件界面 4 构件编号 当节点全部创建完毕 将对整体工程构件进行编号 Xsteel 可以自动根据预先给定的构 件编号规则 按照构件的不同截面类型对各构件及节点进行整体编号命名及组合 相同构件 及板件所命名称相同 从而大大减少构件人工编号时间 减少人工编号错误 构件编号软件界面 5 出构件深化图纸 Xsteel 能自动根据所建的三维实体模型对构件进行放样 其放样图纸的准确性极高 构件自动出图软件界面 6 图纸更新 调整 自动生成深化图纸具有很强的统一性及可编辑性 软件导出的图纸始终与三维模型紧密 保持一致 当模型中构件有所变动时 图纸将自动在构件所修改的位置进行变更 以确保图 纸的准确性 图纸更新软件界面 第三节 构件及节点特点分析 本工程钢结构主要由巨柱 角柱 伸臂桁架 环形桁架 核心筒预埋钢柱 核心筒钢板 剪力墙 楼层梁等组成 如下图所示 塔楼主要构件组成图 一 构件特点分析 本工程构件主要截面形式多样 主要截面形式有巨形双箱体 单箱体角柱 矩形 异形 H 型以及普通 H 型 其中巨形双箱体 单箱体角柱主要分布在外框筒 转角型箱形仅在混凝 土核心筒内 其余主体结构构件均为各类拼接或轧制 H 型构件 塔楼中主要构件的外形尺寸超大 如巨型箱形钢柱其净尺寸达到 3500 5600mm 环形桁 架均为跨楼层的大型桁架 平面尺度较大 另外核心筒内的转角型箱形剪力墙板外形尺寸也 较大 特别是桁架区域 构件构造比较复杂 主要构件体现了超大 超重 超宽的特点 主 要构件截面分布和形式见下图示 构件类型 截面形式 截面尺寸 分布 钢板剪力墙 20 16 107 层 屋顶 核心筒角部 劲性柱 H1100 600 300 20 40 H 250 400 200 20 40 等 7 种截面规格 33 层 106 层 核心筒角部 劲性柱 H1100 300 20 40 H250 200 20 40 等 7 种规格 33 层 106 层 环形桁架 柱 共计 6 榀 23 24 层 40 41 层 56 57 层 67 68 层 79 80 层 92 94 层 500 700 30 30 200 20 0 16 16 等 多种规格 伸臂桁架 核 心 筒外 框 柱 外 框 柱伸 臂 桁 架 伸 臂 桁 架 共计 4 道 23 24 层 40 41 层 67 68 层 92 94 层 角柱 2000 1500 25 800 1100 30 等多种规 格 角柱 B5 68 层 角柱 68 94 层 角柱 94 106 层 角柱 106 顶层 箱型剪力墙 50 40 25 20 16 等 B5 32 层 核心筒内劲 性柱 50 40 25 20 16 等 B5 11 层 巨形箱型柱 5600 3500 50 240 0 1150 20 等多种 规格 B5 68 层 68 94 层 94 106 层 106 顶层 二 节点特点分析 本工程在 23 40 56 67 79 92 层设有 6 道巨型框架式强力结构 这些结构由巨柱 角柱 伸臂桁架 环形桁架 核心筒体系组成 构件大 交汇点多 导致此处节点复杂且尺 寸大 形式多样 对本工程主结构起关键作用的受力复杂 难度较大的节点主要有 巨柱与伸臂桁架相交 节点 巨柱与环形桁架相交节点 伸臂桁架与核心筒预埋箱型剪力墙相交节点 角柱与环形 桁架相交节点等重要节点 这些节点进行深化时主要考虑的是避免尺寸过大造成重量过重 影响运输 具体分布和形式如下所示 主要节点分布与形式 巨型柱与环状桁架 伸臂桁架相交节点 核心筒内剪力墙与伸臂桁架连接节点 角柱与环状桁架连接节点 环状桁架中主要连接节点 第四节 深化设计重点 难点分析 本工程结构体系为巨型框架 巨柱 伸臂桁架和核心筒体系结合而成 主要结构为钢骨 混凝土结构 钢结构构件断面尺寸大 节点复杂 与伸臂桁架相连的巨柱及预埋钢柱大部分 节点尺寸超出极限运输尺寸 造成分段无法直接运至现场 而现场并不具备拼装条件 这给 钢结构制作及安装带来了极大的困难 同时 本工程为超大型综合工程 钢结构制作 安装 混凝土施工 幕墙以及设备安装各专业工种均紧密相关 互相影响 存在大量的交叉施工 这一切都给钢结构深化设计带来了很大的困难 克服这些困难是深化设计的难点也是重点 具体体现在以下几个方面 一 节点深化 1 本工程中巨柱与伸臂桁架 环形桁架等相连的关键节点尺寸大部分均为超宽 超高 超重 造成包含这些节点的柱分段尺寸超限 无法整体运输 如何在深化设计时解决这个问 题是本工程最大的难点重点 典型桁架区节点示意图 2 上述节点构造较为复杂 内部加劲板较多 尤其大量使用了 130mm 厚的 Q345GJC 钢 板 节点组装时焊接量大 焊缝处理要求高 特别是 130mm 厚板有许多十字型焊缝 容易产 生层状撕裂 造成节点破坏 桁架区复杂节点焊接部位示意图 3 本工程主结构部分分段重量大 连接节点现场高空焊接工作量大 焊接坡口大小 方向 以及如何设置安装临时辅助连接件 为高空安装创造条件是本工程的难点之一 辅助连接件安装示意图 二 与其他工种的配合 本工程为超大型综合工程 结构主体采用钢骨混凝土结构 钢结构构件制作时必须考虑 相关工种的需求 为后道工序创造条件 钢结构制作尤其和钢结构安装以及混凝土浇筑关系 密切 同时还要考虑压型钢板施工 幕墙工程 管道设备工程等的有关要求 并予以积极沟 通 配合 深化设计时充分考虑与各工艺工种间的配合将是本工程的重点之一 一 与现场安装的配合 本工程很多关键节点均须现场高空焊接 由于节点复杂 节点钢板较厚 导致节点及杆 件现场焊接操作困难 为保证现场焊接质量 必须在进行节点深化设计时与现场安装技术人 员在构件现场焊接方法 形式及焊接顺序 节点的安装工艺孔设置 坡口形式等方面密切配 合 取得一致 本工程核心筒内有钢板剪力墙 深化设计时必须考虑钢板剪力墙现场连接节 点 不仅要保证钢结构质量 还要安装方便快捷 解决措施 通过总包与现场安装单位紧密联系 在深化设计前确定每个节点及构件的焊 接顺序 焊接坡口的大小及方向 安装工艺孔的设置位置及尺寸 钢板剪力墙现场连接节点 等 并在深化设计时完全反映到三维模型及图纸上 二 与混凝土施工的配合 本工程主体结构均需浇筑混凝土 混凝土的浇筑措施将影响钢结构中构件的布置 节点 的设计 例如灌浆孔和透气空的开设 模板连接器的位置 钢板剪力墙在楼面上高度等 解决措施 通过总包与混凝土施工单位配合 确定混凝土的浇筑方案 钢筋穿孔及混凝 土管道铺设位置 大小 高度等 在钢结构深化图纸中反映出钢筋穿孔 连接器 各管道孔 的位置及尺寸 防止钢结构在施工现场开孔及焊接 模版固定件图 三 与幕墙 设备安装施工的配合 本工程的外立面几乎都是玻璃幕墙结构 且造型复杂 有许多幕墙支撑体系与主结构相 连 因此在考虑钢结构节点时应同时对幕墙支撑与主结构相连的节点进行深化 本工程钢结构最复杂的部分位于机械 避难层 各种机械设备的底座均要预先设置 而设 备的选型往往是变化最大的 解决措施 钢结构节点深化设计时尽早与幕墙设计结合 明确与幕墙相关的节点型式 与原设计充分沟通 并取得招标人的理解 在机械 避难层钢结构节点深化设计时选择可调节 性好 比较保守的节点型式 以适应今后设备型号尺寸变化对结构的要求 第五节 施工详图设计 一 施工详图设计 一 详图设计 1 利用深化设计软件对本工程建立三维实体模型 尤其是节点部位 根据设计提供的内力进 行节点设计和验算 并由软件自动生成构件详图 再通过人工干预对图纸进行调整和修改 形成最终的深化设计图 典型钢柱节点图 主要节点形式 2 构件详图设计应根据节点设计图进行 如在节点设计图中无相对应的节点时 可按照钢结 构连接节点手册选用 但必须提交原节点设计工程师认可 3 节点设计详图应包括柱与柱 梁与柱 梁与梁 垂直支撑 水平支撑 桁架 支座和托架 等连接详图 4 节点设计详图内容应包括各个节点的连接类型 连接件的尺寸 高强度螺栓的直径和数量 焊缝的形式和尺寸等一系列施工详图设计所必须具备的信息和数据 5 安装布置图 1 安装布置图应包括平面布置图 立面布置图 桁架现场装配布置图 地脚螺栓布置图 楼梯布置图等 2 安装布置图所包含的内容有构件编号 安装方向 标高 安装说明等一系列安装所必 须具有的信息 6 构件详图 它至少应包含以下内容 1 构件细部 重量表 材质 构件编号 焊接标记 连接细部 锁口和索引图等 2 螺栓统计表 螺栓标记 螺栓直径 3 轴线号及相对应的轴线位置 4 加工 安装所必须具有的尺寸 5 方向 构件的对称和相同标记 构件编号对称 此构件也应视为对称 6 图纸标题 编号 改版号 出图日期 7 加工厂所需要的信息 7 详图必须给出完整 明确的尺寸和数据 8 整个结构和每件构件的螺栓清单中需包含以下内容 1 螺栓尺寸 直径 长度 重量 净重量 2 构件编号 详图号 连接部分 W 或 F W 腹板部分 F 翼板部分 9 螺栓长度的确定 按照国家规范进行计算 10 焊缝表达 1 详图中所有焊缝标注形式应符合建筑钢结构焊接规程 JGJ81 2002 规定 2 本工程中普遍使用的典型焊缝形式应在焊接基准图中集中反映 其中包括焊缝的类型 高度 坡口尺寸等 当使用的焊缝形式在焊接基准图中没有反映的 应在详图中进行标注 11 重量计算 重量计算须按照国家及业主所规定的相应规范和文件进行重量计算 12 图纸清单中需包含以下内容 1 应注明详图号 构件号 数量 重量 构件类别 2 改版号 提交日期 其它资料 二 图纸及修改 1 所有图纸和其它相关设计资料均使用 A 系列纸张 即 A0 A1 A2 A3 A4 2 原则上图纸尺寸使用 A0 和 A1 绘制 文书 资料和清单等使用 A4 和 A3 A0 841mm 1189mm A1 594mm 841mm A2 420mm 594mm A3 297mm 420mm A4 210mm 297mm 3 图纸比例 索引图 1 200 1 400 1 60 构件详图 1 20 1 30 1 50 局部详图 1 5 1 10 4 书写 原则上所有文件 资料 图纸均应打印 但技术联络书和草图等可以手写 5 图纸 资料的格式 图纸 资料的格式 如标题 承包商所提及的标记等 需向业主提供样张确认 6 编号系统 编号系统应与设计院取得一致 7 修改 1 无论何种原因需对原详图进行修改 均按以下方法进行 圈出修改部位 在修改记录栏内写明修改原因 修改时间 更改版本号 2 提供修改图纸清单 图号 版本号 三 保密 必须对原设计所提供的图纸 规范 资料 技术数据 软件及其信息进行保密处理 不 准部分或全部复制 挪作他用 二 重要节点的深化设计思路 本工程最重要的节点均位于机械 避难层 其中伸臂桁架与巨柱及核心筒预埋钢柱的节点 最为关键 我们将对 23 24 层的伸臂桁架和环形桁架进行深化设计 重点是对伸臂桁架的节 点进行深化 这些伸臂桁架和节点如下图所示 包含重要节点的伸臂桁架示意图 这些节点均为大型节点 构造复杂 尺寸超大 均由厚板组成 节点板材质为 Q345GJC 板件最厚为 130mm 材质为 因此深化设计工作主要从以下方面考虑 一 节点连接方案的确认 本工程所有节点均属于结构分段的一部分 节点设计首先要考虑在满足原设计要求和结 构安全性前提下 保证分段能够满足现场吊机性能的要求 即分段重量应予以控制 其次由 于现场没有地面拼装条件 节点设计时必须考虑分段能够满足进入安装现场的运输条件 即 分段尺寸必须控制 在满足这两点的情况下明确节点连接方案 在经设计同意的情况下进行 节点深化 二 构件分段安装 这些节点均为大型节点 节点所属的钢结构分段也为大型分段 重量大 深化设计应充 分考虑安装的便捷性 为安装创造条件 同时充分与安装单位沟通 确定临时安装耳板 安 装吊耳的型式 位置及尺寸 三 节点部件的工厂组装顺序 节点内部复杂且大部分部件为异型板 厚度大 重量重 深化设计应考虑组装顺序 保 证分段的加工精度 四 厚板焊接处理 节点中大部分为厚度大于 40mm 的 Q345GJC Z 向钢板 节点板很多为 90mm 以上的 Q345GJC Z35 钢板 板件拼焊和对接焊缝等级要求较高 基本为全熔透一级焊缝 焊接时容 易产生层状撕裂 对焊接工艺和焊工要求很高 深化设计必须为厚板焊接创造条件 五 节点中零件的组装顺序 因节点内部存在大量的厚板连接件 零件间相互交错 深化设计应考虑组装顺序 选择 合适的焊接坡口方向和坡口型式 六 节点空间定位坐标 深化设计应给出节点各类空间定位坐标 使得深化设计图纸能方便 准确的指导工厂组 装 预拼装及现场的吊装 三 重要节点的主要深化设计方法 一 建立精确三维模型 1 节点会审 在深化设计前期准备工作中 首先以分段安装的可行性和运输的可能性两方面为基础 与结构工艺人员 焊接工艺师等从工厂加工可行性 构件拆分顺序 板件细部尺寸 焊接工 艺 焊接顺序及坡口各方面进行分析 拟定初步节点形式 然后与安装单位的技术人员会商 讨论该节点形式对现场安装的影响 明确安装耳板及吊装耳板等辅助构件型式 取得一致后 将双方把确定的节点形式交由原设计人员进行审核 确认 2 建立节点实体三维模型 根据最终确认的节点形式建立包含这些节点的钢结构分段实体三维模型 为使后续的深 化图纸准确 把节点所有相关信息均反映到实体模型中 如安装耳板 吊装耳板以及辅助连 接件的规格尺寸及位置 节点三维模型图 二 深化图纸表达 节点深化设计图纸一般由节点整体轴侧图 部件轴侧图和装配图 零件图组成 1 节点整体轴侧图 1 节点整体轴侧图能形象说明节点各部件的整体外观形状 2 给工厂组装人员提供直观的构件特征 便于组装人员理解 给组装带来极大的方便 可以防止原则性的错误发生 提供预拼装及现场安装时所需各类数据 塔楼主要构件组成图 2 部件轴侧图和装配图 1 准确反映部件的定位尺寸 指导工厂加工人员对部件进行精确组装 2 图中准确 清晰的标示出部件间组装焊缝形式 坡口大小及坡口方向 给工厂加工及 预拼装提供准确的安装信息 塔楼主要构件组成图 3 部件零件图 1 部件零件图能清楚反映部件中各零件间的相对组成关系及位置 2 反映零件的规格及尺寸 反映零件间的焊缝形式及其坡口的方向和大小 3 图中材料表能准确反映构件中各零件的尺寸 数量及构件重量 4 图中说明能清楚表达通用技术说明及用图形无法表达的零件加工相关信息 塔楼主要构件组成图 四 重要节点的深化设计步骤 原设计审核 节点形式的确定 初步方案由深化设计提出 安装单位确认 建立节点实体模型 节点模型的校对 检查构件位置 规格尺寸 形成节点整体轴测图 部件轴测 图和装配图 零件图 按照 B I M 要求转化 图纸及模型 五 重要节点的深化设计图纸 详见另册 第六节 深化设计流程及质量控制 一 深化设计实施流程 施工图 安装方案讨论 建立三维实体模型 三维实体模型的数据输出 分解 钢结构详图绘制 校对 总承包设计研究院审图 出图 制作方案讨论 设计节点讨论 送广州市设计院审图 深化设计实施流程图 二 质量控制 设计人员必须按照设计准则的规定进行设计和绘图 必须对详图中的结构尺寸 材料选 用的正确性 详图中所有数据是否满足设计要求 详图中的焊接形式 焊接要求的完整性和 正确性进行检查 必须对详图图面标识和标记的统一性和正确性进行检查 校对人员必须对每一张详图进行校对 必须对设计人员的所有检查工作进行校对 通过 安装布置图对详图进行一一对应的图纸上安装 对所有焊接及安装方向等进行全面考虑 使 构件连接形式和焊接位置更加合理 审核人员对结构中重要 特殊及关键部位的合理性和经济性 工艺可行性进行核查 对 详图是否满足结构的总体要求进行核查 第七节 钢结构深化设计中要注意的关键问题 根据我们多个超高层建筑的实践感受 超高层钢结构的深化设计中 以下几个关键点必 须引起足够的重视 并需要提前在深化设计过程中予以解决 一 关键问题一 钢结构与土建钢筋之间的界面协调 在劲性钢结构中 钢筋混凝土构件中钢筋与劲性钢构件之间的矛盾是比较突出的问题 本工程中地下室钢柱外包钢筋混凝土 上部结构中巨型柱为复合柱 尤其在端部支撑区域 节点体量大 钢筋并存 钢结构与钢筋之间的矛盾突出 根据招标图纸 KPF 及广州市设计 院已经在这些矛盾区域作了深入考虑 但是我们觉得 作为承包商 在钢结构的深化设计过 程中同样需要得到足够的重视 我们在以往的工程中也积累了一些解决钢结构与钢筋之间矛盾的做法 列于下面供业主 设计参考 一 钢构件增设钢筋连接板 做法一 钢构件上事先在钢筋连接位置增设连接板 现场施工时钢筋断开 焊接于连接 板上 或工厂加工时将钢筋接驳器焊接在连接板上 现场钢筋与接驳器连接 此法有利于施 工进度 钢构件增设连接板法 上图为圆钢管柱与钢筋混凝土梁的主筋采用连接板焊接固定的解决实例 对于 H 型 箱 形构件可以同样处理 二 钢构件开孔 上述方法是将钢筋断开来解决矛盾 也可以采用钢筋不断 钢构件开孔的方法解决 钢构件开孔法 二 关键问题二 钢结构与机电管线之间的界面协调 超高层建筑楼层内机电等管线众多 受层高限制 很大部分需要从钢梁腹板穿过 由此 削弱了钢梁的截面 为保证钢梁的承载力 需要在穿孔处进行处理 为保证钢梁留孔数量的 正确及预留位置的准确 在钢结构深化设计阶段必须及时与机电安装的深化设计紧密联系 为保证各专业深化设计单位之间紧密联系和有效协调 我们在总承包组织体系中设置了 专业的深化设计部 配备各专业的资深工程师 在项目总工程师的领导下 统一管理和协调 各专业之间的矛盾 三 关键问题三 钢结构与幕墙节点之间的界面协调 钢结构与幕墙连接节点之间的矛盾也是一个非常重要的问题 本工程塔楼采用了特殊的 幕墙体系 幕墙节点与钢结构的关系密切 需要在钢结构深化设计阶段就着手解决两者之间 的界面协调问题 将矛盾消除在深化设计阶段 确保现场实施的顺利及保证质量 四 关键问题四 深化设计对焊接变形 压缩变形 沉降量预调值的考虑 对于超高层建筑而言 钢构件制作和安装应考虑接头处的焊接变形收缩量与竖向荷载作 用下的压缩变形量和沉降量 可通过设计计算得到变形预调值 再结合现场施工过程中测量 得出的精准数据 反馈到深化设计 并在深化设计过程中得到有效补偿 以达到设计要求的 总高度 在项目正式施工前期 我司可在得到整体设计计算模型后 通过 ANSYS 与 SAP2000 等结 构分析软件 先计算出精准的压缩变形量 再在施工过程中结合我司在上海环球 广州西塔 央视 深圳京基工程对压缩变形 沉降量的研究结果和实践 各个施工阶段考虑实际变形监 测结果并对预调值进行修正 最终在工厂制作时将钢柱作加长补偿 但具体的变形预调值需 事先得到原设计 业主 监理等各方的统一意见 最后将预调值仅反映在钢结构深化图中 由制作厂按图施工 五 关键问题五 深化设计对应力集中的考虑 构件在制作过程中 应考虑消减应力集中问题 不但要做好焊前预热 焊后保温等措施 外 在深化设计阶段 同样需对各个部件的相关部位在构造上进行处理 以达到消减应力集 中的目的 例如因板厚度 宽度不同的对接需按要求进行过度处理 工厂焊接 现场焊接的 相关部位 需按照规范要求设计合理的弧形过焊孔 深化建模时应多和设计沟通 尽量避免 焊缝交叉 消减应力集中现象