在目前越來(lái)越復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)建筑中，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)越顯得重要。我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)采用兩個(gè)階段設(shè)計(jì)法，第一階段是由建筑工程設(shè)計(jì)單位進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，給出構(gòu)件截面大小、一般典型構(gòu)件節(jié)點(diǎn)、各種工況下結(jié)構(gòu)內(nèi)力。第二階段就是由施工和鋼結(jié)構(gòu)制作單位根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的設(shè)計(jì)圖進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，并編寫(xiě)深化設(shè)計(jì)圖紙。

建筑工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定中，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)制圖也有明確的界線劃分，在業(yè)主委托設(shè)計(jì)單位進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，若合同中沒(méi)有具體關(guān)于深化設(shè)計(jì)的要求，則鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容僅為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。因此，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)在更多時(shí)候需由加工、安裝單位來(lái)完成，這也給加工、安裝單位提出了較高的要求，特別是針對(duì)許多復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)。由于深化設(shè)計(jì)人員缺乏對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖的理解，在加工和施工經(jīng)驗(yàn)方面較欠缺，因此對(duì)節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件深化設(shè)計(jì)在圖紙表達(dá)、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)方面并不一定合理。

深化設(shè)計(jì)圖內(nèi)容

鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)圖是構(gòu)件下料、加工和安裝的依據(jù)，深化設(shè)計(jì)的內(nèi)容至少應(yīng)包含以下內(nèi)容：圖紙目錄、鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)說(shuō)明、構(gòu)件布置圖、構(gòu)件加工詳圖、安裝節(jié)點(diǎn)詳圖。

鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)說(shuō)明——設(shè)計(jì)說(shuō)明一般作為工廠加工和現(xiàn)場(chǎng)安裝指導(dǎo)用，說(shuō)明中一般都應(yīng)包含有：設(shè)計(jì)依據(jù)、工程概況、材料說(shuō)明(鋼材、焊接材料、螺栓等)、下料加工要求、構(gòu)件拼裝要求、焊縫連接方式、板件坡口形式、制孔要求、焊接質(zhì)量要求、拋丸除銹要求、涂裝要求、構(gòu)件編號(hào)說(shuō)明、尺寸標(biāo)注說(shuō)明、安裝順序及安裝要求、構(gòu)件加工安裝過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)等。通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)說(shuō)明歸納匯總，將項(xiàng)目的基本要求展現(xiàn)給加工、安裝人員。

構(gòu)件布置圖設(shè)計(jì)——構(gòu)件布置圖主要作為現(xiàn)場(chǎng)安裝用，設(shè)計(jì)人員根據(jù)結(jié)構(gòu)圖中構(gòu)件截面大小、構(gòu)件長(zhǎng)度、不同用途的構(gòu)件進(jìn)行歸并、分類，將構(gòu)件編號(hào)反映到建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際位置中去，采用平面布置圖、剖面圖、索引圖等不同方式進(jìn)行表達(dá)，構(gòu)件的定位應(yīng)根據(jù)其軸線定位、標(biāo)高、細(xì)部尺寸、文字說(shuō)明加以表達(dá)，以滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝要求。當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行人工歸并分類時(shí)，要特別注意構(gòu)件的關(guān)聯(lián)性，否則很容易誤編而導(dǎo)致構(gòu)件拼裝錯(cuò)誤。構(gòu)件的外形可采用粗單線或簡(jiǎn)單的外形來(lái)表示，在同一張圖或同一套圖中不應(yīng)采用相同編號(hào)的構(gòu)件。因細(xì)節(jié)或孔位不同的梁就應(yīng)單獨(dú)編號(hào)。對(duì)安裝關(guān)系相反的構(gòu)件，編號(hào)后可采用加后綴的方式來(lái)區(qū)別。

構(gòu)件詳圖設(shè)計(jì)——構(gòu)件詳圖主要作為生產(chǎn)車(chē)間加工組裝用，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖和構(gòu)件布置圖采用較大比例來(lái)繪制，對(duì)組成構(gòu)件的各類大、小零件均應(yīng)有詳細(xì)的編號(hào)、尺寸、孔定位、坡口做法、板件拼裝詳圖、焊縫詳圖，并應(yīng)在構(gòu)件詳圖中提供零件材料表和本圖的構(gòu)件加工說(shuō)明要求，材料表中應(yīng)至少包含零件編號(hào)、厚度、規(guī)格、數(shù)量、重量、材質(zhì)等。在表達(dá)方式上可采用正視圖、側(cè)視圖、軸側(cè)圖、斷面圖、索引詳圖、零件詳圖等。每一構(gòu)件編號(hào)均應(yīng)與構(gòu)件布置圖中相對(duì)應(yīng)，零件應(yīng)盡可能按主次部件順序編號(hào)。構(gòu)件詳圖中應(yīng)有定位尺寸、標(biāo)高控制和零件定位，構(gòu)件重心位置等。構(gòu)件繪制時(shí)應(yīng)盡量按實(shí)際尺寸繪制，對(duì)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，在長(zhǎng)寬方向可采用不同的比例繪制。對(duì)于斜尺寸應(yīng)注明斜度，當(dāng)構(gòu)件為多弧段時(shí)，應(yīng)注明其曲率半徑和弧高。總之，構(gòu)件詳圖設(shè)計(jì)圖紙表達(dá)深度應(yīng)該以滿足構(gòu)件加工制作為最低要求，在圖紙表達(dá)上應(yīng)盡量做到詳細(xì)。

安裝節(jié)點(diǎn)詳圖設(shè)計(jì)——當(dāng)結(jié)構(gòu)施工圖中已經(jīng)有節(jié)點(diǎn)詳圖時(shí)，在深化設(shè)計(jì)時(shí)，可不考慮這些節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)、繪制。但當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖中節(jié)點(diǎn)不詳或?qū)儆谏罨�設(shè)計(jì)階段增加的節(jié)點(diǎn)圖，則在安裝節(jié)點(diǎn)詳圖中還應(yīng)該表達(dá)出來(lái)，以滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝需要。節(jié)點(diǎn)詳圖應(yīng)能明確表達(dá)構(gòu)件的連接方式、螺栓數(shù)量、焊縫做法、連接板編號(hào)、索引圖號(hào)等。節(jié)點(diǎn)中的孔位、螺栓規(guī)格、孔徑應(yīng)與構(gòu)件詳圖中統(tǒng)一。

鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)是一項(xiàng)耗費(fèi)大量人力物力的工作，國(guó)內(nèi)目前有采用以下幾種方式來(lái)做鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)：AUTOCAD、struCAD、Xsteel等專業(yè)軟件，大大提高了鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的出圖效率。

      構(gòu)造節(jié)點(diǎn)優(yōu)化

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑鋼結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，如何安全合理地實(shí)現(xiàn)構(gòu)造復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)成為深化設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，這也對(duì)鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)人員和加工制作廠家提出了更高的要求，不僅要求設(shè)計(jì)人員有豐富的專業(yè)知識(shí)，還應(yīng)對(duì)加工工藝、安裝過(guò)程有全面的了解，因此不僅要求深化設(shè)計(jì)人員能熟悉深化設(shè)計(jì)程序，如何根據(jù)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行詳圖繪制，還應(yīng)綜合工廠加工制作、現(xiàn)場(chǎng)安裝等綜合因素，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)過(guò)程中，需同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師保持良好的互動(dòng)關(guān)系，不斷完善和調(diào)整結(jié)構(gòu)方案，也為加工、安裝創(chuàng)造較好的條件。在滿足結(jié)構(gòu)合理的情況下，構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)需為加工和安裝提供方便。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的構(gòu)造設(shè)計(jì)不太合理——箱形梁與柱剛接時(shí)，通常采用多高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖集01SG519中頁(yè)17上節(jié)點(diǎn)2的做法，但有時(shí)箱形梁構(gòu)件窄而高(如寬度500毫米，高1200毫米)，此時(shí)若仍采用圖集中的做法，那在實(shí)際操作中就會(huì)有困難，由于梁高而窄，工人現(xiàn)場(chǎng)焊接箱形梁下翼緣時(shí)，焊接沒(méi)有空間，即便能焊接但質(zhì)量也難以保證，因此必須考慮其它連接方式，諸如下右圖做法，經(jīng)過(guò)許多工程驗(yàn)證，該節(jié)點(diǎn)做法還是切實(shí)可行的，焊縫質(zhì)量和受力都能滿足要求。

鋼筋與柱腳底板穿孔塞焊后作為整體預(yù)埋件先預(yù)埋，然后圓管柱與埋板現(xiàn)場(chǎng)焊接，并且需將柱腳鋼筋與圓鋼柱內(nèi)壁焊接，按節(jié)點(diǎn)做法要求，在實(shí)際操作中也會(huì)遇到很多問(wèn)題，埋板頂標(biāo)高會(huì)有施工誤差，鋼柱安裝時(shí)柱底標(biāo)高沒(méi)法調(diào)節(jié)，且不易定位，鋼管直徑為600毫米～800毫米，鋼筋與圓管柱內(nèi)壁現(xiàn)場(chǎng)根本沒(méi)法焊接。針對(duì)該節(jié)點(diǎn)做法，經(jīng)與設(shè)計(jì)多次溝通，最后達(dá)成如下做法，先預(yù)埋地腳錨栓，鋼柱安裝時(shí)通過(guò)地腳錨栓調(diào)整標(biāo)高，鋼柱調(diào)整到位后將鋼筋與柱內(nèi)壁焊接，由于柱內(nèi)鋼筋已加長(zhǎng)至1100毫米左右，從圓管柱上端進(jìn)行鋼筋與柱內(nèi)壁焊接。總的來(lái)說(shuō)，既達(dá)到了柱腳受力要求，也達(dá)到了現(xiàn)場(chǎng)安裝方便的目的。

構(gòu)件制作、加工難以實(shí)現(xiàn)，焊縫密集，應(yīng)力集中——某多層鋼結(jié)構(gòu)箱形柱與鋼梁剛性連接，梁翼緣對(duì)應(yīng)的橫隔板貫穿箱形柱，由于與柱相連的鋼梁截面不完全相同(有些梁高僅差50毫米或100毫米)，所以有些橫隔板相距很近，鋼柱都被橫隔板分成一小段，由于鋼柱均為40毫米厚以上的鋼板，因此當(dāng)橫隔板間距在100～300毫米左右時(shí)，鋼柱節(jié)點(diǎn)域處焊縫非常多，應(yīng)力集中也很明顯，為保證節(jié)點(diǎn)傳力，也為盡量減少焊縫，我們建議設(shè)計(jì)單位將其改為如下做法，隔板間距小于150毫米時(shí)，與鋼柱相連接的鋼梁采用變截面，當(dāng)隔板間距不小于150毫米以上時(shí)，在箱形柱焊接內(nèi)隔板，這種做法受力較合理，又能方便加工、制作，減少焊接量。運(yùn)輸、安裝工藝的特殊要求——構(gòu)件深化、加工完成只是完成了整個(gè)項(xiàng)目的一部分工作，很多工作還需在現(xiàn)場(chǎng)完成，能不能順利完成安裝，這也表明深化設(shè)計(jì)是否合理、構(gòu)件加工是否滿足精度要求。由于運(yùn)輸、安裝要求，諸如：構(gòu)件分段點(diǎn)的選擇，構(gòu)件單元運(yùn)輸長(zhǎng)度的確定，構(gòu)件在工廠組裝還是現(xiàn)場(chǎng)散裝，安裝吊點(diǎn)位置和做法確定，構(gòu)件最大重量確定，工具施擰的最小空間考慮，復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)在深化設(shè)計(jì)階段預(yù)起拱考慮等等，所有這些工作要在深化設(shè)計(jì)階段考慮完全。

一個(gè)項(xiàng)目的順利完成，是多方面共同努力的結(jié)果。既要有精確的結(jié)構(gòu)理論計(jì)算，又要有實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)，在這過(guò)程中，鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)起著中間紐帶的作用，深化設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須互動(dòng)，不斷完善設(shè)計(jì)，使工程建設(shè)能優(yōu)質(zhì)高效地進(jìn)行。因此，合格的深化設(shè)計(jì)人員的培養(yǎng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，需在設(shè)計(jì)水平、施工經(jīng)驗(yàn)方面逐步積累。深化設(shè)計(jì)不僅僅是根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖“依樣畫(huà)葫蘆”，而是在了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員意圖的情況下，使深化設(shè)計(jì)既滿足結(jié)構(gòu)受力要求，又能方便加工、安裝。