摘  要：以沈陽(yáng)展覽中心工程鋼結(jié)構(gòu)施工詳圖設(shè)計(jì)及管理為例，闡述了鋼結(jié)構(gòu)施工詳圖設(shè)計(jì)的繪制過(guò)程及管理方法。針對(duì)目前鋼結(jié)構(gòu)工程中工程量大、工期緊張的特點(diǎn)，采用了三維設(shè)計(jì)軟件XSTEEL與CAD結(jié)合的優(yōu)化方案，提高了構(gòu)件轉(zhuǎn)化的準(zhǔn)確度，為工廠順利加工提供有力條件，為現(xiàn)場(chǎng)安裝提供了準(zhǔn)確的安裝圖紙，更好的滿足了鋼結(jié)構(gòu)工程的加工及現(xiàn)場(chǎng)安裝的需要。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)  施工詳圖設(shè)計(jì)  工程管理

鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的應(yīng)用范圍很廣，它在房屋建筑、地下建筑、橋梁、塔桅、海洋平臺(tái)、港口建筑、礦山建筑、水工建筑、囤倉(cāng)建筑、氣柜球罐和容器管道中都得到廣泛應(yīng)用；其中鋼結(jié)構(gòu)建筑工程是我國(guó)建筑行業(yè)中蓬勃發(fā)展的一個(gè)既古老又嶄新的行業(yè)，是綠色環(huán)保產(chǎn)品，也是推動(dòng)傳統(tǒng)建筑業(yè)向高新技術(shù)發(fā)展的重要力量。

鋼結(jié)構(gòu)施工詳圖作為鋼結(jié)構(gòu)工程中不可或缺的一部分，體現(xiàn)著至關(guān)重要的價(jià)值。鋼結(jié)構(gòu)施工詳圖又稱加工圖或放樣圖。圖紙深度須滿足車間直接制造及現(xiàn)場(chǎng)安裝的要求。目前，詳圖設(shè)計(jì)的工作范圍逐步擴(kuò)大，已從單一為加工廠提供詳圖制作，擴(kuò)展到為物資采購(gòu)部門提供材料報(bào)表、螺栓報(bào)表進(jìn)行采購(gòu)；與此同時(shí)還需協(xié)助工廠備料及輔助編制工程進(jìn)度計(jì)劃。詳圖設(shè)計(jì)中使用XSTEEL三維建模軟件，能夠充分發(fā)揮其直觀、準(zhǔn)確、仿真的優(yōu)勢(shì)，消除安裝構(gòu)件時(shí)存在碰撞的隱患，是以往單純CAD深化設(shè)計(jì)所不能比擬的。詳圖設(shè)計(jì)已成為連接原設(shè)計(jì)方、加工廠、項(xiàng)目部、物資采購(gòu)等相關(guān)部門的重要紐帶。

1     工程概況

沈陽(yáng)展覽中心(Shenyang Exhibition Centre)位于沈陽(yáng)市蘇家屯區(qū)，展覽中心占地面積700畝，建筑面積16萬(wàn)m2，其中室內(nèi)展覽面積10萬(wàn)m2,由8個(gè)面積為1.32萬(wàn)m2的展廳組成，可容納5000個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)展位，可承接國(guó)際國(guó)內(nèi)大型展會(huì)和各種大型活動(dòng)，已成為東北地區(qū)最大的會(huì)展中心。展覽中心在建筑設(shè)計(jì)上采用的是“陳列式”結(jié)構(gòu)，8個(gè)展廳既可以有機(jī)地融合在一起又可以互相獨(dú)立開(kāi)來(lái)，即可以同時(shí)設(shè)展，每一個(gè)展廳也能獨(dú)自舉辦各種類型的展覽，這種設(shè)計(jì)方案在國(guó)內(nèi)其他會(huì)展中心并不多見(jiàn)。沈陽(yáng)展覽中心建設(shè)難度較大。其中，整個(gè)中心鋼結(jié)構(gòu)工程總計(jì)8640t，164根鋼梁，每根鋼梁重40t左右，跨度80米。由于長(zhǎng)度超長(zhǎng)，必須分段制作、運(yùn)輸，在現(xiàn)場(chǎng)拼裝，拼裝精度、焊接質(zhì)量等要求極高（圖1）。

圖1 一榀屋面鋼梁（沈陽(yáng)展覽中心鋼結(jié)構(gòu)施工）

2     鋼結(jié)構(gòu)施工詳圖設(shè)計(jì)

2.1   熟悉設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)計(jì)交底工作

展覽中心詳圖設(shè)計(jì)任務(wù)為鋼結(jié)構(gòu)屋面系統(tǒng)。屋面系統(tǒng)包括屋面鋼拱梁，屋面水平支撐，豎向支撐，屋面檁條。首先建模人員熟悉結(jié)構(gòu)圖紙和建筑圖紙。對(duì)于設(shè)計(jì)圖紙上有疑問(wèn)或矛盾之處，在設(shè)計(jì)交底會(huì)議上及時(shí)與設(shè)計(jì)人員溝通。

圖2  沈陽(yáng)展覽中心屋面平面布置圖（沈陽(yáng)展覽中心鋼結(jié)構(gòu)施工）

2.2   屋面鋼結(jié)構(gòu)建模

建模人員在接收建模任務(wù)的同時(shí)，需保證以下設(shè)計(jì)資料齊全：原設(shè)計(jì)圖紙或其他與原設(shè)計(jì)圖紙性質(zhì)等同的文件，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的項(xiàng)目交底文件，編號(hào)系統(tǒng)文件，工期進(jìn)度表，文件控制規(guī)定。按照工期計(jì)劃合理劃分建模區(qū)域及安排進(jìn)度。

此工程分10個(gè)區(qū)A1、A2、A3、A4，B1、B2、B3、B4，C1、C3（見(jiàn)圖2）。由于屋面鋼拱梁的結(jié)構(gòu)形式對(duì)稱，因此只需要對(duì)A1區(qū)和C1區(qū)進(jìn)行建模及出圖工作。首先將各種類型構(gòu)件設(shè)置不同狀態(tài)，顏色等級(jí)，方便構(gòu)件過(guò)濾。然后開(kāi)始屋面鋼梁建模，參考構(gòu)件混凝土柱建模，屋面水平和豎向支撐建模，檁條建模。起始建立模型的時(shí)候，由一位建模人員負(fù)責(zé)添加軸網(wǎng)、新截面和新材質(zhì)，且新添加的截面型材須符合標(biāo)準(zhǔn)。在搭建構(gòu)件時(shí) ，要在圖紙對(duì)應(yīng)位置用彩筆做出標(biāo)記。對(duì)于發(fā)生碰撞之處，拍成圖片，寫成聯(lián)系單，發(fā)往原設(shè)計(jì)協(xié)商解決。對(duì)于一些具有特殊要求的構(gòu)件，要在材料表中特別說(shuō)明，例如在鋼梁支座處包括了一塊80mm的厚板，此板要在材質(zhì)上加Z向性能。在鋼梁中，不同厚度的鋼板在對(duì)接時(shí)，為防止焊接后產(chǎn)生應(yīng)力及疲勞，應(yīng)從板厚的一側(cè)或兩側(cè)做緩坡?tīng)钚苯堑南鞅√幚?，削薄坡度?/span>1/4，這也是《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的構(gòu)造要求。在鋼結(jié)構(gòu)施工詳圖深化設(shè)計(jì)中，建模人員不只是簡(jiǎn)單、輕松地照搬照抄設(shè)計(jì)圖紙，還要熟悉鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求，將理論運(yùn)用于實(shí)際工作中，更好更準(zhǔn)確的完成鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)(圖3)。

圖3 A1區(qū)和C1區(qū)三維模型（沈陽(yáng)展覽中心鋼結(jié)構(gòu)施工）

2.3   模型審核

模型審核是控制詳圖質(zhì)量的有效措施。包括自審和專審。首先建模人員進(jìn)行自審，然后由審核工程師進(jìn)行專審。最終完成模型時(shí)，保證原設(shè)計(jì)圖的所有信息都有標(biāo)記，防止遺漏任何信息。模型建完之后，需要自審模型，自審時(shí)通過(guò)材料清單，檢查材質(zhì)等級(jí)，及構(gòu)件編號(hào)。通過(guò)螺栓清單復(fù)核螺栓等級(jí)及長(zhǎng)度；并提交模型自審單給審核人員。審核人員進(jìn)入模型，開(kāi)始審核工作，對(duì)于模型中構(gòu)件定位及編號(hào)、截面型材，節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全面審核。最終提供審核單。建模人員針對(duì)審核問(wèn)題做出修改，完善模型。

2.4   模型出圖

在確保模型完整、正確的基礎(chǔ)上，設(shè)置好圖框及材料表樣式，準(zhǔn)備出圖。對(duì)于梁、支撐、檁條、豎桿，每種類型構(gòu)件各出一張，提交技術(shù)中心進(jìn)行審核批復(fù)，審核后開(kāi)始正式出構(gòu)件加工詳圖和安裝圖。一般要求首先完成安裝圖，通過(guò)繪制安裝圖再一次對(duì)原設(shè)計(jì)圖中的構(gòu)件定位等進(jìn)行核對(duì)，也是確保圖紙準(zhǔn)確的有效措施之二。當(dāng)所有圖紙完成后，提供構(gòu)件表和目錄等清單，送審設(shè)計(jì)院審核。在等待審核回復(fù)意見(jiàn)的同時(shí)，也是我們對(duì)圖紙中構(gòu)件組裝尺寸，說(shuō)明進(jìn)行審核的過(guò)程。在使用XSTEEL進(jìn)行圖紙深化設(shè)計(jì)時(shí)，我們經(jīng)常把重心放在模型搭建的質(zhì)量上，往往忽視圖紙的質(zhì)量。習(xí)慣性認(rèn)為模型沒(méi)有任何錯(cuò)誤，圖紙相應(yīng)也會(huì)很好。其實(shí)不然，如果圖紙中漏掉零件標(biāo)記，構(gòu)件標(biāo)記，焊縫錯(cuò)誤，組裝尺寸不全，說(shuō)明不夠詳盡，對(duì)于工廠加工而言，即使是一根精美的梁放在圖紙上，也是無(wú)法將其快速、準(zhǔn)確、保質(zhì)保量的制作出來(lái)。

3     施工詳圖設(shè)計(jì)中難點(diǎn)攻克

此工程的難點(diǎn)之一是工程量大而工期短。一般情況下完成如此大噸位的深化設(shè)計(jì)需要一個(gè)月的時(shí)間。經(jīng)過(guò)對(duì)圖紙?jiān)敿?xì)了解，沈陽(yáng)展覽中心屋面鋼結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)相同的8個(gè)大區(qū)A1～A4及B1～B4和2個(gè)小區(qū)C1、C3組成。我們只要選擇A1和C1開(kāi)始建模及出圖即可，工作量減少到原來(lái)的六分之一，大幅度縮短了建模及出圖時(shí)間。因此，我們將轉(zhuǎn)化工期定為10天。這也是一次非同尋常的嘗試和挑戰(zhàn)。

眾所周知，大型展館是一個(gè)城市的精神象征，是一個(gè)城市的名信片。一般場(chǎng)館工程除了具備基本使用功能外，最重要的是要有一個(gè)讓人贊嘆不已、印象深刻的建筑外觀。吸引人們眼球的建筑形式當(dāng)然是曲線造型。沈陽(yáng)展覽中心也不例外，屋面結(jié)構(gòu)采用平面鋼拱梁和空間鋼拱扭梁。兩種類型的鋼梁使得詳圖深化設(shè)計(jì)的難度大幅度增加。

詳圖轉(zhuǎn)化中普遍使用的是XSTEEL軟件，而該軟件在曲線形式桿件的轉(zhuǎn)化方面，尤其是曲線的平滑度方面存在著一些不足。如果直接用XSTEEL轉(zhuǎn)化平面鋼拱梁，就可能在尺寸精度上產(chǎn)生誤差。為了克服XSTEEL的缺點(diǎn)，我們先在CAD內(nèi)放樣，將放樣尺寸導(dǎo)入XSTEEL軟件內(nèi)，然后用CAD內(nèi)的一些關(guān)鍵點(diǎn)控制XSTEEL構(gòu)件的放樣尺寸及外觀。在平面鋼拱梁準(zhǔn)確放樣的基礎(chǔ)上，使得兩個(gè)軟件的優(yōu)勢(shì)充分結(jié)合，進(jìn)一步減小或避免尺寸誤差。對(duì)于空間鋼拱扭梁的深化設(shè)計(jì)，我們直接采用CAD放樣出圖，并利用了CAD二次開(kāi)發(fā)程序——空間點(diǎn)輸出坐標(biāo)，不但對(duì)每段空間扭梁的組裝控制點(diǎn)給出三維坐標(biāo)，而且還提供每個(gè)零件控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)，以及每個(gè)零件的平面展開(kāi)圖及坐標(biāo)。這種深化設(shè)計(jì)方法既忠于原設(shè)計(jì)的意圖又為工廠加工及現(xiàn)場(chǎng)安裝提供可靠數(shù)據(jù)（圖4）。

圖4 空間鋼拱扭梁三維軸側(cè)圖（沈陽(yáng)展覽中心鋼結(jié)構(gòu)施工）

此工程的難點(diǎn)之三是屋面水平支撐中使用的鋼絲繩索。由于鋼絲繩索在加工完成運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)之后，就不能夠?qū)τ诔鲈试S范圍的長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整，一般來(lái)說(shuō)只能再運(yùn)送回索生產(chǎn)廠家進(jìn)行修改。這樣既耽誤了工期也造成了費(fèi)用和材料的損失。借助于XSTEEL模型精準(zhǔn)的空間定位，我們可以非常準(zhǔn)確及方便的測(cè)量出每根空間索的長(zhǎng)度，避免了上述情況的發(fā)生。對(duì)索進(jìn)行深化設(shè)計(jì)時(shí)，還需要注意索的長(zhǎng)度是受力張緊情況下還是未受力松弛狀態(tài)下，兩者的長(zhǎng)度是有區(qū)別的，配合錨具調(diào)節(jié)幅度考慮。積極配合專業(yè)的索加工廠，提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

4     施工詳圖深化過(guò)程中與項(xiàng)目部及工廠的配合

詳圖深化過(guò)程與項(xiàng)目部的配合，項(xiàng)目部對(duì)于鋼梁的長(zhǎng)度提出了要求，要求鋼梁長(zhǎng)度不得大于15m，因此為了滿足該要求，我們對(duì)于鋼梁進(jìn)行了分段，經(jīng)過(guò)多方考慮，最終確定了將鋼梁分成7段，并在相應(yīng)位置設(shè)置了連接吊耳，為現(xiàn)場(chǎng)的安裝提供了有利條件。由于此鋼梁安裝完畢后，要用混凝土灌漿，因此我們?cè)阡摿旱南鄳?yīng)位置處設(shè)置灌漿孔、振搗孔、出氣孔。灌漿孔的設(shè)置滿足了現(xiàn)場(chǎng)混凝土的施工要求。

詳圖深化過(guò)程與加工廠配合。在沈陽(yáng)展覽中心鋼梁的截面形式為“日”字型。鋼梁內(nèi)部通長(zhǎng)隔板的焊接形式為雙面角焊縫，而箱型構(gòu)件內(nèi)隔板無(wú)法保證雙面角焊縫。工廠實(shí)際裝配順序?yàn)?/span>:

1→2→3→4→5（圖5），故考慮裝配焊接實(shí)際可操作性，詳圖深化過(guò)程中，建議將3號(hào)隔板采用單面坡口焊縫形式。此優(yōu)化方案得到了設(shè)計(jì)院的認(rèn)可。

圖5   隔板焊縫優(yōu)化方案

5     鋼結(jié)構(gòu)施工詳圖管理

5.1   工程編號(hào)管理

對(duì)于工程中使用的構(gòu)件編號(hào)，要根據(jù)整體工程綜合考慮，項(xiàng)目編號(hào)管理包括零件、構(gòu)件編號(hào)系統(tǒng)、圖紙編號(hào)系統(tǒng)、報(bào)告編號(hào)系統(tǒng)。例如構(gòu)件編號(hào)中要設(shè)定零件前綴、構(gòu)件前綴、構(gòu)件名稱等內(nèi)容。無(wú)論在國(guó)內(nèi)工程還是國(guó)外工程中，詳圖中的編號(hào)設(shè)置都應(yīng)全面、明確、具體。由于工程項(xiàng)目具有唯一性、多樣性等特點(diǎn)，編號(hào)系統(tǒng)必須根據(jù)各個(gè)項(xiàng)目的不同結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)進(jìn)行編制，不能統(tǒng)一。在工程管理中設(shè)置編號(hào)系統(tǒng)至關(guān)重要（表1）。如果一個(gè)工程由多個(gè)子項(xiàng)組成，科學(xué)的控制和指派構(gòu)件編號(hào)，能夠使加工廠便于按照工期進(jìn)度制定切實(shí)可行的加工計(jì)劃，能夠讓我們合理安排打包方案及構(gòu)件運(yùn)輸計(jì)劃，能夠使我們查找和清點(diǎn)構(gòu)件變得更加容易。在安裝過(guò)程中，由于同一區(qū)域的構(gòu)件可以堆放在指定范圍內(nèi)，這樣有助于吊裝時(shí)更充分的組織和利用吊機(jī)，提高作業(yè)效率，減少機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用，降低成本。

表1 沈陽(yáng)展覽中心編號(hào)系統(tǒng)表 

注：前兩個(gè)XX表示區(qū)號(hào)，后兩個(gè)XX表示流水號(hào)例如SBC-SYHZ-A101表示A1區(qū)01圖

5.2   工期控制管理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝方案及甲方工期要求，對(duì)于深化設(shè)計(jì)的工期做出合理安排。確保工程順利完成。沈陽(yáng)展覽中心總噸位8640t，使用施工詳圖轉(zhuǎn)化軟件為Auto CAD和XSTEEL。深化設(shè)計(jì)工期為10天（表2）。

 表2 沈陽(yáng)展覽中心工期進(jìn)度

 5.3   文檔控制管理

在國(guó)外工程中，外方的文檔控制工作很嚴(yán)謹(jǐn)，專人負(fù)責(zé)，流程清晰，文檔分類詳盡。我們?cè)谙驀?guó)外工程學(xué)習(xí)的同時(shí)，結(jié)合國(guó)內(nèi)工程特點(diǎn)也進(jìn)行了文檔控制工作。在接收原設(shè)計(jì)單位提供的圖紙時(shí)，藍(lán)圖需要加蓋設(shè)計(jì)院出圖章及設(shè)計(jì)人員資質(zhì)章。所有文件由文檔控制員通過(guò)正式公共郵箱發(fā)出或接收郵件。各工程項(xiàng)目要使用不同的郵件編號(hào)，并使用統(tǒng)一格式。收發(fā)郵件要有記錄單。文控資料中明確出抄送的相關(guān)部門，文件有記錄可尋。在工程過(guò)程中及結(jié)束時(shí)，這些過(guò)程中控制的技術(shù)資料及來(lái)往信函在工程結(jié)算、決算及索賠方面起著重要作用。同時(shí)也是工程風(fēng)險(xiǎn)控制及合同管理的有效措施。在內(nèi)部傳遞文件時(shí)使用FTP平臺(tái)，方便了與各個(gè)部門之間的資料傳遞，提高了工作效率。

6     結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)沈陽(yáng)展覽中心施工詳圖深化設(shè)計(jì)及管理的介紹，總結(jié)了鋼結(jié)構(gòu)施工詳圖深化設(shè)計(jì)中需要完成的工作內(nèi)容及重點(diǎn)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及科學(xué)管理，完成了深化工期為10天的目標(biāo)。在平面鋼拱梁和空間鋼拱扭梁的詳圖深化設(shè)計(jì)中，將CAD軟件與XSTEEL軟件的優(yōu)勢(shì)充分結(jié)合，為今后空間曲線結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。沈陽(yáng)展覽中心工程被中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)評(píng)定為“建筑鋼結(jié)構(gòu)金獎(jiǎng)”。

參考文獻(xiàn)

[1]  《鋼結(jié)構(gòu)工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收實(shí)用手冊(cè)》2003

[2]  《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50017-2003  

[3]  《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50205-2001  

[4]  《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81-2002