钢结构深化设计图 1.钢结构深化设计的定义及依据 1.钢结构深化设计的定义
钢结构深化设计是钢结构施工图设计之后的设计阶段。深化设计人员根据施工图提供的构件布置、构件截面及内力、主要节点构造及各种有关数据和技术要求，严格遵守《钢结构设计规范》GB50017、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205及相关规范的规定，对构件的构造进行完善。并根据生产厂家的生产情况和现场施工情况，考虑运输要求、吊装能力及安装条件，确定构件的分割。最后利用钢结构制图软件将构件的整体形式、构件中各部分的尺寸及要求、各部分之间的连接方式等详细地展现在图纸上，以便制造、安装人员通过图纸清楚地了解设计意图和要求。
钢结构详细设计图是指导钢结构构件制作、安装的技术文件，也是编制施工图预算和工程完工后归档资料的依据。
钢结构详细设计图一般由生产厂家、钢结构安装单位或施工单位编制。
2.钢结构详图编制依据
钢结构详细设计图纸的编制依据是设计院签字盖章的正式钢结构设计蓝图（包括工程实施过程中的结构设计变更单），以及合同和设计图纸规定的施工过程的设计规范和焊接工艺评定。
钢结构详图所采用的线型、字体、比例、符号、定位轴线、画法、尺寸标记及常用建筑材料图例等均按照现行国家标准《建筑建筑制图统一标准》（GB/T50001）和《建筑结构制图标准》（GB50105）的有关规定采用。
2.加深设计图与设计图之间的关系
设计图由设计单位编制，详图则以设计图为依据，由钢结构生产厂家（钢结构安装单位或施工单位）编制，直接作为加工安装的依据。二者的区别如表2.1所示：
表2.1 设计图与详图差异
设计图
深化图
1、根据施工工艺、施工要求，结合初步设计，经过施工图设计、计算，编制的上级施工图设计；
2.目的、深度和内容仅为编制详细图纸提供依据；
3.设计单位编制；
4、图纸较为简单，图纸数量较少；其内容一般包括：设计总说明及结构布置图、剖面图、立面图、构件剖面图、典型节点图、钢材表等。
1.根据设计图纸直接编制的工厂加工安装详图（包括连接、施工等计算）；
2.用于直接制造、加工、安装的施工图；
3.一般由生产厂家、钢结构安装单位或施工单位准备；
4、图纸详细且众多，包括：深入设计的总体描述、结构及部件布置图、构件（含节点）加工详图、零件加工图、安装图、材料清单、组件清单、零件清单、螺栓配料清单等。
3.深化设计图主要内容
详细设计图包括结构设计和详图两部分。
1.结构设计
钢结构设计图一般只深入画出构件布置图、构件截面及内力、主要节点构造等旧钢结构回收，因此在深入的详细设计中仍然需要进行结构设计和连接计算，一般包括以下内容：
（1）结构设计
1）焊缝连接设计。如焊缝计算、焊缝结构、接头位置、坡口要求、焊脚尺寸、焊缝检查要求等。
2）螺栓连接设计。如螺栓计算、螺栓结构及布置、螺栓尺寸、施工要求等；
3）节点板及加劲肋设计。如桁架节点板、支撑节点板、隔板、端板、节点板、填充板、连接板、耳板、檩条支撑板等。
4）支撑设计。如滚轮支撑、橡胶支撑、销轴支撑、轴承支撑等。
5）铸钢节点（包括铸钢支撑）设计；
6）桁架或大跨度实体梁拱结构及设计；
7）桁架、大跨度实心钢梁、高层/超高层钢结构钢柱节段结构设计；
8）其他设计，如吊耳、定位夹板、人孔、手孔、槽孔、抗剪部位等。
（2）施工及连接计算
1）节点力学计算分析。节点板计算、铸钢节点有限元分析、支撑节点分析计算等。
2)焊缝计算。如焊缝长度计算、角焊缝焊脚尺寸计算等。
3）螺栓计算。如螺栓数量计算、螺栓尺寸计算等；
4）各种尺寸计算。如加工余量计算、变形计算、拱度计算、零件尺寸计算、相贯线计算等。
2.深化绘图
应按结构类别、形式编制图纸目录、详细图总说明、结构及部件布置图、构件（含节点）加工详图、零件加工图、安装图及材料清单（如构件清单、零件明细表、螺栓明细表）等。
（1）钢结构详细设计图设计深度
钢结构详细设计图的绘图内容包括：图纸目录、详细设计总说明、锚栓布置图、锚栓详图、构件布置图（含节点详图）、构件详图（含构件定位、焊缝等级、坡口形式、螺栓规格、数量及使用位置等）、零件图及材料明细表等。
1）图纸目录
图纸目录至少应包括：图纸名称、图纸编号、图纸版本号、图纸尺寸、提交日期等信息。
2）深度设计的总体描述
详细设计总说明着重强调了对加工、制造和安装人员的技术条件和施工安装要求，是加工、制造和施工安装的重要指导性文件。详细设计总说明的编制一般应包括以下内容：
a. 项目简要描述及项目结构形式
b.详细设计的依据是设计合同、设计图纸及设计变更通知单，以及设计所采用的现行的国家、地方和行业标准及标准图集。
c.结构所用钢材的材质及等级，特别是厚度≥40mm且沿厚度方向受到拉伸的板材，应明确规定材料抗层撕裂性能的等级。
d.焊接材料的材质及牌号要求、螺栓连接的性能等级及精度要求
e.结构件加工制造时的技术要求及注意事项
f.结构安装时的技术要求及注意事项
g.构件质量检验方法、等级要求及检验依据
h.钢结构的除锈、防腐和防火要求
i. 其他特殊要求及说明。
3）锚栓布置及锚栓细节
a. 锚栓布置图要求
锚栓布置图必须注明锚栓定位中心与轴线的定位尺寸关系，锚栓间的固定尺寸关系；锚栓布置图中表达的所有锚栓都应形成一个构件表；构件表的内容包括：锚栓的构件号、数量、重量、构件图号、构件图版本号、等信息。
b. 地脚螺栓细节要求
锚栓详图应注明锚栓型号、长度；注明锚栓在螺纹处的直径及埋置深度处的圆钢直径、螺栓埋置深度、锚钩长度、双螺母及其规格；若同一柱基上有多个锚栓，应在锚栓之间设置固定架，注明固定架与整个结构的标高关系，并列明材料清单。
当地脚螺栓种类较少时，也可直接在地脚螺栓布置图中画出地脚螺栓的详细图。
4）元器件布局图
构件布置图分为平面布置图和立面布置图，平面布置图一般用楼层表示，立面布置图一般用轴线表示。构件布置图内容应包括：
a.整体或局部结构的定位轴线与构件定位尺寸的关系;
b.零部件之间的定位尺寸关系；
c. 各部件的部件编号；
d.构件安装方向：一般构件的安装方向在平面布置图的右下方标明，当某些特殊构件的安装方向与一般安装方向不一致时，必须在构件旁边特殊标明其安装方向；
e.整个结构中各构件的标高关系；
f.结构布置图中表达的所有零部件应形成零部件表，表内包括零部件编号、零部件名称、数量、重量、零部件图号、零部件图版本号等；
g.部分结构布置图可能包括安装节点图，用以表明构件之间的相互连接、构件与外部构件之间的连接形式、连接方法、控制尺寸及相关标高。
5）组件详细信息
构件明细表根据设计图、布置图中的构件编制，由主视图、顶视图（或左右视图）、剖面图、局部放大图、材料清单、螺栓清单、安装索引图及其他特殊信息（如油漆区域、焊缝检查等级等）组成。
a.主视图、顶视图（或左、右视图）应清晰反映构件的外观形状、零件号、装配位置及尺寸、构件的焊接要求和机械加工要求。构件号应置于主视图的正下方。
b.构件主视图方向必须统一，在主视图上必须标注构件相邻的左右轴号；主视图方向遵循的原则为：垂直正交轴网格，从下到上，从右到左。
c.零部件其它视图的画法规范：左视图位于主视图左侧；右视图位于主视图右侧；顶视图位于主视图上方；底视图位于主视图下方，且视图不能旋转。
d.剖面图、局部放大图应清晰反映零部件局部连接关系、尺寸、开孔、零件编号等详细信息。
e.材料表是部件详图中某个部件上所用到的所有材料的汇总表，由部件号、部件数量、零件号、零件规格及长度、零件材料、零件数量、零件单重、零件总重、部件重量、备注等信息组成。
f.绘制部件详图前必须对部件进行编号。部件编号的组成和编制应遵循以下原则：
g.具有不同细节（如孔、槽等）的部件应分别编号，并且部件编号应有前缀代码。
h.结构形式、零件结构型式、几何尺寸、材料截面、零件加工工艺、焊脚尺寸及长度完全相同的零部件，可以赋予相同的零部件编号，否则应分别编号。
i.对于过长、过宽、过高或箱型的构件，如需分段或分件运输，应每段或每件单独编号。
j. 各部件的编号应尽量保持连续，不同部件不应有相同或重复的编号。
k. 当某个部件绘制在两张单独的图纸上时，应对这些零件进行编号，就像它们在同一张图纸上一样。
l.对于超大型建筑钢结构，构件数量较多，为了便于区分，可在平面或立面上将结构划分为区域，设置构件编号时，在按上述方法编制的构件编号前加上区域编号。
m. 组件编号可根据业主对编号系统的特殊要求进行设置。
n. 涂漆区域及涂漆要求；对于嵌入混凝土的区域，应标明不需涂漆的区域和标高；对于钢梁上表面铺设混凝土板或波形钢板的区域，如果不需涂漆或仅需涂底漆，应给出特殊说明。
6）图号
图号应明确标明图纸类型及区域，以方便图纸检索和管理。当一个部件绘制在两张或两张以上的图纸上时，可采用以下两种方式对图纸进行编号：
a. 以同一张图纸编号，但需在图号后加后缀以示区别；例如一张图纸编号为A-103-1，另一张图纸编号为A-103（1），图纸名称均为：C12-1栏机械加工详细图
b.图纸应按顺序编号，并在图纸标题栏中清楚注明，例如图号：A-103、A-104，图纸标题：C12-1栏加工详细图（一）、C12-1栏加工详细图（二）。
（2）钢结构详细设计图设计软件
钢结构深度设计主要采用的软件有：AutoCAD、Tekla Structures、StruCad、PKPM（STXT）、ProSteel3D及3D3S、YJCAD系列软件等，其中AutoCAD和Tekla Structures是应用最为广泛的钢结构深度设计软件，如表3.1所示。
表3.1 钢结构深化软件特点及适用范围
软件名称
特征
适用项目
AutoCAD
美国Autodesk公司在IBM系列计算机上开发的软件。具有完善的图形绘制功能和强大的图形编辑功能，可由用户进行二次开发或多种方式定制，满足不同的需要，可转换多种图形格式，具有强大的数据交换能力。
工业厂房；普通高层建筑；化工厂；锅炉；斜或弯高层建筑；单或双弯管桁架空间结构；桥梁（箱梁式、桁架式）
Tekla Structures（x-steel）
芬兰Tekla公司开发的钢结构三维实体模型专业软件，可自动生成二维加工详图及BOM数据；提供完备的二维图纸编辑功能及构件碰撞校验功能旧钢结构回收，可提高工作效率，减少人为错误及检查时间；提供多种节点的建立及使用；可导出1：1的DXF图纸供使用，自动排版、裁剪。
大型多层建筑、民用建筑；单层或多层工业厂房；化工厂；锅炉
PKPM(STXT)
中国建筑科学研究院开发的一款三维建模及深化设计软件。部分功能沿用PKPM的操作习惯，节点库相比其他深化设计软件更加实用、本土化。可从三维模型自动生成深化设计图。可生成数控机床加工的数据文件。深化设计软件STXT可单独使用，也可与PKPM结构设计软件配合使用。
单层、多层工业厂房；多层建筑、民用建筑；
结构CAD
由英国AceCad公司开发的三维钢结构详细设计软件，包括CAD、CAM、CAE等一系列模块，可满足钢结构工程施工从设计到施工制造的全过程，通过漫游环境可随时从任意角度查看模型的整体及详细情况。
单层或多层工业厂房；普通高层建筑；化工厂；锅炉
3D3S
3D3S软件是同济大学自主研发的CAD系列软件，可提供3D3S钢结构及空间结构设计系统、3D3S钢结构实体构建及绘图系统、3D3S钢结构及空间结构非线性计算分析系统、3D3S辅助结构设计及绘图系统四大系统
倾斜或弯曲高层建筑；单曲管桁架空间结构；双曲管桁架空间结构
ProSteel3D
基于AutoCAD开发的专业三维钢结构建模、深化设计及生产管控软件系统；可轻松建立钢结构三维模型，自动提取布置图及构件详图，提供圆管展开图并绘制相贯线及圆管展开图，生成汇总材料表；软件提供数据接口，可连接结构计算软件、数控机床、钢结构生产计划管理软件
多层建筑、民用建筑、大型体育场馆、工业建筑、桥梁、海上项目
YJCAD系列软件
中冶建筑研究总院有限公司、中国京冶工程技术有限公司、国家钢结构工程技术研究中心研制开发的钢结构设计CAD软件，包括门式钢架灯塔设计CAD软件（PS2000）、钢结构设计CAD软件（SS2000）、网架结构设计CAD（YJCAD-WJ）、钢结构套料软件等，专业实现了从建模、计算到详图输出、材料统计、自动套料等一系列功能。
单层或多层工业厂房；多层钢结构；一般钢结构；网架结构等。
（3）钢结构详细设计图的设计流程
1）设计输入准备阶段
a.根据设计任务书的要求，对各个项目进行深入的设计计划。
b.钢结构深化设计方在收到委托人的结构设计图纸及电子文档后，应认真核对、熟悉图纸，发现图纸上的错误或疑点应以书面形式向委托人提出，消除错误、疑点后方可进行图纸深化设计。
c.委托人应组织结构设计进行施工图技术交底，记录交底内容，必要时形成书面交底记录。记录或记录应经结构设计交底人员签字确认。
d.根据结构设计图纸、设计任务书资料以及合同（协议）选定的技术标准、特殊要求，按照有关规范，编制本工程《深入设计指南》。
2）深度设计的设计流程
a.深化图设计绘图软件的选择应在充分熟悉原设计图的基础上，以深化图的进度和质量为标准，综合考虑工程本身的特点；所用软件须先进行校准，确保设计软件的准确性。
b.设计师必须按照《详细设计指南》的规定进行设计和绘图，以保证施工细节的正确性和整个项目施工细节的统一性。
c.设计师设计的详细图纸必须经过指定校对人员的校对审核，校对人员应根据每张详细图纸的质量给予等级评定，同时附加校对意见及修改要求。
d. 经审查无误的图纸应提交项目负责工程师审核批准。
e.合同（协议）有规定时，经批准的图纸应按合同（协议）规定分批提交业主或业主指定的设计院、监理工程师确认、批准。
图3.1 详细设计总体流程图
3）详细设计图纸发布
a.经业主或业主指定的设计院、监理工程师批准的详细图纸，设计人员、审校人员、审批人员应在底图上签字。
b.经批准的图纸由设计院或监理工程师签字确认或出具书面审批表，加盖工程施工图设计专业章和施工图负责人印章后方可出版发行。
4）深化设计图纸修改
a.如需更改详细图纸，可准备一份《详细设计变更通知》或更改版本。
b.详细设计图有较大修改或同一张图第三次更改时，应制作新版图。新版图经设计人员修改后，应按详细设计程序规定进行审查、批准和认可。无论修改原详细设计图的原因是什么，都应按下列方式进行：
b-1. 圈出修改的部分
b-2.在修改记录栏填写修改原因及时间
b-3. 更改版本号
b-4.所有图纸均按照最新版本绘制
b-5. 必须调用旧版本图纸。
3.2 深化设计图变更流程
（4）钢结构详细设计应考虑的因素
详细设计图应综合考虑加工工艺、安装、运输等的要求。
1）钢结构深化设计需考虑的因素——加工制造
根据钢结构加工制造工艺的要求，需要考虑的因素如下图所示
图3.3 进程划分
图3.4 焊接坡口设计
板材对接位置设计：
图3.5 板对接位置设计
图3.6 厚板结构加工
2）钢结构深化设计需考虑的因素——构件运输
钢结构构件在加工厂制作完毕后运输至施工现场安装。构件的重量应满足车间及现场起重能力的要求；构件的长度、宽度应满足运输车辆的要求；构件的高度应满足安全运输的要求，且装载后构件距地面的总高度不能超过沿途桥梁、高架桥、高压线的高度。因此，深化设计应充分考虑运输各种高度、宽度、长度限制的影响。
图3.7 钢结构构件高度、宽度、长度限值示意图
3）钢结构深化设计需考虑的因素——现场安装
根据现场安装的场地、地形、结构形式等不同，需要进行相应的深入设计考虑。
图 3.8 吊耳及现场连接措施
图 3.9 钢筋孔、排水孔及钢筋连接
图 3.10 安全网钩和梯子
4）结构设计需考虑的因素——与其他学科的合作
图3.11 钢梁上预留扇形管道开孔（成都领地金融城项目）
图3.12 预留吊装设备支撑点的钢柱（成都领地金融城项目）
图3.13 钢柱预留混凝土灌浆孔及溢流孔（成都仁和春天项目）
图3.14 钢柱预留楼板收口角钢（长沙世贸中心350米）
图3.15 塔吊连接措施（广州环城大厦）
图3.16 预留设备设施组件（杭州奥体网球中心开启式屋顶）
