军博钢结构02+第二章++深化设计方案.docx
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军博钢结构02+第二章++深化设计方案
第二章深化设计方案
2.1深化设计总体思路
2.1.1钢结构深化设计综述
钢结构深化设计即钢结构详图设计,在钢结构施工图设计之后进行,详图设计人员根据施工图提供的构件布置、构件截面与内力、主要节点构造及各种有关数据和技术要求。
严格遵守钢结构相关设计规范和图纸的规定,对构件的构造予以完善。
根据工厂制造条件、现场施工条件,并考虑运输要求、吊装能力和安装因素等,确定合理的构件单元。
最后再运用专业的钢结构制图深化设计制图软件,将构件的整体形式、构件中各零件的尺寸和要求、以及零件间的连接方法等,详细的表现到图纸上,以便制造和安装人员通过查看图纸,能够清楚地了解构造要求和设计意图,完成构件在工厂的加工制作和现场的组拼安装。
结合钢结构深化设计的职责和本工程的特点,现对本工程的钢结构深化设计内容做如下描述:
序号
深化设计工作内容
1
按合同及施工图规定的设计工作内容、范围、质量标准、服务等全部要求进行施工图深化设计,满足加工制作、运输及现场安装的进度要求。
2
研习施工图及招标阶段提供的计算分析模型,领会结构设计理念,熟悉各种类型构件、各种类型连接节点的工作原理及方式,将设计精神融入深化设计;同时与设计方密切配合,在符合设计图纸、国家规范规定的基础上对施工图未完善的连接构造进行细化。
3
充分考虑构件运输通行限制、现场吊装设备起吊能力、加工工艺可行性与合理性、现场安装、焊接的可行性与便利性等条件。
4
在充分考虑加工工艺可行性及便利性及符合原设计受力要求下进行施工图深化设计。
5
充分发挥曾参于过类似工程的深化设计协调与管理团队的优势,在深化设计管理协调有丰富的经验,并将其经验应用本工程中。
6
在充分考虑与其它参建方混凝土浇筑以及玻璃幕墙、机电专业等专业工程预留、预理、开孔等配合需要的基础上进行施工图深化设计。
7
在充分考虑钢结构现场卸货、高空吊装、高空定位、高空临时连接、安装变形调整、安装误差调整、安装预起拱配合需要的基础上进行施工图深化设计。
8
向其它专业分包商提供深化设计的实尺三维模型,便于其它分包商进行深化设计。
2.1.1.1深化设计目的
钢结构深化设计的目的主要体现在以下几方面:
一、通过深化设计,可以理清钢结构与各专业间的联系,保证钢结构在施工过程中与各专业间的无缝衔接,并给后续各专业施工创造良好条件。
二、通过深化设计,对重要节点的受力和结构的整体安全性进行验算,确保所有的杆件和节点满足设计要求,确保结构使用安全。
三、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。
四、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,对杆件和节点进行归类编号,形成流水加工,大大提高加工进度。
五、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。
2.1.1.2深化设计依据
一、执行标准
现行的国家标准和相应行业标准以及要求的地方标准。
二、设计文件
工程招标文件、招标答疑文件、工程招标技术要求(补充)等相关技术资料。
三、现场安装技术文件
现场钢结构安装方案。
构件的分段分节及安装临时措施等文件。
四、工艺方案
深化设计前深化人员与工艺人员对本工程的重点部位、典型部位进行工艺探讨、交底,并形成正式文件,作为深化设计技术依据。
主要依据包括而不限于:
材料规范
序号
标准名录
标准编号
1
《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》
GB/T10433-2002
2
《热轧H型钢和剖分T型钢》
GB/T11263-2010
3
《钢结构用高强度大六角头螺栓》
GB/T1228-2006
4
《钢结构用高强度大六角螺母》
GB/T1229-2006
5
《钢结构用高强度垫圈》
GB/T1230-2006
6
《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》
GB/T1231-2006
7
《低合金高强度结构钢》
GB/T1591-2008
8
《建筑结构用钢板》
GB/T19879-2005
9
《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》
GB/T3632-2008
10
《碳钢焊条》
GB/T5117-1995
11
《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》
GB/T5293-1999
12
《厚度方向性能钢板》
GB/T5313-2010
13
《六角头螺栓C级》
GB/T5780-2000
14
《六角头螺栓》
GB/T5782-2000
15
《碳素结构钢》
GB/T700-2006
16
《热轧型钢》
GB/T706-2008
17
《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》
GB/T8110-2008
18
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》
GB8923-1988
结构设计规范
序号
标准名录
标准编号
1
《建筑结构荷载规范》
GB50009-2012
2
《建筑抗震设计规范》
GB50011-2010
3
《钢结构设计规范》
GB50017-2003
4
《冷弯薄壁型钢结构技术规范》
GB50018-2002
5
《高层民用建筑设计防火规范》(2005年版)
GB50045-95
6
《建筑结构可靠度设计统一标准》
GB50068-2001
7
《建筑结构制图标准》
GB/T50105-2010
8
《建筑工程抗震设防分类标准》
GB50223-2008
9
《建筑物抗震构造详图》
11G329-1
10
《多、高层建筑钢结构节点连接》
03SG519-1、04SG519-2
11
《民用建筑钢结构防火构造》
06SG501
12
《钢结构施工图参数表示方法制图规则和构造详图》
08SG115-1
13
《建筑钢结构防火技术规范》
CECS200-2006
14
《民用建筑设计技术要求与规定》
SJG06-1997
16
《建筑及其他结构最小设计荷载规程》
ASCE7-05
17
《人活动引起的楼面振动》
AISC-1997
19
《建筑钢结构抗震设计规范》
ANSI/AISC341-05
20
《建筑钢结构设计规范》
ANSI/AISC360-05
制作、安装及验收规范
序号
标准名录
标准编号
1
《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》
GB/T11345-1989
2
《金属熔化焊焊接接头射线照相》
GB/T3323-2005
3
《钢结构工程施工质量验收规范》
GB50205-2001
4
《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》
GB/T709-2006
5
《建筑变形测量规范》
JGJ8-2007
6
《建筑钢结构焊接技术规程》
JGJ81-2002
7
《钢结构焊接规范》
GB50661-2011
8
《钢结构工程施工规范》
GB50755-2012
9
《建筑施工安全检查标准》
JGJ59-2011
10
《建筑工程施工质量验收统一标准》
GB50300-2001
2.1.1.3深化设计文件组成内容
一、深化设计总说明;
二、安装布置图;
三、构件零件详图;
四、深化模型;
五、报表、清单等。
2.1.2本工程钢结构特点分析
2.1.2.1结构概况
本工程地上部分结构建筑平面最大长度为214m,最大宽度为122.85m,钢结构部分主要由大跨钢桁架屋盖、环廊钢结构屋面、柱、墙内钢骨构件组成。
大跨钢结构屋盖采用单向桁架结构,上、下弦杆采用箱型截面,腹杆采用倒置的H型钢,用双节点板连接。
屋盖沿长跨方向采用钢系杆和联系桁架,上弦平面设双向水平支撑,形成空间稳定的钢桁架屋盖结构。
环廊钢结构屋盖采用单跨钢梁体系,环廊屋盖南侧设落地圆管柱,与钢梁连接为刚接。
大跨钢屋盖支座下方及部分土建结构剪力墙内设有劲性钢骨柱,截面为十字形、T字形和H形。
结构整体轴测图
2.1.2.2主要截面类型
编号
构件类型
构件特征
1
H型钢
规格:
H400×150×10×10、H400×180×10×12、H400×200×12×12、H400×200×8×12、H400×300×12×16、H600×400×22×28、H600×400×22×35、H600×400×30×50、H350×250×12×20、H350×250×12×35、H500×150×16×20、H500×150×20×30
材质:
Q345C、Q345B
2
箱型
规格:
口300×100×12×16、口300×100×6×6、口380×400×14×14、口380×400×16×16、口380×400×18×16、口380×400×22×16、口380×400×25×16、口380×400×28×16、口380×400×32×18、口380×400×35×20、口380×400×35×22、口400×400×14×14、口400×400×16×16、口600×400×22×35
材质:
Q345C、Q345B
3
十字柱
规格:
十800×300×22×35、十×800×30×22、50十800×250×22×50、十1200×300×25×50×1000×300×25×50、十1200×350×25×50×1000×350×25×50、十1300×330×28×50×900×330×28×50、十800×250×18×35
材质:
Q345C、Q345B
4
钢管
规格:
φ140×6、φ168×6、φ273×8、φ299×10、φ299×12、φ900×28、φ900×32
材质:
Q345B、Q235B
5
异型柱
规格:
T500×200×18×35×375×200×18×35
材质:
Q345C、Q345B
2.2深化设计组织管理体系
2.2.1各方职责
一、业主方
1.负责设计文件的提供;
2.组织召开图纸会审和设计协调会等;
3.协调督促设计方及时解答设计问题和审核深化设计图。
二、监理方
1.协调解决深化设计过程中的图纸问题;
2.参与图纸会审等工作;
3.深化设计质量控制,协助审核图纸等。
三、设计方
1.负责设计交底和设计问题的解答;
2.节点设计文件的审批;
3.负责深化设计图的审核。
四、总承包方
1.负责深化设计的全面协调管理工作,协调钢结构与土建、机电、幕墙等相关专业的问题,以及对钢结构深化设计的问题与设计单位或各专业部门(指定分包商)进行协调;
2.负责从业主方接收施工蓝图、设计变更等设计文件,及时掌握最新有效版本(钢结构)设计文件,通过统一的程序和途径向总承包商内部各专业部门、各指定分包商传递发布设计文件的具体内容和相关要求;
3.在规定时限内收集土建结构、机电各专业(包括指定分包商)、幕墙及装饰分包商等对钢结构深化设计的要求,初审后传递给钢结构深化设计单位;
4.报送钢结构深化设计图交监理和业主传递给设计单位审核;
5.传递发布审批的深化图纸,并在构件加工过程中进行跟踪,协调解决反馈的设计问题。
五、相关专业分包
土建、钢结构安装、机电、幕墙等专业分包单位根据各专业施工要求,对钢结构深化设计提前提出准确的要求(以条件图纸形式)。
主要内容有:
构件分段分节要求、节点及剖口型式、连接板件及接驳器、预留孔及螺栓孔等。
六、钢结构深化设计单位职责
1.钢结构深化设计单位负责其合同约定范围内的所有钢结构专业深化设计工作,深化设计应依据本项目施工蓝图、招标文件、总承包的深化设计技术指引、深化设计管理方案、安(吊)装方案及总承包提供的施工过程中结构的整体及局部预变形计算书,及深化设计专业技术标准等相关资料完成。
2.钢结构深化设计单位有义务无偿为其它相关单位提交最新版的设计条件图纸或模型,有义务考虑深化设计与其它专业的连接界面做法,其公共或交叉重叠部分的深化设计分工应服从总包方的协调安排。
3.深化设计应编制深化设计总说明,明确钢结构材质、焊接、连接、防腐、防火、制作等要求。
4.根据总承包吊装要求,结合运输尺寸等要求,确定构件分段方案。
5.深化设计内容包括:
设计依据、设计基本参数、工艺要求、节点构造详图和计算书、框架柱的分节和分段描述、具体部位钢材材质和交货状态描述、机电留洞和补强做法、电梯间隔梁埋件做法、栓钉布置和深化做法、地脚螺栓及柱脚支架做法、钢筋连接器的布置和做法、具体部位的无损检测要求、主体焊缝要求、对安装的配合要求等。
6.深化设计应充分考虑结构的焊接变形、安装变形、相关预变形要求调整等因素,使钢结构安装结束后的最终尺寸满足设计文件的要求。
制作单位与总承包进行沟通,必要时结合吊装需求和安装变形要求进行调整。
7.深化设计应考虑构件运输的要求,并考虑安装吊装及其它工序的需要。
8.按总包方提供的构件分段和结构安装的要求对分段复核后深化,依据施工过程中提供的变形实测结果调整值,对深化设计的相关内容进行必要的修正。
9.深化设计单位应负责报送深化设计图纸,审核单位进行审核。
2.2.2企业层面深化设计组织管理体系
我司重大项目实施需编制《深化设计方案》,会审图纸后,由各专业副总工程师部门根据合同及施工图规定的设计工作内容、范围、工期、质量标准、服务要求,并结合我司的实际生产设备及工艺技术方案,分别编制《设计配合及优化方案》、《现场安装配合求》、《工艺技术配合要求》、《详图设计方案》,汇編形成《深化设计方案》后报总工程师审批,由深化设计部落实执行。
2.2.3项目层面深化设计组织管理体系
深化设计是钢结构工程实施的源头,针对北京军事博物馆展览大楼加固改造工程这样的重大项目,我司将从各专业技术线抽调骨干力量组建本工程深化设计部,由总工程师兼任深化设计负责人,对设计方案编制、审批、执行等环节进行全过程管控,为工程的顺利实施打下坚实的基础。
深化设计组织架构
2.2.4岗位职责
本工程设计管理方法采取分层次管理:
第一级管理由总负责人对本工程设计配合、详图设计、工艺及协调工作进行宏观监控,通过每周召开相关协调例会和巡视,制定宏观计划目标;
第二级管理由设计配合负责人、详图设计负责人、工艺负责人组成,对本工程设计配合、详图设计、工艺技术全面展开。
1、深化设计总负责
负责设计配合组、详图设计组、工艺技术组的技术质量工作,对本工程设计配合、详图设计、工艺技术进行宏观监控,通过每周召开相关协调例会和巡视,制定宏观计划目标。
负责本工程节点设计方案、深化设计技术方案、工艺技术方案的审核。
对设计配合负责人、详图设计负责人、工艺负责人进行管理,同时做好与工厂制作和现场安装的协调工作。
2、设计负责人
负责本工程钢结构复杂节点、铸钢件进行相关计算分析工作,参与钢结构的深化设计工作,提出相关优化建议。
参与图纸会审,方案讨论,深化设计图纸送审等,并解决相关技术质量问题。
接受总负责人管理。
3、详图设计负责人
负责本工程钢结构深化设计工作,对详图的深化设计进行管理,参与图纸会审,方案讨论,深化设计图纸送审等。
动态管理深化设计的计划进度,确保本工程深化设计工作如期完成。
接受总负责人管理。
4、工艺负责人
负责工艺技术部的技术质量工作,对工艺技术进行管理,负责本工程工艺方案的审核,焊接工艺评定方案审核,重要复杂构件的指导作业书审核,图纸会审,复杂加工质量问题处理,各种技术、质量问题的处理配合等。
接受总负责人管理。
2.2.5人员配备
考虑到北京军事博物馆展览大楼加固改造工程的重要程度,我公司为本工程的深化设计组织了强大的队伍,项目深化设计总负责人为高工职称,从事专业工作年限9年;设计负责人、详图设计负责人、工艺负责人均为本科以上学历,从事专业工作年限均在6年以上;成员基本都为本科以上学历,深化设计工作年限基本在6-14年以上,为图纸深化设计的质量提供了可靠的人力保证。
2.2.6硬件配备
一、电脑硬件配备
考虑到北京军事博物馆展览大楼加固改造工程的重要程度,我公司配置了1台联想(Lenovo)锋行K330至尊版台式电脑作为本工程深化设计服务器,40台联想(Lenovo)扬天T3900d台式电脑作为本工程深化设计普通PC,为图纸深化设计的质量提供了可靠的电脑硬件保证,确保该工程深化设计的圆满完成。
二、结构分析和设计软件配备
目前我公司用于钢结构深化设计和进行相关计算的软件有以下几种:
序号
名称
功能
产地
公司现有数量
1
ANSYS10.0
结构分析
美国
1
2
Abaqus
结构分析
美国
1
3
Sap2000单机版
结构分析
美国
15
4
MIDASV7.8单机版
结构分析
韩国
15
5
PKPM
结构分析
中国
1
6
ETABSV9.5
结构分析
美国
1
7
3D3S8.0(网络版)
结构分析
中国
1
8
MTS
结构分析
中国
2
9
AutoCAD2004
设计软件
美国
30
10
Strucad
设计软件
英国
1
11
TeklaStructures16.1
设计软件
芬兰
40
本项目的钢结构深化设计软件主要为芬兰的专业钢结构深化设计软件TeklaStructures16.1和AUTOCAD2004,其中复杂节点采用AutoCAD2004软件辅助建立。
2.3深化设计协调配合方案
深化设计在大型项目管理中起着重要作用,是钢结构制作、运输、安装、总包施工管理、土建、机电、幕墙各相关专业的纽带,通过深化设计与各方的联系作用,可以使整个项目在管理过程中具有预测性、全面性和技术合理性。
2.3.1深化设计进度配合
深化设计作为工程实施的第一步,其进度控制是整个工程工期保证的首要条件,为此在深化设计阶段需集中利用公司设计院优势,有效的进行内、外部协调配合,有利的保证深化进度确保工程整体工期实现。
进度配合主要体现以下几方面:
序号
内容
1
深化设计前期内部会审阶段邀请公司设计院负责人参加、把控,并将内部会审内容形成书面文件后提交原设计单位进行审核。
2
根据原设计单位反馈意见进行内部论证与设计院沟通达成统一意见后进行深化。
3
为了便于和设计院沟通,确保深化进度,我司可设立部分深化人员驻守原设计单位附近办公。
4
设计负责人根据工程实际情况编排整体进度计划,对本工程的深化设计图纸及文档信息运用现代化的信息管理系统设立专业人员进行管理、监控。
5
根据施工总计划,统一编制年、季、月出图计划,发给业主和总承包商,并要求其按此进度进行出图。
6
设置一名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门协调,并及时调整落实出图计划。
7
深化设计部按时认真填写出图计划的实施记录。
2.3.2深化设计与业主的配合
序号
内容
1
负责设计文件的提供。
2
组织协调召开图纸会审和设计协调会等。
3
协调督促设计方及时解答设计问题和深化设计图纸的审核。
2.3.3深化设计与设计院的配合
序号
内容
1
合同签订后,在业主和总包组织下召开设计交底会,充分理解设计的意图和图纸的表达内容,尤其是屋盖、桁架、幕墙等细节方面,均按照招标文件规定所有深化内容向设计院送审报批。
2
定期与设计院开展交流,及时解决施工图存在问题,对屋盖、桁架和幕墙在制作、运输及吊装上存有困难及难以实现构件及节点,通过xsteel三维实体放样提出建议方案,经批准后用于深化设计。
3
对设计院提出的设计变更,应积极配合、认真落实。
构件未出厂的,及时制定修改方案更改。
4
积极参与施工图会审,提出施工过程中可能出现的各种结构情况,协助设计单位进一步完善图纸设计。
5
必要时公司可派出技术支持人员驻守原设计单位附近,直接在结构工程师的领导下开展深化设计。
6
听取设计单位对深化设计的意见,保证深化设计贯彻设计意图,尽量缩短深化设计周期,提高深化设计质量;
7
深化设计初稿完成后及时送交设计单位、监理单位、招标单位审核,意见及时反馈,保证对深化设计过程中不合理部分及时修正。
2.3.4深化设计与加工制作的配合
一、深化设计前进行工艺评审
制作工艺是钢结构加工制作的直接指导文件,钢构件加工制作前,首先需要对制作工艺评审,得出可实施的具体方案。
深化设计前,深化人员应和工艺人员熟悉图纸,对图纸中的信息进行整理,开展工艺评审,物资、商务、生产、检测等相关部门共同参与,对重难点部位的制作工艺进行分析,如特殊的板材、板幅要求、检测要求做等予以明确,并提出相关建议,对暂时不明确的问题由深化设计负责人与设计、现场、业主等进行沟通,在深化设计前形成合理的工艺评审文件,在深化设计文件中得以体现。
二、深化设计时考虑工艺要求
深化设计建模过程中不但要考虑安装运输对深化设计的要求,还应紧密结合制作工艺方案。
深化设计人员要了解构件的加工方法,零部件的组装顺序,工厂设备,厚板的焊接处理方法、季节变化对加工制作的影响等,依据掌握的信息在建模过程中,结合原设计意图及工艺方案,对节点构造进行合理的处理。
深化图纸中应提供工艺方案所需的所有信息,图纸是对模型的直观表现,是制作工艺的基本资料,所以深化出图工作尤为重要。
这就要求深化人员应在图纸中明确的表示构件组装所需的尺寸、零部件编号、数量、材质、各种孔洞的尺寸规格等,特别是焊缝表达形式。
2.3.5深化设计对运输的考虑分析
深化设计前,应和运输、安装等相关单位沟通协调,充分考虑运输的方法、现场塔吊布置和吊重能力、现场条件,划分合理的分段分节。
经过实际考察和沟通协调,本工程运输拟采用汽车从公路运输的方案;在深化设计建模前应做好各项准备工作,确定单元吊装重量,运输尺寸等,对构件制作单元做合理的划分。
公路汽车运输重点考虑构件的超长、超宽、超高问题。
根据此特点现将构件长宽高限制在以下范围:
长16米×宽3.2米×高2.8米,所以深化设计时构件单元尺寸大小划分必须在此范围之内。
2.3.6深化设计与现场安装的配合
一、各种吊耳、连接件的配合
本工程结构类型复杂,连接形式多样,钢结构深化设计前期依据现场安装单位的要求,将现场吊装吊耳及连接件按照现场安装单位的要求一一反映在深化设计图纸中,工厂安装深化设计图纸进行制作,并对一些特殊的吊耳及连接件进行设计并提交计算书供监理及现场安装单位审核。
(1)吊点设置
不同类型构件的吊点设置。
钢梁吊点的设置拟依如下方式:
a、钢梁实际长度L≤2m时,设置一个吊点,置于钢梁中心;
b、钢梁实际长度2m<L≤6m时,设置两个吊点,置于钢梁中心距梁端部500mm处;
c、钢梁实际长度6m<L≤12m时,设置两个吊点,置于钢梁中心距梁端部1500mm处;
d、钢梁实际长度12m<L≤18m时,设置两个吊点,置于钢梁中心距梁端部3000mm处;
(2)吊耳类型(含起吊吊耳和卸车吊耳)
根据需要给出本工程所涉及到的全部吊耳类型、吊耳大样详图及其使用方式,并提供各自承载力计算书。
吊耳设置要求:
a、根据施工需要设置钢梁及钢柱等的吊耳;
b、吊耳和临时连接板需保证距离现场接口足够的焊接空间;
c、柱吊耳须保证装车运输时垂直于地面;
d、构件卸车吊耳设置:
须保证装车运输时在构件上方(不能压在构件下);卸车吊耳布置要以构件重心为基
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- 钢结构 02 第二 深化 设计方案