钢结构详图设计的现状与建议

摘要:钢结构详图是钢结构设计蓝图转化钢结构产品的桥梁,在钢结构工厂化批量生产的形势下起着越来越重要的作用。文章从钢结构工程业主单位、制作单位、设计单位三方面全面分析了钢结构详图设计的现状,并有针对性地提出了合理化建议。

关键词:钢结构;设计图;施工详图;构件分段;拼装节点

中图分类号:TU391文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)23-0195-02

目前国内钢结构设计采取了与国际接轨的设计分段模式,分两阶段设计:即钢结构设计图和钢结构施工详图两阶段。钢结构设计图由具有设计资质的设计单位完成,设计图的内容和深度满足编制钢结构施工详图的要求。钢结构施工详图(即加工制作图)一般应由加工制作单位完成,是根据钢结构设计图,充分考虑每一构件间的相互连接而编制组成结构构件的每个零件的标准细部尺寸、材质要求、加工精度、工艺流程要求、焊缝质量等级等的详细放样图,它应一并考虑运输和安装能力确定构件的分段和拼装节点。

一、钢结构详图的重要性

钢结构详图是钢结构设计蓝图转化钢结构产品的桥梁,在钢结构工厂化批量生产的今天起着越来越重要的作用。钢构详图不仅成为几何学的情报,也拥有技术性的情报。钢结构详图设计者首先应遵循钢结构设计蓝图,理解设计意图。这就要求详图设计者必需熟读设计图纸,把蓝图上平面表现的各种线条在头脑里转化为空间的立体结构。这中间一旦某个环节出了差错,就可能造成构件无法安装或者安装错误,给结构安全造成不良后果。其次,钢结构详图设计者还要了解设计规范,掌握其中连接计算和构造要求方面的内容,对常用结构的受力特点,连接节点形式有充分的了解,这样设计出来的连接形式、节点作法才能符合设计模型的计算假定,符合有关规范的要求。不合理的节点构造设计,除了会改变结构的受力特征外,往往还可能引起应力集中、产生过大的残余应力和残余变形,给结构造成很大的安全隐范。具相关统计,由于节点连接不合理造成的事故占钢结构工程事故的比例高达约20%。

因此,钢结构详图设计的重要性并不亚于钢结构设计,然而,通过近几年对钢结构设计、施工现状的调查与了解,发现业界对钢结构详图设计的重视程度不容乐观。

二、详图设计的现状

(一)业主单位对钢结构详图设计重视程度不够

业主单位常有如下两种观点:一种观点,由于对钢结构详图缺少必要的了解,认为设计院设计的蓝图就已满足施工要求,所谓的加工详图只是钢结构加工单位为了方便加工而出具的下料图,因此,认为加工详图完全是施工单位自己的事,可有可无。表现在施工合同中,既不考虑相应的详图设计费用,也不考虑详图设计所需的时间,并且对于是否需要进行施工详图设计不进行任何规定。产生这种观点的原因是建国后有一段时间,国家因为生产需要,为了抢时间赶速度,合并了两阶段的设计模式,设计院出的图纸比一般钢结构设计图的程度深,但是却还不能够完全达到加工生产的要求。这一阶段的工厂班组放样和号料的老工程师们非常有经验,承担起了钢结构设计图向加工图转化的任务,也就没有了详图设计这一过程。另一种观点,虽然知道应该进行钢结构详图设计,一方面为节省资金,认为钢结构详图设计的费用与钢结构制作费相比微不足道,也就不划出专门的详图设计费,只是笼统说详图设计费包含在钢结构加工制作费中,或者说包含在对甲方的优惠项目中;另一方面,也认为有了钢结构设计蓝图,详图设计对结构的影响也就微不足道了,因此,详图设计工作让施工单位代劳了一下也就过去了,无关大局。

也正是业主的这两种作法直接影响了施工单位对钢结构详图设计的重视程度。

(二)钢结构制作单位对详图设计不够重视

1.一此施工单位根本没有详图设计人员。接到简单一点的钢结构工程,就不经详图设计直接下到加工车间放样下料,详细尺寸由加工班组凭经验确定。接到复杂程度高的工程或合同要求进行详图设计的工程,等设计蓝图到手后临时四处寻找详图设计人员。由于施工合同中没有专门的详图设计费用,受利益的驱使,不敢找正规的设计单位或专业的详图设计单位,只能找一些非正规的小单位或个人,设计费也大大低于《工程勘察设计收费标准》中“按照钢结构出厂价格的2.5%计算收费”的规定,最低达每吨钢构件5元的设计费。由此带来的后果是详图设计质量非常低劣,首先是图面质量较差,比例失调,尺寸标注、文字高度不规范,当然谈不上符合《建筑结构制图标准》的规定了。其次,设计详图上不符合《钢结构设计规范》要求之处随处可见,小到焊缝高度、螺栓间距不满足构造要求,大到焊缝长度、螺栓数量、构件尺寸出现错误,更不会去精心考虑安装螺栓、现场焊接的操作空间及构件吊装顺序等。当然也不会了解制造厂的工艺水平、进场材料的实际情况,所以构件运到现场往往出现无法安装而现场改造的情况。施工质量也会大打折扣,甚至产生安全隐患。

2.另一些加工制作单位虽然有拆图部门,或者拆图、预算、技术的综合部门,但详图设计人员的素质普遍不高,有些是刚毕业的学生,还有的详图人员根本就不是学结构专业的,只是会CAD绘图,会依照设计图尺寸进行放样。本人曾多次遇到详图人员不会计算焊缝长度,不懂如何合理布置节点板,不懂如何确定高强螺栓的位置和数量等,缺少基本的技术素养。由于钢结构技术人员的匮乏,也常有钢结构制作单位会将懂技术、有经验的详图设计人员抽调到技术、质检、经营部门,转到报价或技术质量管理岗位。另一方面,由于不受重视,那些懂技术、有经验的详图设计人员也往往不愿长期呆在详图设计岗位,因为详图设计确实是一项非常繁重的脑力加体力劳动。

(三)设计人员对详图设计重视不够

合同往往规定设计人员要对钢结构详图进行最后审核并签章。然而面对成摞的详图设计图纸,设计人员往往无心细看,草草翻翻了事。一方面确实由于时间紧张,一看到如此多的加工详图,感觉无从下手;另一方面,也因为详图设计是施工单位搞的,设计人员认为详图的正确与否、合理与否责任不在自己,谁设计,谁负责,因此,认不认真也就无所谓了。

(四)详图设计软件非常溃泛

强大的计算机智能软件,若经熟练的详图设计师适当使用,则钢结构详图的设计效率、设计质量会成倍的提高,所需的详图设计人员也将大大减少。然而,一方面由于国内这方面软件不成熟,而国外相关软件价格昂贵,钢结构制作单位大多不愿意在这方面作如此大的的投入。另一方面,国外软件往往操作复杂,人员的培训也需要一定的时间和资金。所以当前真正采用详图设计软件的单位非常的少。

总之,目前我国的钢结构详图设计还处在低水准,被忽视的阶段。

三、建议

(一)建议有关部门对钢结构详图设计进行规范

明确什么样的钢结构工程必须进行详图设计,并对进行详图设计的单位的资质进行规范。目前无论是《钢结构设计规范》、《钢结构工程施工质量验收规范》都没有对钢结构详图设计作明确规定,只有《建筑钢结构焊接技术规程 》第2.0.3条有所提到:“制作与安装单位承担钢结构焊接工程施工图设计时,应具有与工程结构类型相适应的设计资质等级或由原设计单认可”。钢结构详图设计的资质等级一直很含糊,有的认为应有钢结构设计资质,有的认为钢结构详图设计就是拆图,无需设计资质。

据有关报道,在国家体育场建设期间,就出现过详图设计资质方面的争执。国家审计署国家体育场项目审计组在过程审计中,认定国家体育场总承包商违反规定,将钢结构加工详图深化设计任务委托无建筑工程设计资质的北京某公司实施,违反了《建设工程勘察设计管理条例》有关规定,要求取消合同。后来钢结构深化设计单位委托某律师事务所解决了此棘手问题。律师认为该钢结构深化设计单位作为专业的钢结构工程服务公司在此合作中实质上为深化设计咨询顾问身份,而非设计人,无需设计资质要求。最后各方同意了此意见。类似的争议经常出现,因此有进一步明确的必要。

(二)为提高详图设计的质量,建议在规范详图设计单位资质的同时,对详图设计人员的专业水准作出明确规定,必要时执行执业资格认定制度

只有这样才能促进详图设计人员素质的提高,因为在目前条件下,钢结构经营单位被利益所拘束,普遍忽视需要大量投入的在职培训,因此,详图设计师的培育不能由钢结构公司单独施作,基本的教育训练要依赖第三方,且从业人员的技能要依据权威机构的资格认定。

(三)在相关工程建设质量管理条例中明确规范详图设计参与各方的质量责任

业主单位有责任把钢结构详图设计费专款专用,并在合同中予以明确要求。设计单位有责任对详图中构件的连接形式与原设计意图的符合性作相应审查。因为当前各设计院对设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制比较混乱,各个设计单位之间及其与钢结构公司之间不尽相同,由于设计图中对结构分析的模型往往不作详细描述,加上典型节点给出的数量有限,这就有可能造成详图设计人员与结构设计人员理解上的误差,从而造成结构的不安全因素,结构设计人员对详图的节点形式、连接方式进行审核,可以消除这种详图与结构设计意图之间的不符合。详图设计单位对构件放样尺寸的准确性、焊缝长度与质量等级、螺栓数量等连接件的可靠性,以及详图与设计图的一致性负总责。