钢管桁架工程施工详图设计方法

摘 要：本文简要叙述了钢结构桁架的特性，及施工详图在钢结构桁架工程中的重要性，并从设施工详图设计准备、工程模型建立、构件施工详图及安装图绘制、各项表单输出、钢管辅助加工数据输出5个方面系统说明了钢管桁架工程施工详图的设计步骤和方法。

关键词：钢管桁架工程施工 设计方法

中图分类号：TU511文献标识码： A

随着我国经济的发展，节能环保意识的不断提高，对建筑这一传统行业提出了新的要求，这些年钢铁产能不断增长，工业技术水平不断提高，使得钢结构在建筑领域的大面积应用成为可能，而且得到了国家的充分重视，并采取了一系列措施来促进建筑钢结构产业的发展，明确提出要积极合理的扩大钢结构在工业厂房及民用建中的应用。建筑钢结构进入了最好的发展时期，为刚架、桁架、网架等各种结构形式提供了充分的发展空间。近几年随着我国四纵四横高铁网、城铁、轻轨的大发展，高铁、城铁、轻轨车站的大建设，把钢管桁架结构这种结构形式的应用推向了高潮。

一、钢管桁架结构工程的特性

钢管桁架结构除了具有材料强度高、塑性和韧性好、材质均匀、工厂化生产制造简便，工地安装施工周期短、占用投资资金时间短等钢结构的普遍特点外，还具有剪心、形心重合、抗扭性能好，抗弯强度大、组成的结构外形美观、自重轻等自身独特的优点。

二、施工详图在钢管桁架工程中的重要性

由于钢管桁架结构所具备的优点，使得这种结构形式被广泛应用于大跨度的会堂、展馆、体育馆、市场、火车站、航空港等大型、特大型公共建筑，这些建筑的结构往往非常复杂，由设计院所提供的设计图不能直接用来加工制作和安装构件，施工详图设计作为继施工图设计之后的设计阶段，就成为了设计转化为产品的桥梁。详图设计者除了要将平面的设计转化为空间的立体结构外，还要根据制造厂的生产条件和现场施工条件，考虑加工工艺、运输要求、吊装能力和安装条件等因素，依据施工图和各项规范、标准的要求，给制造、检验、运输、安装等相关人员提供一份完整详尽表达设计意图的图纸和数据，作为实际操作过程中各项工作的详细指导书，以保证工程的顺利实施。这中间任保一个环节出现差错，都会给整个工程带来严重的不良后果。

三、钢管桁架施工详图的设计方法

钢管桁架施工详图的设计大致可以分为施工详图设计准备、工程模型建立、构件施工详图及安装图绘制、各项表单输出、钢管辅助加工数据输出5个阶段。

1、施工详图设计准备：

在施工详图设计前，应仔细阅读设计院提供的设计图纸，深入领会设计意图，具体包括：了解项目的长、宽、高、面积等信息，主次桁架的截面、材料，主次桁架之间的连接形式，桁架弦杆、腹杆的连接形式，各类焊缝的形式及要求，连接螺栓的种类、等级，还应了解项目施工现场的道路、相邻建筑物等情况，为下一阶段建立模型作好准备

2、工程模型建立

钢管桁架工程结构复杂，一般采用三维建模、出图，以简化深化工作，保证图纸和数据的准确性，提高工作效率，同时也便于后期构件的运输和安装时对整个工程进行控制。目前使用较多的三维建模软件有Tekla Structures、AutoCAD、PKPM、StruCad、3D3S、ProSteel3D等软件，本文以Tekla Structures为例加以说明。

Tekla Structures建模步聚一般为：创建文件设置轴线设置或建立工作视图创建主构件、次构件建立节点或细部执行编号。建模过程中需要注意以下几点：a、构件的长度确定需要根据现场的施工场地及运输条件来确定。b、构件编号应简短明了、易于区分同时应与构件的名称有一定的联系性。c、对于特别复杂的空间桁架结构，可以采用导入结构计算模型生成的中心轴线并结合二次开发软件输入杆件截面的方法来简化建模过程。d、相同的节点形式可以编制参数化节点。

3、构件施工详图及安装图绘制

Tekla Structures模型建立完成，编号执行完毕，模型检查完毕之后，即可进入构件施工详图及安装图绘制阶段。首先创建轴线平面布置图并标注轴线距离或高程。创建时须考虑视图深度的控制、图面比例、图面布局、字体大小、线条颜色、图签、注解、规格表、图标签、方位符号等细节的设置是否搭配合理适当，经检查无误后即可输出图纸。然后创建构件详图及组成构件的零件的详图。零件图的出图要注意对孔、切角等要有准确的标注，如有必要，可以增加剖面以完整表达零件。构件图的出图要注意主视图的选择要合理；剖视图的数量要尽可能的少，但是对构件的表达要完整，如果剖视图不足以完整表达时，可以创建俯视图；标注尺寸要完整且要尽可能的少。对于复杂的构件，可以创建三维视图来帮助表达。为便于工厂流水线的批量生产，可以绘制多零件图取代单零件图，多零件图的数量往往只有单零件图数量的1/10，这样就大大的节约了纸张，同时也节省了图纸的打印及复印时间，提高了工作效率。图纸绘制完成后，需要从模型中导出成CAD的版本，便于其他人员使用及存档。需要注意的是，在出图的阶段往往伴随有工程的设计变更，那么在即时修改图纸后必须注明修改的版次及时间，避免出现图纸混淆的情况。图纸还要编制相应的图纸清单，便于对图纸的管理。

4、表单输出

构件图及零件图要配有相应的清单，便于对构件、零件的数量和重量及汇总情况有一个即时的了解，同时便于后续其他相关人员查阅使用。除了构件清单及零件清单外，还有材料清单、构件零件清单、螺栓清单等等一系列的清单都可以根据需要从模型里导出， 方便后续材料采购、构件加工、构件安装等阶段的使用。这此表单都可以直接从模型中导出，然后再整理而成，这样可以保证表单中的数据与构件或零件保持一致，相较人工编制减少了出错的机率，提高了工作效率。需要注意的是模型变更后要即时更新输出清单。

5、钢管辅助加工数据输出

钢管桁架结构杆件之间的连接往往以相贯连接的方式居多，杆件切割也多采用自动化数控切割机加工，这就需要编制相应的切割程序。目前的切割设备都配备有相应的编程软件，可以直接在软件中建模后再编程输出，也可以接口三维详图软件，直接输出数据后导入编程软件编程输出加工数据，其中第二种方法更加适合大型复杂工程。输出的数据经过软件自动排料后，生成自动化数控切割机使用的切割数据。这样经过排料后输出的切割数据能最大限度的提高材料的利用率，同时降低生产工人的工作复杂度和强度，提高生产率。

四、钢管桁架施工详图的质量控制

施工详图是制造和安装的基础，要加强详图质量控制，保证图纸和清单的准确性。建立建模、制图、校对、审核各岗位职责。建模、制图人员严格执行相关标准、规范的技术要求，校对、审核人员应及时将模型及图纸问题反馈给建模、制图人员，逐一修改后再校再审，直至审核无误后方可打印、输出、存档、下发。

五、结语

钢结构详图设计上承施工图设计，下接构件制造与安装，是实现钢结构建筑从设计到建成之间非常重要的一步，详图质量的好坏直接关系到建成的建筑物能否完整准确的表达设计者的最初设计理念，尤其是钢管桁架这一类复杂结构形式，因此要求详图设计人员具有高度的责任心，熟悉各类相关标准和规范，并对现场施工有比较深的了解，在详图设计过程中加强与施工图设计人员、工厂制造人员及现场安装人员的沟通，同时不断总结提高自身的设计水平。

参考文献：

1、中国钢结构协会《钢结构制造技术规程》机械工业出版社

2、钢结构设计手册编辑委员会《钢结构设计手册第三版上》中国建筑工业出版社