結構工程師如何做好工程設計
人們一談起結構設計,往往會產生第一個反應:“結構設計是否安全”,可見“安全”在結構設計中是處于何等重要地位。需要明確的是,保證結構安全確實是結構設計的首要任務,但并非是結構設計的唯一任務。必須強調的是,保證結構安全是對結構設計的最基本、最起碼要求,對于一項工程的結構設計來說,除“保證安全”這一最低要求外,還有其他許多內涵豐富的要求,也即通常所說的,結構設計做到安全只是初級階段的“行”,只有同時能滿足其他方面的要求,才算達到較高境界的“好”。“行”與“好”是兩個不同層次的概念。下圖中最上及左右共三個圓圈內的標注即是對結構設計全面要求的概括。這是結構設計必須優(yōu)化和優(yōu)化目標的最精練圖解示意。
為了使結構設計做到盡善盡美,滿足結構設計的全面要求,結構設計優(yōu)化途徑的核心內容通常包括三方面:體系選型與結構布置要合理、結構計算與內力分析要正確、細部設計與構造措施要周密。三方面的工作互為呼應,缺一不行。圖中的內圈簡明扼要地列出結構設計的優(yōu)化途徑。
一、結構設計技術條件要點
1. 方案設計階段(應用于超高層建筑、復雜結構)
l 目標——確定建筑物的整體結構可行性,柱、墻分布及樓面梁的支承條件的合理性,以便建筑專
業(yè)在此基礎上進一步深化,形成一個各專業(yè)都可行,且大體合理的建筑方案。
l 工作內容:
* 1)、結構選型:體系及結構材料的確定。思考的范圍除混凝土結構幾大體系(框架、框—剪、剪力墻、筒體—框架、筒中筒)之外,還有混合結構和鋼結構以及個別構件采用組合形式。
2)、結構分縫。如為建筑群或體型復雜的單體建筑,則需要考慮是否分縫,確定防震縫的寬度。
3)、結構布置:柱墻布置及樓面梁板布置。主要確定構件支承和傳力關系的可行和合理性。
4)、結構試算:①計算程序的選擇;②結構各部位的抗震等級;③計算大參數選擇(場地類別、砼強度等級、鋼材類別、砼密度、周期折減系數、剪力調整系數、地震調整系數,梁端彎矩調整系數、梁跨中彎矩放大系數、基本風壓、梁剛度放大系數、梁扭矩折減系數、連梁剛度折減系數、地震作用方向、振型組合、偶然偏心等);④砼強度等級和鋼材類別;⑤荷載取值(包括間隔墻的密度和厚度);⑥振型數的取值(平扭耦連時取≥15,大底盤多塔樓時取≥9n);⑦結構嵌固端的選擇,此階段一般以首層為嵌固端;⑧連梁剛度折減系數取值(抗震控制時取0.5,抗風控制時取0.7);⑨梁鉸支端的指定;⑩梁柱(墻)節(jié)點的處理。
* 5)、結構計算結果的判斷:
①地面以上結構的單位面積重度(kn/m2)是否在正常數值范圍內,數值太小則可能是漏了荷載或荷載取值偏小,數值太大則可能是荷載取值過大,或活載該折減的沒折減,計算時建筑面積務必準確。
②豎向構件(柱、墻)軸壓比是否滿足規(guī)范要求。軸壓比過大固然不行,過小則無必要,此階段必須嚴加控制。
③樓層最大層間位移角是否滿足規(guī)范要求。理想結果是層間位移角略小于規(guī)范值,且兩向側向位移值相近。
④周期及周期比。第一周期應為平動周期且在正常范圍內,扭轉周期應在第二周期之后,且tt/t1
≤0.9(a級一般結構),tt/t1≤0.85(a級復雜結構)。
⑤扭轉位移比必須控制在1.5之內,愈接近1.2愈理想。
⑥有轉換層時,必須驗算轉換層上下剛度比及上下剪切承載力比。
* 6)、超限判別:確定超限項目(高度超限、平面不規(guī)則、豎向不連續(xù)、扭轉不規(guī)則、復雜結構等)和超限程度是否需要進行抗震超限審查。
2)初步設計階段
n 目標——在方案設計階段的基礎上調整、細化,以確定結構布置和構件截面的合理性和經濟性,以此作為施工圖實施依據。
■ 工作內容
1、結構詳細計算??紤]柱、墻構件截面收級,結構嵌固端最后的選擇,構件配筋超限或配筋率過高時的結構布置調整和構件截面調整。結構計算中是否需要考慮地震的斜向作用,多程序進行驗證,彈塑性分析,
轉換結構的應力分析。
2、結構各部位抗震等級及加強部位的詳細劃分。
3、基礎選型。如果是天然地基基礎,需說明基礎持力層名稱、地基承載力特征值、基礎型式、基礎埋深;如果是樁基礎,需確定樁型、樁徑、樁長、豎向承載力特征值。
4、地下水設防水位的確定。
* 5、基礎平面布置圖。
* 6、繪制樓層結構布置圖和豎向構件定位及截面尺寸(包括地下室側壁厚度)。
7、結構特殊處理:超長結構、基礎抗拔、塔樓與裙房的連接及施工要求等。
8、結構、構件或節(jié)點是否需要作試驗。超高層或對風敏感的大跨度結構,應確定是否作風洞試驗或專項的抗風分析計算。
9、如需超限審查,則需按超限審查規(guī)定準備文本,其重點是對超限項目的對應措施。
3)施工圖設計階段
■ 目標——現場施工實施技術文件,要保證設計圖紙的質量(完整性、科學性、深度要求)。
■ 工作內容
1、結構計算。建筑及設備專業(yè)在初步設計基礎上往往有些修改,結構專業(yè)在該修改的基礎上再計算,最后確定各構件的截面尺寸。計算前的準備數據、計算中如何調整、計算結果的判斷——計算過程與初步設計階段相同。
* 2、圖紙目錄編排。應按圖紙內容的主次關系、結構部位施工先后關系,有系統(tǒng)有規(guī)律地排列,排在前面的應是結構設計(或施工)總說明及構件配筋構造通用圖,繼而是基礎(平面及大樣),豎向構件(定位及配筋圖),樓層結構(模板、梁配筋、板配筋),最后才是樓梯、水池及其他。如有地下室,地下室以下部分的圖紙可獨立編排,以應付分期施工或方便不同施工單位分別施工。因故無法同時出圖,遲出圖或后出圖的,均應在圖紙目錄中列出并在備注欄中加以說明,以示一項工程結構設計圖紙的完整性。
3、圖幅控制及布圖技巧。圖紙目錄的編排與圖幅控制有關,圖幅控制又與布圖技巧有關,三者都必須具有邏輯性、科學性。施工圖最理想、最方便使用的圖幅為1#(840×594)和2#(594×420),應盡量避免使用0#、3#圖及加長圖。如1#圖容納不了,可通過縮小畫圖比例(由1:100改為1:150甚至1:200)或分塊繪制(分塊繪制時需在圖紙右下角以小比例圖示出分塊在總平面上的位置),使圖幅控制在理想圖幅之內。整項工程的圖紙圖幅應控制在3種之內。
布圖技巧,一張圖的內容應布置得疏密有序,布圖不能過于飽滿,也不能太空曠。如建筑平面狹長,宜將同一樓層的“模板及梁配筋圖”與“樓板配筋圖”在同一圖幅的上、下或左、右位置畫出;如建筑平面較?。ㄈ鐒e墅之類),則可將若干樓層平面同處一張圖中。
4、文字說明。包括整項工程的結構設計總說明、構件配筋通用說明及每張圖紙的特殊說明。結構設計總說明采用打勾及局部填寫形式,打勾時要注意中肯,局部填寫時要準確;具體圖紙中的說明是特別說明,內容應簡短,文字文法要簡潔、準確、清晰,要特別注意其包容性。文字敘述的內容應是該圖中極少數的特殊情況或者是具有代表性的大量情況。
5、構件配筋要求。通過初步設計階段及施工圖進行前的結構計算,具體工程的各構件的截面尺寸都已確定,此階段的構件配筋要求必須具體化,不能泛泛而談,更不是設計規(guī)范某些條文的重述,而是針對特定工程已初步確定了的有限種類構件具體配筋的框定,以供設計人具體掌握,并保證整項工程的設計處于同一標準中。對于混凝土結構,各構件的用鋼類別、鋼筋直徑、間距或配筋率控制都必須明確列出,對于組合構件或鋼結構,必須列出型鋼規(guī)格及其含鋼率。
樓板——優(yōu)先采用冷軋帶肋焊接網,手工綁扎時鋼筋間距優(yōu)先采用@200,其次是@150,@100,特別注意板面通長鋼筋與支座短筋的合理搭配。
梁——d≥12的應采用hrb400級鋼筋,除大跨度梁及轉換梁外,一般梁宜控制d≤25,配筋率控制:底筋ρ≤1.0%,支座負筋ρ≤1.5%,箍筋肢數需明確規(guī)定。
柱——從控制成本出發(fā),主筋及箍筋宜用hrb335級鋼筋,鋼筋直徑控制在d≤25,同一段柱的主筋直徑不應超過兩種,一般柱段的配筋率控制在ρ=1.0%左右。
墻——按加強部位及非加強部位區(qū)分約束邊緣構件及其截面尺寸范圍。主筋和箍筋配筋率控制,墻段分布筋配筋率控制以及具體配筋規(guī)格,邊緣構件主筋宜為同一直徑鋼筋且宜采用hrb335級鋼筋,墻段分布筋的間距可取@200,@250。
二、結構與建筑的關系
房屋建筑,尤其是民用建筑中的結構與建筑的關系要比工業(yè)建筑中的兩個工種之間的關系密切得多。工業(yè)建筑中的結構很大程度上要服從工藝、生產流程的需要,其中的柱網布置、層高等空間尺寸往往由生產上的需要決定,結構只是在此基礎上有條件地選擇合理的樓蓋、屋蓋及支承支撐構件的結構型式。而民用建筑由于使用用途各不相同、建筑體型及立面千變萬化,尤其是高層建筑的出現或考慮建筑抗風、抗震,使得結構工種在其中處于舉足輕重的位置,因而形成結構工種與建筑工種的互相滲透、互相關連的關系更密切,不僅體現在技術設計階段(初步設計及施工圖設計),而且反映在建筑方案設計階段,在此階段不僅需要結構工種介入,有時甚至要起先導作用。
一).方案設計階段,結構工種需要早日介入
方案設計階段,建筑師構思出的建筑平面立面雛形首先必須控制好整體建筑的長寬比和高寬比,結構工程師介入其中需要解決的問題是:根據建筑使用功能、平面尺寸、總高度以及抗風抗震要求,確定合適的結構體系和結構類型、合理的柱網尺寸、抗側力構件的合適位置和大約數量、恰當的層高以及建筑平面是否要設縫分成獨立的結構單元。此階段,結構工程師和建筑師所運用的基本理論是結構概念設計和抗震設計的基本要求,即從大方向保證所構思的方案在結構上是可行的、宏觀上基本是合理的,當然不必拘泥于局部的細小尺寸或詳細構造。結構工程師介入方案設計,不僅使結構方案可行而增強工程設計接標的競爭能力,而且更重要的是可以避免建筑方案被采納而結構上是不可行或存在非常不合理的被動局面甚至處于騎虎難下的窘境,后一種情況在建筑功能較復雜、設防烈度高的高層或超高層建筑的方案設計中更顯突出。
方案設計階段,結構工種的介入切忌結構對建筑提出太多太細的限制而堵塞建筑師的構思源泉。正確的介入方法是沿著建筑師的思路,將必要的合理的結構想法毫不張揚地隱含于海闊天空的建筑創(chuàng)作中。歸納一句話,結構工種千萬不能喧賓奪主。
l 建筑方案階段結構的介入與結構體系的確定
結構工程師在理解建筑師的設計意圖的基礎上提供專業(yè)意見,盡可能滿足(創(chuàng)造條件)建筑師的構思,根據平面尺寸,立面要求使用功能等對建筑方案的可行性有合理的判斷,特別是抗震方面的要求,《建筑抗震設計規(guī)范》強制性條文3.4.1條有:建筑設計應符合抗震概念設計的要求,不應采用嚴重不規(guī)則的設計方案。
什么叫規(guī)則與不規(guī)則呢?
建筑及其抗側力結構的平面布置宜規(guī)則、對稱,并應具有良好的整體性;
建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則 ,結構的側面剛度宜均勻變化,豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減少,避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變。
a) 結構工程師參與建筑方案的設計,為方案的可行性、合理性和具體實施提供保證。
建筑師的結構概念欠缺導致方案的極不合理,當發(fā)展商被表面的透視效果圖“蒙”過之后,被選中的方案將帶來極大的問題,結構工程師只能被動地不可奈何地“遷就”,有時方案甚至是不可行的,這樣帶來的修改及設計和施工的難度更可想象,更談不上經濟性和合理性了。
b) 高層建筑方案設計,結構工程師應及早與建筑師協(xié)調,在結構造型、結構布置及抗震方面提供專業(yè)意見。
高層建筑結構不同于一般低層、多層建筑,它以水平荷載為主要控制荷載,結構截面尺寸還要滿足剛度、延性的要求,故方案設計會受到一定的約束,結構工程師不應僅僅提出很多限制,而應為建筑排憂解難。結合方案的發(fā)展,創(chuàng)造性地協(xié)調和平衡建筑與結構的關系,既給建筑師以靈活性,結構自身也有創(chuàng)新,且經濟、合理。
c) 建筑方案階段,結構工程師應隨時解決建筑師在結構方面的問題,主動配合提供與方案結合的結構選型及抗震的設計要求,相互理解和支持,共同完成,使建筑方案一開始就能體現技術先進,安全可靠,經濟合理、美觀實用。
結構在配合建筑方案設計時需滲入以下結構概念:
l 抗震的概念設計
l 平面、立面的規(guī)則性(平面形狀、尺寸、高寬比、高度)
l 結構布置受力明確,傳力途徑直接簡單
l 合理的結構體系,合理的剛度要求
l 溫度縫、沉降縫、防震縫的合理設置
l 技術創(chuàng)新及新技術、新材料的應用
e) 結構體系的確定
在選擇結構體系時,首先要考慮建筑物的平面尺寸、高度和建筑物的用途及功能要求。
l 抗側力結構體系的選擇
不同的結構體系具有的強度和剛度是不一樣的,故它們的適用設計也不相同,目前廣泛應用的四大類結構:
框架結構:結構布置靈活,適用高度低,層數少,側面剛度低,設防烈度低,抗震性能差,最大高度55m(7度區(qū))。
框架-剪力墻:既有框架結構布置靈活、方便使用的特點,又有較大的剛度和較強的抗震能力,可以滿足大多數建筑物的高度要求,最大高度:120m(7度區(qū))。
剪力墻結構:由縱橫方向的墻體組成抗側力體系,剛度很大,空間整體性好,有較好的抗震性能,但布置不靈活,在底層布置大空間時需通過轉換,最大高度:120m(7度區(qū))。
筒體結構:剛度大,整體性好,具有較好的抗震性能,可用于層數很多、高度大,設防烈度要求高的建筑,最大高度:150m(7度區(qū))。
適宜采用的結構體系:
l 樓面體系的選擇
1. 平板體系
常用于剪力墻結構或筒體結構,優(yōu)點是板底平整,有較高的凈空,非預應力平板不宜超過6m,預應力平板不宜超過9m,為施工方便,疊合板由50~60mm預制預應力芯板作為底板(模板)再在其上后澆80~100mm的現澆層。
2. 無梁樓蓋:
合適跨度:普通rc樓面6m以內
預應力砼樓面9m以內
3. 密肋樓蓋
跨度大而梁高又限制時采用,肋距0.9~1.5m,可以采用加填輕質材料(如泡沫砼塊)形成密肋或用塑料殼施工。
現澆砼密樓蓋的跨度≤9m。
預應力砼密肋樓蓋的跨度≤12m。
4. 肋形樓蓋
高度受限制時,可以用寬扁梁
跨度大,高度亦受限制時,可采用鋼與砼組合梁樓面, 尚應注意:
l 樓面梁有合理的剛度,它與豎向的結構形成結構的抗側力體系。
l 結合建筑的功能和使用要求及荷載情況進行選擇,力求經濟合理。
l 建筑結構的合理構成
結構的均勻對稱
a) 結構的對稱性
結構工程師結合建筑平面的功能和需要進行合理的結構布置,通過筒體、剪力墻的合理布置,可以設法調整結構的剛心和建筑物的質心、平面的形心盡量接近,從而實現結構的基本對稱,如結構有較大的不對稱,將引起結構在水平側向力的作用下產生較大的扭轉變形,不利于結構的安全。
b) 結構的均勻性
(1) 兩個主軸方向的抗側力剛度接近、變形特性相近。
(2) 豎向的抗側力結構變化均勻,不要突變。
(3) 同一方向的各片抗側力結構剛度盡量均勻,水平荷載作用力應力分布均勻,有利于結構抗震延性的實現。
(4) 中央核心與周邊結構的剛度協(xié)調均勻,保證主體結構具有較好的抗扭剛度。
荷載的傳力直接
a) 垂直重力荷載的傳力直接
(1) 樓蓋的布置,應盡量使垂直重力荷載以最短的路徑傳遞到豎向構件(墻、柱)上去。
(2) 豎向構件的布置,使在垂直重力荷載下豎向構件的壓應力水平接近。
(3) 轉換層的布置,應盡量做到使上部結構傳來的重力荷載通過轉換層一次或二次轉換,即能傳遞到下部結構的豎向構件上去。
b) 水平荷載的傳力直接
(1) 整體抗側力結構體系明確,傳力直接。
(2) 樓蓋要具有一定的剛度和強度,有效地傳遞水平力,協(xié)同空間結構各部分抗側力結構工作。
(3) 填充墻用輕質材料,且與主體結構柔性連結。
結構的合理剛度
d) 樓面結構的合理剛度(指梁板截面尺寸選擇合理,布置適當)。
e) 主體抗側力結構的合理剛度。
l 結構截面的確定
高層建筑結構的梁、柱、墻主體結構截面的確定,取決于結構在荷載作用下,其整體抗側剛度、其截面的承載能力、延性、剛度能否滿足規(guī)范的要求,其截面的實際配筋、節(jié)點構造的可行性等,按下框圖進行:
根據結構結構布置、荷載情況,跨度及建筑的要求可以初步確定結構構件的合理截面(基本尺度)。
1. 樓板的厚度:一般取h=100~120,加強層取h=150~180,特殊情況除外。
2. 梁的適宜截面:梁高h一般取~(非應力),~(預應力),梁寬取~h,平面中分別為kl,l,截面類型不宜太多。
3. 柱截面的確定:每十層柱截面約為0.3~0.4m2計,結合砼強度等級確定截面型式應結合建筑的要求及受力性能要求。柱軸壓比按0.6~0.8控制,角柱、框支柱嚴格按規(guī)范要求。
4. 剪力墻的厚度:以30層建筑作為參考,墻厚取400~250。剪力墻軸壓比按 ≤0.5控制,短肢剪力墻軸壓比≤0.6。
5. 砼的強度等級:以30層建筑作為參考,由c40~c25(豎向每隔7層變一次),水平構件的砼強度等級應與豎向有合理的匹配。
二).技術設計階段,結構設計必須不斷優(yōu)化
技術設計階段中的初步設計,結構工種主要工作是進行結構布置(確定結構構件的截面尺寸和砼強度等級),然后挑選能反映結構實際受力狀態(tài)的結構計算程序上機試算。試算輸入的參數、數據要正確、準確,選擇的樓層結構要具代表性,計算結果的判別主要看結構自振周期及位移(對高層建筑而言)、結構單位面積重度、整體結構的剪重比、扭轉以及各構件(骨架結構的梁、柱、剪力墻)的內力及配筋等是否屬于正常情況。如某個或某些計算結果超出正常數據范圍,則首先要檢查輸入數據是否正確,其次考慮是否必須修改構件截面以至于結構布置再重新計算;即使各種計算結果都在允許范圍內,還可以進行結構優(yōu)化設計,目的是使整體結構的主軸兩方向的剛度接近、產生的位移接近、同類構件的受力均衡、配筋控制在經濟合理配筋率范圍內等。
除上述上部結構的試算外,還必須根據上部結構型式及場地工程地質水文條件選擇合適合理的基礎型式;如建筑物設置地下室,則必須根據場地周圍環(huán)境、基坑深度、地下水水位高低及水量多寡等條件初步確定切實可行且經濟合理的基坑開挖邊坡支護及隔水、降水方案。
初步設計經審批后,如各主管部門無甚意見,則可順利地進入施工圖設計。此時原先的結構初步設計基本上可以保留繼續(xù)沿用;而更多的情況是,由于規(guī)劃、交通、消防、人防、綠化或衛(wèi)生防疫等原因,在進入施工圖設計階段,建筑設計均或多或少要進行修改完善,此時,結構工種必須與之緊密配合,如屬大修改,則幾乎必須重復新一輪的初步設計;如屬局部小修改,則原先結構初步設計大構架可以不變,僅作局部相應的修改就可以轉入施工圖設計階段。
施工圖設計階段的結構設計,因系工程真正實施、結構工種必然要求建筑工種提供其工種匯總給排水、電氣、暖通、消防等專業(yè)實際需要的詳盡且準確的設計條件,才能進行結構施工圖設計。這些條件歸納之如下所列:
1、±0.000相對海拔高程、室內外高差、室外是否要填土(涉及到基坑開挖深度,地下室露天頂板的標高及荷重計算)。
2、樓層結構標高與建筑標高的相互關系(決定建筑面層荷重和支承梁截面高度),大面積樓面ht=h-0.030,陽臺ht=h-0.080~0.100。
3、樓層使用功能詳細分布、樓層孔洞位置及尺寸(決定樓層結構布置)。
4、設備用房位置、設備外型尺寸及重量(確定樓面荷載及設備吊裝井尺寸)。
5、樓梯編號及其定位尺寸(梯板長寬度以確定樓梯的結構型式和支承條件)。
6、電梯地坑深度、消防梯集水坑位置及深度(涉及基礎或承臺型式及其頂標高)。
7、自動扶梯平面位置、長度、寬度、起始梯坑平面尺寸及深度(決定其支承條件和衡量樓層凈高尺寸)。
8、地下室斜車道坡長,車道出入口部高度(決定坡道的支承條件,出入口處是否需要做反梁)。
9、樓層廁所型式(決定下凹深度以及填充料的荷重)。
10、大廚房地面做法(決定結構層降低或采用建筑找平墊高)。
11、屋面坡度做法(采用結構找坡或是建筑找坡)。
12、地下室或屋面水池平面位置及尺寸(確定合理的支承條件)。
13、天棚吊頂做法(全部吊頂或局部吊頂或不吊頂需做平板結構)。
14、外墻門窗口尺寸及立面做法(確定外圍梁高及窗框做法)。
15、外墻飾面材料(確定圍護結構材料品種)。
16、室內間隔墻布置情況(固定的或是靈活隔斷以決定樓面等效荷載)。
17、設備管道穿行形式(是否需要橫穿樓層梁或剪力墻)。
18、地下室防水做法(防水層材料類別),地下室底板集水坑位置及尺寸。
19、電梯門旁或門頂指示燈設置位置及尺寸(決定剪力墻予留孔洞)。
建筑工種要提供以上設計條件,一方面需對本工種所負責的建筑物使用空間、外部立面造型、各部位的建筑構造等有明確的想法和做法,另一方面需對設備工種所提供的設計條件進行統(tǒng)籌兼顧、合理調配,然后綜合之以統(tǒng)一的設計條件提供給結構工種。
結構工種在接受這些條件時,不可采取被動態(tài)度,而是應該以積極、主動、配合的態(tài)度對待之,一般做法是,如果所提供的設計條件對結構布置無大礙則應積極采納之,假若對結構受力極不利或造成結構布置極不合理,則可反提條件,請建筑工種在征詢設備工種的意見之后作修改調整,以達到全面性和整體性的合理,這屬于結構優(yōu)化設計的一部分。“全面性和整體性合理”的含義是:最后完成的建筑物設計,對所有各個工種來說,也許不能做到十全十美,但都是可以接受的。最忌諱的設計是對某個工種來說,它是“完美無缺的”,而對于結構工種來說卻是最糟的情況。
如建筑圖中未全面反映上述條件,為了工作主動和慎重起見,結構負責人宜以書面列清單形式由建筑(有時包括甲方)確認。
結構與建筑之間在各個階段的關系可以用下面框圖表示之:
三、施工圖的繪制原則
衡量施工圖繪制質量的優(yōu)劣,不僅指具體各張圖紙的表達,而且還包括整個工程圖紙的目錄編排、圖幅控制、比例選擇、文字說明、構件索引等,前者是微觀的,后者則是宏觀的。
1、目錄編排——應按圖紙內容的主次關系,有系統(tǒng)有規(guī)律地排列。排在前面的應是結構設計(或施工)總說明及構件構造通用說明,繼而是基礎、豎向構件、樓層結構,最后才是水池、樓梯及其他。如
三、施工圖的繪制原則
衡量施工圖繪制質量的優(yōu)劣,不僅指具體各張圖紙的表達,而且還包括整個工程圖紙的目錄編排、圖幅控制、比例選擇、文字說明、構件索引等,前者是微觀的,后者則是宏觀的。
1、目錄編排——應按圖紙內容的主次關系,有系統(tǒng)有規(guī)律地排列。排在前面的應是結構設計(或施工)總說明及構件構造通用說明,繼而是基礎、豎向構件、樓層結構,最后才是水池、樓梯及其他。如有地下室,該部分圖紙可獨立編排,以應付分期施工或方便不同施工單位施工。因故無法同批出圖、遲出圖或后出圖的,均應在圖紙目錄中列出并在備注欄中加以說明,以示一項工程結構設計圖紙的完整性。
2、圖幅控制——結構施工圖最理想、最方便使用的圖幅為1#(840×595)和2#(595×420),應盡量避免使用0#、3#圖及加長圖。如果建筑平面過大過長,用1#圖紙畫不下,可采用下述兩種方法之一以1#圖紙容納之:第一種方法是縮小比例,不一定按常規(guī)的1:100,而可以考慮采用1:150甚至1:200;第二種方法是分塊繪制,此時必須在該圖紙的左下角或右下角處將所表示的分塊在總體平面上的位置用示意圖表示出。一項總體工程的圖幅宜控制在三種之內。選擇圖幅應與圖紙內容、比例、所估尺寸相呼應,應疏密有序,布圖不能過于飽滿,也不能太空曠(使用電腦制圖更應注意避免后者)。同一樓層的模板圖及梁板配筋圖如能在同一張圖中的上、下或左右排列布圖繪制,則是一種較理想的布置方案,不僅方便設計內部的校審,而且也方便現場施工的操作。
3、比例選擇——結構施工圖常用比例有:1:150、1:100、1:50、1:30。前兩種比例多用于樓層結構平面,后兩種比例多用于大樣圖、結構詳圖等。樓層結構平面的比例大小取決于樓層結構布置的復雜簡單、稀疏密集,當結構布置較復雜、較密集時用1:100比例,否則可考慮用1:150甚至1:200比例。
4、文字說明——包括整項工程的結構總說明、構件構造通用說明以及每張圖紙的特殊說明。結構設計總說明的內容包括結構類型、等級、基礎型式、主體結構用料等級、非承重墻體材料及構造、樓板配筋構造、施工縫或后澆帶構造、施工要求等;構件通用說明則包括構件編號代號、截面型式、配筋構造等;每張圖紙上的說明則是具體特別說明。前兩種說明要注意全面完整、不遺漏;后者則應盡量簡短,文字文法要簡潔、準確、清楚,文字敘述的內容應是該圖中極小數的特殊情況或者是具有代表性的大量情況。
5、構件索引——必須按圖紙目錄或施工次序先后有別,有先才可有后,即后面的可索引前面的,而不能將要施工的去索引未施工的。樓層梁板只限索引一次,且應具有代表性。
6、軸線編號——軸線編號及其定位尺寸應提早與建筑工種商定做到規(guī)范化和科學性。軸線編號應正
確區(qū)分主、付軸線的用法,不可也不必將砌體結構中的定位軸線方法套用到鋼筋砼骨架結構中。主軸線一般為豎向構件的定位軸線,上面樓層的主軸線號應出現在基礎平面或首層結構平面中,否則只可編為付軸
線。骨架結構中的填充墻定位軸線應編為付軸線。一般地,邊柱宜以其外邊緣定位,中柱宜以底層柱中心定位,剪力墻宜以墻中或不收級一側定位;變形縫應以縫兩側的雙柱或墻柱的凈距定位,且必須采用主軸線。
7、尺寸標注——平面圖中應清楚明確地表示梁、柱、墻等構件與鄰近軸線的關系尺寸。一般結構的尺寸線為三道尺寸(總尺寸、軸線尺寸、構件定位尺寸)較為復雜的則可增加一道構件偏位尺寸。所標注的尺寸應盡量靠近要表示的構件,位于平面中部及遠端的構件定位尺寸應就近另加標注。懸臂構件的定位尺寸應標注其支承端軸線(或梁中、梁邊)至構件端部的距離,孔洞除標注其與軸線或柱、梁、墻的關系尺寸外,還需注其孔洞凈尺寸。
8、構件編號順序——結構平面圖中所有受力構件(包括梁板、柱墻)均應予編號并注上截面尺寸。各類構件的編號順序都應從平面的①×a○軸(即左下方)開始,以右上方結束。中間需加插某一構件時,其編號均以其鄰近同類構件的編號加下標表示;連續(xù)編號中有刪除造成缺號的要在該圖文字說明中加以注明,以避免校審及施工為尋找該缺號構件而浪費時間。
9、線寬設定——為了滿足結構施工圖制圖標準的要求,嚴格區(qū)分軸線、尺寸線、梁(柱、墻)線、鋼筋線以及字符等的粗細大小,繪圖時通常用圖層、顏色和線型加以控制,而不同顏色的線條在噴印圖時用不同的線寬繪出。為了統(tǒng)一起見,可按下表的設定繪圖:
10、字符大小——同類的文字、數字之字符高度必須一致,不僅同一張圖是如此,就是整項工程所有圖紙都必須如此。適宜的字符高度為3mm,最小高度為2mm。文字敘述中夾雜有數字或字母的,為了滿足視覺上的習慣,其中的數字或字母的字符高度應比漢字小,取其0.85較合適。
四、工程技術交底及施工會審
技術交底——工作對象為建設單位、施工單位和質監(jiān)單位,采取的形式為結構設計負責人主動介紹結構設計概況及有關要求,讓工作對象單位對工程結構設計有一個初步的了解。以便進行材料選購、制訂施工方法、安排施工計劃等。
施工會審——工作對象主要為施工單位,進行的形式是設計一方解答或解釋施工單位就設計圖紙及施
工操作方面所提出的問題。
當前較為流行的做法是將技術交底與施工會審一并進行,尤其是規(guī)模不太大的工程項目。會審前,應要求施工單位(有時也包括監(jiān)理單位)仔細閱讀圖紙,將有疑問的或不明確的問題寫成書面清單預先交付
設計單位,設計一方逐條作出書面答復后再舉行各方會議作現場解答。嚴格按此程序操作可以縮短會審時間,從而達到提高效率之目的。
技術交底和施工會審應作書面記錄,書面記錄材料將成為設計文件的一部分,作為工程驗收和結算的依據之一。
1、技術交底一般內容:
⑴.上部結構的結構型式、樓層的結構布置形式及其對施工的要求;
⑵.基礎型式、地下室基坑土方開挖的支護結構型式及擋水(降水)措施,地下室的施工順序,樁基的質量控制(沉渣、虛土、貫入度、樁長、水下灌砼等的要求);
⑶.建筑物的定位軸線、±0.000的絕對高程,結構標高與建筑標高的相互關系;
⑷.如系高層或超高層建筑,則需強調垂直度的控制,砼強度的掌握,節(jié)點區(qū)砼的澆灌方法等;
⑸.柱、墻豎向主筋的連接要求,梁面貫通筋及其他連接筋的接長方法及位置;
⑹.柱插筋、主次梁或井字梁鋼筋的相互放置位置,懸臂梁梁端鋼筋的構造要求;
⑺.采取切實措施保證各類構件主筋保護層厚度的準確性尤其是板的面筋。
⑻.大跨度梁、板的起拱;
⑼.結構分縫處的施工要求,主要構件(柱、墻、梁板)施工縫位置的設置原則,止水帶的放置;
(10).要求對大體積砼降低水化熱采取有效措施;
(11).特殊結構(型鋼結構、鋼管砼結構、鋼管芯柱)的節(jié)點要求,與鋼筋砼構件的連接要求;
(12).特殊樓面結構(壓型鋼板、預應力梁板、空心樓板等)的施工要求;
(13).地下室四周回填土要求;
(14).沉降觀測要求。
2、施工會審原則:
⑴.施工會審所要解答的是設計圖紙中錯、碰、漏之類的問題,至于施工操作中的常規(guī)做法應以施工規(guī)范為準則,設計一方一般不作另外解釋;
⑵.為了施工方便,施工單位如要求對某些構件的截面尺寸或配筋規(guī)格進行修改,在能夠保證結構安全并滿足使用要求的前提下,設計一方一般應予配合;
⑶.抗震設防結構有其特殊要求,設計規(guī)范規(guī)定的一定要嚴格執(zhí)行,不能因“操作困難”而遷就施工單位;
⑷.設計圖紙內容的正確性、完善性和一致性應在設計階段給予足夠保證,設計階段在思想上不能存在企望通過施工會審來補救這幾方面工作的想法。
附:建筑結構設計中的專業(yè)配合
1.對結構的整體了解
⑴.上部結構的結構型式、樓層的結構布置形式、受力機理及其對施工的要求;
⑵.基礎型式、地下室基坑土方開挖的支護結構型式及擋水(降水)措施,地下室的施工順序,樁基的質量控制(沉渣、虛土、貫入度、樁長、水下灌砼等的要求);
⑶.建筑物的定位軸線、±0.000的絕對高程,結構標高與建筑標高的相互關系;
⑷.如系高層或超高層建筑,則需強調垂直度的控制,砼強度的掌握,節(jié)點區(qū)砼的澆灌方法等;
⑸.柱、墻豎向主筋的連接要求,梁面貫通筋及其他連接筋的接長方法及位置;
⑹.柱插筋、主次梁或井字梁鋼筋的相互放置位置,懸臂梁梁端鋼筋的構造要求;
⑺.大跨度梁、板的起拱;
⑻.結構分縫處的施工要求,主要構件(柱、墻、梁板)施工縫位置的設置原則,止水帶的放置;
⑼.要求對大體積砼降低水化熱采取有效措施;
⑽.特殊結構(型鋼結構、鋼管砼結構、鋼管芯柱)的節(jié)點要求,與鋼筋砼構件的連接要求;
⑾.特殊樓面結構(壓型鋼板、預應力梁板、加填充塊的密肋樓板等)的施工要求;
⑿.特殊構件(底板/側板, 懸臂梁/板, 大跨度梁/板, 轉換層/轉換梁, 首層/屋面的荷載等)的施工要求;
⒀.沉降觀測要求。
⒁.地下室四周回填土要求;
2.建筑專業(yè)與結構專業(yè)的配合
這些條件歸納之如下所列:
⑴.±0.000相對海拔高程、室內外高差、室外是否要填土(涉及到基坑開挖深度,地下室露天頂板的標高及荷重計算)。
⑵.樓層結構標高與建筑標高的相互關系(建筑面層荷重)。
⑶.樓層使用功能詳細分布、樓層孔洞位置及尺寸(決定樓層結構布置)。
⑷.地下室防水做法(防水層材料類別),地下室底板集水坑位置及尺寸。
⑸.樓梯編號及其定位尺寸(梯板長寬度以確定樓梯的結構型式)。
⑹.電梯地坑深度、消防梯集水坑位置及深度(涉及基礎或承臺型式)。
⑺.自動扶梯平面位置、長度、寬度、起始梯坑平面尺寸及深度(決定其支承條件和衡量樓層凈高尺寸)。
⑻.地下室斜車道坡長,車道出入口部高度(決定坡道的支承條件,出入口處是否需要做反梁)。
⑼.電梯門旁或門頂指示燈設置位置及尺寸(決定剪力墻予留孔洞)。
⑽.大廚房地面做法(決定結構層降低或采用建筑找平墊高)。
⑾.屋面坡度做法(采用結構找坡或是建筑找坡)。
⑿.屋面水池平面位置及尺寸(確定合理的支承條件)。
⒀.天棚吊頂做法(全部吊頂或局部吊頂或不吊頂需做平板結構)。
⒁.外墻門窗口尺寸及立面做法(確定外圍梁高及窗框做法)。
⒂.外墻飾面材料(確定圍護結構材料品種)。
⒃.室內間隔墻布置情況(固定的或是靈活隔斷以決定樓面等效荷載)。
3.設備專業(yè)與結構專業(yè)的配合
⑴.設備用房位置、設備外型尺寸及重量(確定樓面荷載及設備吊裝井尺寸)。
⑵.樓層廁所型式(決定下凹深度或是否要設雙層樓板)。
⑶.大廚房地面做法(決定結構層降低或采用建筑找平墊高)。
⑷.設備管道穿行形式(是否需要橫穿樓層梁或剪力墻)。