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1深化設(shè)計軟件及人員配備

采用芬蘭Tekla公司開發(fā)的鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計軟件TeklaStructures13.1進(jìn)行三維建模，在三維環(huán)境下的細(xì)部設(shè)計，如螺栓配比、焊縫等級、施工間隙等設(shè)計能確保建造和安裝階段的無差錯協(xié)作。所有圖紙和報表都可以通過三維模型自動生成，比起傳統(tǒng)的CAD制圖，Tekla實(shí)現(xiàn)了高效率、零差錯的目標(biāo)。在人員配備方面，充分考慮到項目難度及工期要求，安排總負(fù)責(zé)1人，建模3人，出圖4人，審圖2人。總負(fù)責(zé)和審圖人員都是具備10年專業(yè)工作經(jīng)驗的高級工程師，建模人員也具備5年以上Tekla建模的工作經(jīng)歷。高素質(zhì)的團(tuán)隊是保證設(shè)計質(zhì)量的前提條件。

2深化設(shè)計內(nèi)容及方法

2.1空間坐標(biāo)及平面定位

由于本工程“扭轉(zhuǎn)上升并內(nèi)斂”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，塔樓外圍框架鋼柱每一層坐標(biāo)都在變化，結(jié)構(gòu)控制點(diǎn)坐標(biāo)的定位是關(guān)鍵，根據(jù)設(shè)計院提供的結(jié)構(gòu)坐標(biāo)在CAD中放樣再局部修正并導(dǎo)入Tekla軟件中。在雨篷和裙房深化中，建筑外形呈空間扭曲造型，結(jié)構(gòu)定位相當(dāng)困難，只能根據(jù)建筑三維模型及幕墻預(yù)留空間找結(jié)構(gòu)坐標(biāo)，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置及優(yōu)化，并提交設(shè)計院審核。

2.2節(jié)點(diǎn)設(shè)計及優(yōu)化

1)柱腳節(jié)點(diǎn)設(shè)計考慮到現(xiàn)場安裝方便，增加橫向固定鋼板將14件直徑為30mm的錨栓固定，同時也起到加強(qiáng)錨栓和混凝土結(jié)合力的作用，使整體受力更加可靠。2)梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計梁柱連接采用強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件設(shè)計，環(huán)向牛腿板使整體強(qiáng)度更加可靠，與鋼柱和鋼梁全熔透焊接能有效傳遞彎矩、防止局部變形。梁與牛腿腹板高強(qiáng)螺栓連接按照抗剪等強(qiáng)配置，若螺栓過多無法排布可適當(dāng)折減保證抗剪承載力≥600kN(設(shè)計值)。3)鋼梁與混凝土剪力墻連接實(shí)際施工過程中混凝土澆筑及鋼結(jié)構(gòu)安裝累積誤差可能在10～20mm或更大。在鋼梁與剪力墻連接時深化設(shè)計要充分考慮，一方面將鋼梁端與剪力墻間隙設(shè)計到20mm，另一方面連接板在加工時再留20mm余量，現(xiàn)場安裝時可根據(jù)實(shí)際情況切割，此方法可避免擴(kuò)孔，保證高強(qiáng)螺栓有效傳力。4)屈曲支撐節(jié)點(diǎn)設(shè)計屈曲支撐節(jié)點(diǎn)設(shè)計時節(jié)點(diǎn)承載力應(yīng)大于屈曲支撐的極限承載力，以保證強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的要求。屈曲約束支撐與框架結(jié)構(gòu)鉸接，因此節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)減小轉(zhuǎn)動剛度，盡量減少二次彎矩。根據(jù)建筑外觀的要求，節(jié)點(diǎn)采用銷軸連接方式。5)橢圓Y形柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計橢圓Y形柱作為轉(zhuǎn)換構(gòu)件，必須提供更直接、更有效的傳力方式。深化時對原設(shè)計的節(jié)點(diǎn)做了一些優(yōu)化:將變截面管的上端尺寸增大，這樣分叉的兩圓管柱間就有足夠的間隙，并取消原設(shè)計的現(xiàn)場焊縫，將現(xiàn)場焊縫移至上一層樓面以上。優(yōu)化后的節(jié)點(diǎn)可以避免焊縫集中、方便混凝土澆筑、傳力簡潔、加工制作簡單。

2.3參數(shù)化節(jié)點(diǎn)建模

對于高層鋼結(jié)構(gòu)來說，一般標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置和荷載相對變化不會太大，再加上結(jié)構(gòu)對稱性等原因，在同一層不同位置或不同層同一位置構(gòu)件截面及連接形式會相似甚至相同，可直接利用Tekla自帶節(jié)點(diǎn)庫，這會給建模工作帶來很多方便。寧波中銀大廈從下到上旋轉(zhuǎn)內(nèi)收，和以往高層有很大不同，特別是在梁柱連接上沒有一個完全相同的節(jié)點(diǎn)。塔樓中間為混凝土核心筒，外圍由一圈鋼管混凝土柱和環(huán)向梁組成，徑向梁一端連接鋼柱，另一端與核心筒連接。節(jié)點(diǎn)主要有徑向梁、環(huán)梁與鋼柱的剛接節(jié)點(diǎn)、徑向梁與核心筒埋件的鉸接節(jié)點(diǎn)、主次梁鉸接節(jié)點(diǎn)、主梁開孔節(jié)點(diǎn)。雖然節(jié)點(diǎn)類型不多，但是截面種類繁多，若每個節(jié)點(diǎn)一一放樣則工作量較大。對于鋼柱現(xiàn)場拼接節(jié)點(diǎn)、主梁開孔節(jié)點(diǎn)、鋼梁吊耳碼板等標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)可以做成自定義節(jié)點(diǎn)。對于主次梁鉸接、鋼管柱與鋼梁剛接等節(jié)點(diǎn)形式類似，只是具體節(jié)點(diǎn)板厚、螺栓數(shù)量不同，因此節(jié)點(diǎn)可以做成帶參數(shù)的自定義節(jié)點(diǎn)。例如鋼管柱與鋼梁剛接節(jié)點(diǎn)，可以按照節(jié)點(diǎn)計算結(jié)果把每種截面對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)板厚度與螺栓大小、間距、數(shù)量、等級等信息做成文件或表格，再利用自定義節(jié)點(diǎn)中的函數(shù)把節(jié)點(diǎn)需要的信息從文件讀取進(jìn)去，從而生成正確的節(jié)點(diǎn)。也可以把節(jié)點(diǎn)計算的過程寫成文件，通過自定義節(jié)點(diǎn)提供的原始數(shù)據(jù)直接算出結(jié)果返回給節(jié)點(diǎn)。這樣大大節(jié)約了節(jié)點(diǎn)建模時間，且能保證準(zhǔn)確率。

2.4圖紙設(shè)計

深化設(shè)計圖紙包括設(shè)計說明、布置圖、構(gòu)件圖、零件圖及各類清單。鋼柱及鋼梁構(gòu)件圖表達(dá)的內(nèi)容較多，包括每個零件裝配定位信息、焊縫形式及等級、零件尺寸、零件材料表等，每一項內(nèi)容都需要技術(shù)人員精心、細(xì)心地編制，都需要有豐富的技術(shù)經(jīng)驗作為基礎(chǔ)，技術(shù)人員設(shè)計出來的圖紙必須滿足工廠制作和現(xiàn)場安裝的需要，確保圖紙的準(zhǔn)確性、完整性、適用性、可行性。

2.5材料排版

利用Tekla自身優(yōu)勢進(jìn)行材料排版，為材料采購和工廠數(shù)控下料提供了有力的技術(shù)支持，有效控制了材料損耗。

2.6數(shù)字化信息技術(shù)

在進(jìn)行三維建模同時將現(xiàn)場焊縫、工廠焊縫建入模型中，每一條焊縫有一個獨(dú)立的編號，可直接生成焊接地圖及焊縫報表，Tekla提供先進(jìn)的數(shù)字化制造平臺為高效率工廠制作提供了技術(shù)支持，同時為焊接質(zhì)量控制和檢測提供了簡單直觀的數(shù)據(jù)資料。

3結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計在建筑鋼結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著越來越重要的作用，是對設(shè)計圖的二次深化和優(yōu)化，也是對原設(shè)計圖的補(bǔ)充。特別是在節(jié)點(diǎn)設(shè)計方面，在滿足受力要求前提下，優(yōu)化設(shè)計使其更加合理和有效，充分考慮到了工廠制作工藝和現(xiàn)場安裝方案。鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計在項目實(shí)施過程中起到協(xié)調(diào)各專業(yè)的作用，同時也為業(yè)主在預(yù)算上提供了充分的數(shù)據(jù)支持。

作者：劉鐵潘伯林周華曹培莊單位：寧波東部新城開發(fā)投資有限公司上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司