告诉你钢结构专业设计质量通病

摘要：结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础，墙，柱，梁，板，楼梯，大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。本文针对钢结构设计文件中的质量通病进行总结，提出设计注意事项。
结构设计优化技术的应用可以产生可观的经济效益。建筑设计部门和设计人员应严格遵守“经济、适用、合理”的设计原则，精心设计，应用现代化科技手段，选择合理的建筑结构设计方案，实现降低建筑工程造价并取得最大经济效益的目的。本人长期从事钢结构的施工图设计及审核工作，针对发现的钢结构专业设计质量通病现做一总结，希望能给广大设计人员及设计管理人员以启示。

1关于设计说明
1.1《钢结构设计规范（gb50017-2003）》第1.0.5条作为强制性条文，明确规定“在钢结构设计文件中，应注明建筑结构的设计使用年限、钢材牌号、连接材料的型号或钢号和对钢材缩编要求的力学性能、化学成分及其他的附加保证项目。此外还应注明所要求的焊缝形式、焊缝质量等级、端面刨平顶紧部位及对施工的要求。”在设计说明及相关设计图纸上应对以上项目加以说明。对主结构材料要求的力学性能、化学成分、冷弯性能、延伸率等技术指标应交代清楚或说明应具有符合材料标准的合格证明书。网架结构设计时对高强度螺栓往往只作材质要求而忽略了强度要求。普通螺栓连接时应注明普通螺栓的等级。
1.2钢结构构件的除锈、防腐要求应加以说明。包括除锈方式、除锈质量等级、防腐涂料及涂装要求等。
1.3应说明建筑物的防火等级及结构构件的耐火极限。如果防火涂料明确的还应说明防火涂料的品种及涂装方法和质量要求。
1.4设计所依据的设计标准规范应选用现行有效版本，标准代号与版本号应准确无误。设计所采用的标准应说明齐全，不应遗漏和多余。
1.5抗震设计应说明抗震设防列度、基本地震加速度等技术指标。场地土对上部结构计算分析有影响的，还应说明场地土类型。
1.6网架结构的挠度设计值应说明，网架制作的质量是关键，只有制作的精度高，才能顺利安装和保证质量。
1.7建筑专业设计图纸不齐全时应说明建筑物的封闭形式及建筑概况作为风荷载体型系数选择的依据。
2 关于荷载和材料强度
2.1.恒荷载取值要有依据。恒荷载要进行计算，根据计算结果实际选取。不应取小，也不得随意增大。恒荷载的计算以及需要手算的风荷载、地震荷载设计值计算过程要反映在计算书上。其他各项荷载及特殊的分项系数取值也要在计算书上说明清楚。
2.2.风荷载体形系数及风荷载计算应根据不同的结构形式和结构构件分别按《建筑结构荷载规范（gb50009-2001）》、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（cecs102：2002）》进行。
2.3.结构构件和连接的强度设计值除按《钢结构设计规范（gb50017-2003）》第3.4.1条取值外，对规范gb50017-2003第3.4.2条所列情况应进行强度折减。
3 关于节点与次结构设计
节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，这必须避免。按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。连接的不同对结构影响甚大。比如，有的刚接节点虽然承受弯矩没有问题，但会产生较大转动，不符合结构分析中的假定。会导致实际工程变形大于计算数据等的不利结果。
3.1钢结构节点与连接应进行计算，并保存计算书，特别是支座节点、端板连接节点。柱脚及支座应进行抗剪计算，必要时应设置抗剪键。门式刚架结构的柱脚螺栓必要时应进行抗拔验算，如风吸力较大时以及柱间支撑两侧的柱脚等。
3.2节点设计图纸应与计算模型一致。按摇摆柱设计的中柱和抗风柱与屋面梁连接应按铰接节点处理。
3.3摩擦型高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数取值要符合规范要求，并应在设计文件上注明。栓接节点选用的螺栓应标识清楚所选用的螺栓规格、种类及强度等级。特别是当普通螺栓和高强度螺栓混用时一定要在设计图纸上标识清楚，以免安装错误给工程带来隐患。
3.4檩条、墙梁应进行计算，并保存计算书。檩条、墙梁计算时应考虑端部区域与中间区域的区别，必要时应分别计算。风吸力较大或结构自重较大时应计算檩条与檩托的的节点螺栓或焊缝。
4 图纸编制
钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图为设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾，有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。
4.1.设计图
设计图是提供制造厂编制施工详图的依据。深度及内容应完整但不冗余。在设计图中，对于设计依据、荷载资料、技术数据、材料选用及材质要求、设计要求、结构布置、构件截面选用以及结构的主要节点构造等均应表示清楚，以利于施工详图的顺利编制，并能正确体现设计的意图。主要材料应列表表示。
4.2.施工详图
施工详图又称加工图或放样图等。深度须能满足车间直接制造加工。不完全相同的另构件单元须单独绘制表达，并应附有详尽的材料表。
5 关于设计深度与质量记录
设计深度应满足建设部《建设工程勘察设计文件编制深度的规定》。但年轻设计人员的设计文件普遍存在设计深度不能完全满足设计深度要求的现象，不仅设计图纸存在，计算书文件也普遍存在。主要反映在建筑结构轴线、标高标注不全，节点大样遗漏，大样尺寸不全，焊缝形式、焊脚尺寸不详细，结构构件型号规格没标注，缺少相关次结构施工图等几个方面。
设计过程的质量记录，作为质量控制的见证，应以保存。这里强调的质量记录主要指施工图设计阶段的记录，包括设计输入输出等各阶段评审、验证和确认记录资料。
6 结束语
总而言之，结构师在保证安全性的前提下，当然应该敢于挑战新的结构形式，使建筑师的意图得以实现。在建筑结构设计的过程中，在基本满足建筑师设计意图的基础上，平面布置应尽量规则，对称，尽量缩小质量中心和刚度中心的差异；使建筑物在水平荷载作用下不致产生太大的扭转效应。竖向布置上，在满足功能要求的前提下，尽量使竖向承重构件上下贯通；能不使用转换层的就应避免使用，以减小结构分析和设计上的困难。