结构施工图CAD系统的可靠性控制.pdf

第4 期 2 o o 5 4 月 广东 土木与建 筑 GUANGDONG ARCHI T EC TUR E CI VI L E NGI NE ERI NG N o 4 A P R 2 0 o 5 结构施工图 C A D系统的可靠性控制 吴文勇 1 深圳市广厦科技 有限公 司 深圳 5 1 8 0 2 8 焦 柯 2 广 东省建筑设计研究院 广州 5 1 0 0 1 0 摘 要 针对各类建筑结构构件施工图的绘制过程 探讨其可靠性控制依据 具体内容及实现方法等 使其不仅 满足规 范要 求 还符合设 计 习惯和经验 本 文方法在 笔者开发 的 C A D软 件 中成功应 用 明显提 高 了绘 图效率 关键词 结构施工图 C AD软件 规范 可靠性控制 1 前言 结构 C A D软件 已在结构设计 中得到普遍应用 但 目前这类软件主要用于计算分析 真正能用于生 成结构施丁图的较少 其原因主要有以下两个方面 软件 自动生成的施工图往往错漏较多 如梁配筋 过小 梁纵筋过密导致无法施工等 故基本上不能使 用 而作为设计的最终产品 任何错漏都有可能造成 严重后果 因此设计师宁愿选择在 A u t o c a d上绘图也 不使用其自动生成的施T图 一些 C A D软件的交 互界面使用不方便 虽然可生成半成品的施T图 但 编辑修改功能较差 造成使用上的困难 实际工程设计 中结构施 T图的绘制丁作量往往 相当大 尤其是标准层较多的高层建筑 其数据量甚 至可达几千兆之大 加上施工图中涉及的规范构造 要求和计算 验算 公式较多且分散在不同规范中 若 手工绘图则不仅效率低 错漏也会较多 因此设计人 员均期望获得一个能准确绘 出结构施T 图的可靠的 C A D软件 本文结合笔者多年从事开发 C A D系统 的经验 探讨保证和提高施 丁图可靠性 的技术途径 2 结构施工图的绘制依据 2 1 概念设计要求 合理 的模型简化和计算简图将保证力 或荷载 的传递符合设计理念 并与预期完成的实际 r 程一 致 在构件布置和截面 材料 的选取上 应 尽量符合 强柱弱梁 强剪弱弯 更强节点 的原 则 合理 的结 构设计方案是获得准确计算结果 的前提 2 2 结构计算结果 根据规范要求 设计师选择合适的计算模型和计 算软件 并确定计算参数 进行结构的静力和动 力分 析 然后进行 内力的组合和调整 接着对梁 柱 墙 板等构件进行计算和验算 最终输 每根构件的钢 筋数量和验算结果 只有在结构分析的整体结果包 括 风和地震作用下的位移 扭转 侧移刚度 楼层水 平地震剪力等满足规范的条件下 C A D软件才能按 照计算结果生成施工 图 2 3 规范 的构造要求 在新结构设计规 范颁 布实施后 不少设计 师认 为新规范 的计算公式 比旧规范更复杂 且构造要求 高 具体条文多且分散在不同规范中 同一 内容在不 同规范 中的表述也 可能不 同 使得审 图人员在施工 图中很易发现错漏 如规范要求当框架梁纵筋配筋 率 2 时 应 将梁箍筋最小直径提高 2 m m 柱 的剪 跨比 2时应取柱全高箍筋加密等 均是设计师较易 忽视的 一个好的结构 C A D应满足规范构造要求 不能违背强制性条文 2 4 构件承载力和挠度裂缝计算要求 承载力计算最好依据施工图配筋来确定钢筋 面 积或位置 因根据 内力计 算的配筋面积和最终选取 的钢筋是不 同的 其差值有 时可达 2 0 以上 如柱 墙的双 向偏压验算 梁挠度和裂缝验算 框架梁柱节 点计算等 某些 C A D软件仅能进行结构分析 本身 未具备生成施工图的功能 因而无法进行上述验算 有些 C A D软件虽能生成施 T图 但经设计 师修改后 与最终施T 图差别较大 因而验算结果是不准确的 3 结构施工图可靠性控制的内容 生成可靠合理 的结构施 T图是对结构 C A D软 件 的最大挑战 作为设计的最终产品 其质量是保证 工程设计质量的关键因素 因设计 师对丁程的模型 2 7 维普资讯 2 册5 年4 月 第4 期 吴 文勇 等 结构施工图C A D系统的 可靠性控制 计算分析 构造措施 系数调整 试验数据等都反映 到图纸上 计算再准确 若布筋数量或分布有误 其 设计也不算合格 要得到高质量 的结构施T图 一方 面应紧扣规范 逐条细化规范要求 将其作为C A D绘 图的控制条件并分级对待 如强制性条文为第一级 应满足 的条文为第二级 其它为第三级 另一方面 要吸取实践经验 因施工图包含的许多内容在规范 中未明确规定或仅给 范围 当多个要求均要求满 足时 应综合考虑各因素的影响 在此范围内选取合 理值 3 1 施l T 图控制举例 结构施工图基本图元可分为以下儿类 定位 类 包括轴线尺寸 构件偏心距离 线间距离等 构 件类 包括梁 柱 墙 板等 标注类 包括钢筋标注 集中标注或原位标注 尺寸标注 标高等 文字 类 包括计算结果 梁 柱 墙 板的弯矩 剪力 轴力 轴压比 配筋面积等 验算结果 表格 图纸说明等 这 只是对施工 图内容 的简单分类 实际软件 中的分 类要更为复杂 因每根构件都是相互关联的 以 图 1中板 B 1 在 Z 3 Z 4边 的支 座 配筋为例 软件首先 找 到 与 它相 邻 的 板 B 2 B 3 并将其标高 与 B1 相 比较 由于 B 1 B 2的标 高 与 楼 图1 楼板支座筋的标注示意图 面相 同 故用虚线表示 B 3则低于楼面 5 0 ra m B1 B 3标 高不同 故 B 3用实线表示 因此 B 1 B 2间的 支座筋不需截断表示 配筋面积取两边的较大值 钢 筋长度按两块板分别计算 而 B 1 B 3问的支座筋要 截断 它们的钢筋面积和钢筋长度应分别计算 根据 配筋面积来选取钢筋 要考虑钢筋间距和直径 以便 施工 B 1 与 B 2 B 3 问的钢筋必须绘在两者共同边界 上 不能超出该区域 为了避免钢筋及文字重叠 程 序要自动判断图元问的位置 如重叠则对字符或图 元进行位置优化 由此可见 板支座筋的选取涉及 到板与板间的几何关系 板的跨度 尺寸 梁的位置 和宽度 板与楼面标高关系 板的钢筋选取 各标注 问位置关系等 下面分别介绍板 柱 墙 梁的可靠性控制内容 由于施工图纸上内容很 多 涉及绘 图标准 符号 线 型等 这里仅讨论构件选筋的部分控制内容 详细介 绍见文献 4 1 2 8 3 2 板施工图可靠性控制 1 构件基本信息 几何条件 定位点 厚度 标 高 与梁柱的关系 荷载 弯矩 配筋等 2 选筋控制参数 相邻板板 面高差控 制条件 支座钢筋最小直径 底筋最小直径 负筋长度增幅 配筋率超限警告 负筋长度控制 挠度裂缝验算等 3 主要构造控制条件 支座筋 若板边无相 邻板 则伸出长度 净短跨长 支座宽 6 0 0 ra m 若 板边有相邻板 则伸 出长度 净短跨长 专支座宽 t 6 0 0 r a m 若 1 4 Q 1 2 Q 恒 3 0 则取专净短跨长 负筋贯通 当相邻板跨相差一倍以上时 跨度小的 板负筋贯通 板厚 1 8 0 ra m时应取 8 2 0 0以上负 筋贯通 支座处加设短筋补足 钢筋间距 取 1 0 0 1 2 0 1 5 0 1 8 0 2 0 0 ra m共 5种 钢筋等级 可使用 I 级钢筋或冷轧带肋钢筋 最小配筋率取 0 2 和4 5 从 中的较大值 板边支座钢筋面积不宜 小于板跨中相应方向底筋面积的专 3 3 柱施工图可靠性控制 1 构件基本信息 几何条件 定位点 尺寸 标 高 与梁的关系 涉及梁伸入柱钢筋是否可施工 荷载 柱弯矩 剪力 箍筋 角筋 边筋 轴压比 剪跨 比等 2 选筋控制参数 配筋面积调整系数 最小体 积配箍率调整系数 中边柱 角柱 框支柱最小配筋 率 柱箍筋使用 级钢的最小直径 配筋率超限警告 柱轴压比限值 异形柱轴压比限值等 3 主要构造控制条件 矩形柱纵筋间距 三 四级抗震 等级 和非抗震 最大 间距 2 5 0 ra m 其余 则 最大间距 2 0 0 ra m 最小纵筋净间距 5 0 ra m 角柱 中边柱满足用户提出的最小配筋率要求 同一截 面所有纵筋级差小于 2 最小体积配箍率和柱箍 筋 箍筋加密区箍筋间距和直径满足规范 2 i 要求 对矩形柱和圆柱在一 二级抗震等级下进行框架 梁柱节点验算 而对异 形柱 在一至 四级抗震等级下 都进行节点验算 值得注意的是 在柱配箍面积确定后 箍筋与纵 筋的布置互相影响 每边纵筋数量增加时箍筋直径 就缩小 这是实际工程中解决箍筋直径减小的方法 程序经反复试算后才得到最终的箍筋和纵筋直径 而进行上述改动后将重新进行双 向偏压验算 3 4 剪力墙可靠性控制 1 构件基本信息 墙肢尺寸 暗柱区尺寸 墙肢 弯矩 剪力 暗柱区配筋面积 分布筋配筋面积 轴压 维普资讯 2 o o 5 4 月 第4 期 广东土 木与 建筑 A P R 2 0 0 5 N o 4 比 剪跨 比等 2 选筋控制参数 暗柱区纵筋 箍筋最小直径 和最小配筋 分布钢筋的最小直 径 最大 间距 最小 配筋率 剪力墙轴压 比限值等 3 主要构造控制条件 对于单肢墙 当h 4 b 时按墙配筋 否则按柱配筋 剪力墙小墙肢 6 3 0 mm和 1 5 d 钢筋最大直径 同一截 面纵 筋受力筋级差最大两级 框架梁箍筋的最小直径 最大间距等满足规范E 2 1 要求 当底筋或负筋配筋率 2 0 时 最小箍筋直径增大 2 mm 沿梁全长箍筋的最 小配筋率按文献 1 控制 集中重处密箍与吊筋 按 验算结果选用 密箍直径与梁箍筋相同 当梁腹板 高度 4 5 0 m m时腰筋面积不小于其截面面积的 l 4 结构施工图可靠性控制的实现 在广厦 C A D软件设计中 为了提高和控制施工 图质量 我们合理构造了数据结构 将规范要求与工 程经验相结合 图纸自动生成与人工干预相结合 以 满足设计人员 的要求 从而大大提高绘图工作效率 4 1 自动按可靠性控制依据生成结 构施工 图 并 提 交建议报告 对于适 用 自动生成图纸功能的T程设计 本 方 法效率最高 通常当工程规模不大 平面较规则或竖 向构件变化较 少时 建议采用 自动生成 的施 工图 在自动生成图纸时要注意设计参数局部和全局控制 的关系 如剪力墙 的暗柱区配筋 一二级抗震下在底 部加强部位 按约束边缘构件控制 其它部位按构造 边缘构件控制 自动生成还要注意层 间关系 同一标 准层的各结构层若材料相同 则钢筋也应尽量相同 以便于施工 4 2 在手T绘制结构施T 图过程中 根据可靠性控 制依据提 出建议 对不适用 自动生成施 丁图的复杂丁程 可采用 本方法 首先由程序 自动生成模板图 设计人员据此 对每根构件进行选筋编辑 先 由程序按照规 范要求 和设计经验给出一个参考配筋值 设计人员可直接 选用参考配筋 由程序绘制在模板图 也可修改参考 配筋 将修改值作为最终配筋绘图 这种半 自动方式 也可大幅提高工作效率 4 3 对整个结构施工 图进行钢筋合理性检查 对设计人员用 4 2的方法绘制的施工 图 软件 进行合理性检查 并提交报告 4 4 有关规范条文的快速浏览 对软件提示或警告的信息 可在界面直接显示 规范对应的条文 5小结 生成高质量的建筑结构施1 图是设计师对当前 结构 C A D软件的基本要求 只有控制好设计各环节 的质量 才能真正保证施工 图质量 C A D软件在生 成结构施工图时不仅要满足规范要求 还应结合设 计习惯和工程经验 提高图纸的实用性 使其标示明 确和便于施工 下转第 3 9页 2 9 维普资讯 2 0 0 5 4 月 第4 期 广东土 木与建筑 A P R 2 0 0 5 N o 4 上接第 4 1页 3 结束语 北师大珠海分校的景观设计特色是以自然为 本 其设计手法就是 师法 自然 突 自然 该工程 坐落于山谷 之中 以 自然景观作为景观设计 的完全 背景 在继承一 二期设计 风格 的基础上 利用原有 塘 池 低洼地等设计 了大量 的水面 其宽窄不一 时 弯时直 山水相印 景观效果十分出色 在景观设计 上 小溪 沟渠完全采用中国传统的造景手法 依其 原势顺势而为 虽为人工 宛若天成 如草坪高低错 落 与 自然融为一体 由于本项 目从设计到施T仅用了很短时间 有 些细部未考虑周到 故尚有待完善 但此设计概念和 表现手法仍能给环境设计人员提