深圳国际会展中心超大体量钢结构深化设计管理研究与应用
1 工程概况
深圳国际会展中心 (一期) 项目地上主体为全钢结构, 总用钢量27万t。由16个标准展厅、2个多功能展厅、1个展览面积达5万m2的超大展厅、南北登录大厅和1条1.8km长的中央廊道组成。全部功能区下部为框架结构, 主要由圆管柱、箱形柱、H型钢梁、箱形钢梁组成;展厅屋盖为倒三角圆管桁架结构;登录大厅和中央廊道屋盖为单层箱形网壳结构。项目建筑效果如图1所示。
图1 项目效果
Fig.1 Architectural effect of the project
2 深化设计总体思路
深化设计以“统一标准、集中建模、各自出图”为总体原则, 以“满足项目工期计划”为总体目标, 设置深化设计管理部, 对各深化设计部进行总体协调管理。
深化设计管理部建立组织架构、制定深化设计相关流程、划分深化设计任务、统一各制造厂深化和工艺标准, 同时作为对内对外统一对接口, 负责设计文件收发、设计图纸疑问提交、深化图纸报审、深化图纸下发、组织工艺评审等工作。
为提高深化效率, 更好地应对设计图纸不稳定性, 项目现场设置集中深化团队, 主要任务为建模、提料和紧急深化图纸调图, 后方厂深化部人员主要任务为完成前方集中深化负责人指派的各项深化设计任务。各厂工艺团队主要任务为完成工艺排版和工艺优化, 执行统一的工艺标准。
本项目体量巨大, 须严格执行图纸三级审核制度, 即自审、互审、专审, 保证项目深化设计质量。
3 深化设计管理组织架构
深圳国际会展中心钢结构深化设计由中建钢构有限公司广东厂、武汉厂、江苏厂协作完成, 在项目层面设置深化设计管理部进行总体协调、统一标准, 由项目副总工程师统筹管理。
深化设计团队主要任务为建模、提料和紧急深化图纸出图;后方厂深化人员主要任务为协助前方开展深化设计工作, 完成项目现场集中深化负责人指派的调图任务及其他各项深化工作。
工艺技术团队主要任务是接收现场深化人员发出的提料单, 进行材料排版。根据设计图纸开展工艺性审查, 及时提出工艺问题和优化方案。
4 深化设计管理难点及解决对策
4.1 深化设计管理难点
本项目深化设计体量巨大, 跨区域深化设计协调工作复杂, 深化设计任务划分及安排需合理。
1) 中廊、登录厅屋盖部分弯扭构件为项目深化设计难点, 人工建模效率不高, 开发弯扭深化插件提高效率及准确度, 同时沟通“以直代曲”。
2) 项目工作面大, 可同时施工区域较多, 深化设计人员需求量大。
3) 跨区域协调工艺标准难度大, 各制造厂工艺标准不同, 设备不同, 难以统一标准。
4) 项目深化设计图纸量巨大, 下发加工图工作要精细化, 设专人管理对接各制造厂。
4.2 集中深化、专人管理
由于深化设计团队众多且分散, 为满足项目工期, 抽调各大区骨干深化人员在项目现场驻点, 采用“集中深化, 分开出图”的新模式。集中建模提料保证了各大区深化团队的统一管理。
设计管理部安排专人对接各深化设计单位, 建立项目设计管理制度, 完善各项设计管理工作流程 (见图2) , 归纳汇总深化设计相关问题统一出入口, 避免因对接人员较多造成管理混乱。
图2 深化设计管理流程
Fig.2 Deepening design management flow
4.3 统一工艺标准
项目由6个制造厂完成全部构件制造任务, 各工厂材料排版、工艺标准不尽相同, 项目部对材料排版、工艺标准进行统一, 最大程度降低材料损耗。
4.4 统一标准规范工作
由于项目体量巨大, 需要多个深化团队协同工作, 各团队建模出图习惯、图纸表达方式等不尽相同, 因此根据公司相关管理制度结合项目实际情况, 制定了包含清单报表、模型、编号、图纸等一系列样板, 规范和统一深化设计标准。
4.4.1 清单报表
制定了包含钢材摘料清单、螺栓摘料清单、栓钉摘料清单、钢筋连接器摘料清单、出图附带报表、模型检查报表等在内的清单报表模板。
4.4.2 标准模型
采用深化设计软件建立标准模型供各大区深化团队使用。
4.4.3 编号原则
以全生命周期文件为原则, 结合项目实际情况编制深圳会展构件编号原则 (见图3) 。
由图3可知, 工区、工段、工位具体见相应布置图;截面编号及桁架编号设计图中为2位, 深化图仅保留1位;工区+BIM零件前缀属性命名标准+流水号;图纸目录图号为工区-工段+ML-流水号;深化设计说明图号为HZ-SM-流水号 (整个项目采用一份说明) ;布置图号为工区+构件类型-布置图流水号;深化设计说明、布置图名称以中文命名。
图3 构件编号原则
Fig.3 Assembly numbering principle
4.4.4 图纸样板
为规范项目深化图纸, 建立统一的图纸样板。
4.5 弯扭构件的处理
本项目屋盖存在众多弯扭构件, 一般对于弯扭构件有3种处理方案 (见图4) :弯扭拟合, 圆弧拟合和以直代曲。弯扭拟合最贴近建筑要求, 但是对深化和加工要求都较高, 在项目前期应该尽量优化。圆弧拟合较贴近建筑外观效果, 加工难度也适中。以直代曲加工难度最低, 但与建筑效果相差最大。在项目深化设计前期策划阶段结合项目特点综合考量, 采用了弯扭拟合的方式来满足建筑结构要求。具体操作流程如下: (1) 使用犀牛软件将屋面向结构内侧偏移至钢结构顶面; (2) 将屋面箱形钢梁平面线模投影到双曲屋面, 生成箱形钢梁真实走向; (3) 使用犀牛模型确定牛腿长度, 并等分杆件 (如等分间距<500mm, 与工艺协商后确定) ; (4) 在等分点上找到相对屋面的法向线, 输出CAD文件; (5) CAD利用lisp程序批处理, 在等分点处按照法向线方向赋予H型钢断面信息; (6) CAD中提取等分点处H型钢轮廓坐标; (7) 利用19号节点读取轮廓坐标, 自动创建弯扭杆件; (8) 插件展开; (9) 出图表达。
图4 弯扭构件的3种处理方式
Fig.4 Three treatment methods of bending and torsion members
4.6 软件开发
钢结构深化设计建模采用专业软件, 取得了弯扭构件智能建模软件、混凝土梁与钢结构TS智能节点、梁柱抗震板TS智能节点软件等3项软件著作权, 提升了建模和出图效率。
5 结语
深圳国际会展中心钢结构深化设计任务量大, 构件深化难度大, 属国内首例。项目在现场设立设计管理部, 以结构蓝图为依据, 在保证原来设计意图的基础上, 综合考量项目施工方案、安装特点、加工工艺, 以“统一标准、集中建模”为总体原则, 深化细部设计、转化设计图纸, 为项目钢结构深化设计工作提供指导。
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