结构设计管理工作指引
目 录
一. 结构设计管理的重要性 .................................. 3
二. 结构设计各阶段的主要任务与实现目标 .................... 3
三. 结构设计管理流程 ...................................... 4
四. 结构阶段化设计管控的主要措施 .......................... 5
五. 设计审查主要内容 ...................................... 6
六. 方案设计及初步设计阶段控制要点 ........................ 6
七. 施工图阶段设计审查要点 ................................ 9
八. 施工现场工作要点 ..................................... 17
一. 结构设计管理的重要性
安全、经济、适用、美观及便于施工是进行建筑结构设计的原则。一个优秀的建筑结构设计应该是这五个方面的最佳组合。结构设计一般在建筑设计之后,结构设计不能破坏建筑设计,同时建筑设计也不能超出结构设计以及现代工艺的能力范围,结构设计决定了建筑设计能否实现。随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,对建筑工程设计也提出了更高的要求。而结构设计作为工程设计不可分割的一环,必然对工程设计的成败起重大的影响作用。因此,优化结构设计、发展先进设计理念、加快新型建材的研究与应用、使建筑结构设计更加安全、适用、经济是当务之急。作为项目业主方,作为工程项目的推动者、管理者及执行者,在了解结构设计基本理念的基础上,在工程设计阶段进行严格的设计管控工作,以达到安全、适用、经济的要求,是为项目成败的关键因素之一。
从工程建设成本的角度,工程建设成本主要集中在工程设计、项目施工这两个阶段。虽然工程建设成本的发生主要在工程施工阶段,但建筑安装工程费用的大小以及费用的发生是否合理,更大程度上取决于前期的规划设计阶段,在规划设计方案确定的前提下,结构设计方案的合理与否对整个工程造价及后续施工都影响巨大。因此,作为项目业主方,进行严格设计管控,并在项目的前期策划阶段就积极的参与到建筑方案的设计及其结构方案的实现中去,并在设计过程中强化阶段设计成果的管理,在施工阶段进行重点节点的控制,对项目工程设计及施工实行全过程动态管控,通过加强项目设计阶段和项目建设阶段的成本控制,以实现项目建设成本控制的目标。
二. 结构设计各阶段的主要任务与实现目标
结构设计方案的优化是方案设计阶段的首要任务,它不仅仅是整个后续施工图设计的基础,更对整个工程建设成本有着举足轻重的作用。在建筑方案的规划设计阶段,对建筑设计方案提出结构实现上的重要参考意见,使设计方案不但要满足功能、美观的要求,还要考虑技术上的可行性以及经济上的合理性,最大限度实现价值工程的目标。
另外,在初步设计及施工图设计阶段,通过阶段化设计成果管理及限额设计等手段从源头上控制好设计质量及建设成本。由于关注点的不同,设计单位往往
对工程成本控制的重视程度不如开发单位,经常难以满足开发单位对于工程质量、成本、工期等方面的要求。因此这一阶段的设计要素控制应该由项目业主方牵头,由设计单位来实现。业主方在委托设计前,要组织力量对成本、技术等可控敏感的部分进行专题调研,通过考察相关项目、收集最新技术资料,组织专题专家会等方式,与设计单位共同完成设计关键要素的控制。在确定项目技术方案的同时,也同时确定成本控制目标。在委托设计中,采用限额设计的方式,在设计任务书中把包含成本控制内容的意图系统、明确地告知设计单位。图纸阶段性成果完成时,应及时组织图纸会审来控制设计质量和工程成本,从建筑、结构、机电设备等各专业设计以及工程、销售等多角度对设计方案进行可行性、合理性分析,并应经常性召开各专业、各参与方联席会议,高效而清楚地解决可能存在的问题。
主要节点控制目标:
(1)通过限额设计落实目标成本的要求:在满足设计质量的前提下,限制钢筋含量、砼含量、节点设计等对工程造价影响大的内容;在满足建筑效果的前提下,控制装饰用料和建筑材料对工程造价的影响。
(2)通过规范化的设计任务书和设计合同严格控制设计单位的设计质量:在项目前期即尽可能确定有关技术经济指标参数,防止因设计自身失误原因导致成本增加。
(3)通过规范化的设计评审流程来评价各重要设计节点的设计成果质量。
三. 结构设计管理流程
1. 与设计院沟通,灌输成本意识,签订限额设计合同;
2. 要求设计院分阶段提供本项目结构专业统一技术措施或结构设计技术条件; 3. 项目公司初步审查并提交设计管理部审核,提供修改及补充意见; 4. 与设计院进行沟通,达成一致;
5. 设计院进行桩基方案设计及上部结构方案布置,必要时要做多方案对比分析;
6. 项目公司审查并提交设计管理部审核并提出修改意见;
7. 与设计院方沟通,达成一致;
8. 设计院开始做样板单元的配筋设计,包括梁、板、柱、墙及基础; 9. 项目公司审查并提交设计管理部审核并提供修改意见;
10. 与设计院方沟通,达成一致;
11. 设计院按照双方确认的样板配筋图开展全面的施工图设计,并完成内部校审及会签;
12. 第三方审图公司及项目公司、集团公司相关部门审核,并提供修改意见; 13. 三方沟通,达成一致;
14. 正式盖章出图;
15. 召集建设、设计、施工、监理各方进行施工前图纸会审。
四. 结构阶段化设计管控的主要措施
1. 设计管理实行过程管理
(1)在每一阶段开始前,应向业主方提供该阶段的输入文件(包括计算模型文件),该阶段结束时,应向甲方提供该阶段的输出文件(包括计算模型文件)。文件交流应以书面材料(含传真、电邮、电子版模型)形式进行。
(2)每一阶段结果须经甲方审核通过。
(3)在阶段设计过程中,当出现未曾预料到的问题而导致诸如结构方案改变、成本上升等等时,应及时与甲方沟通,以确保问题能得到及时解决。
2. 阶段设计成果应包括以下内容
(1) 结构设计统一技术措施。
(2) 荷载取值,包括面层、墙体等恒活荷载。
(3) 建筑方案确定时,结构构件的布置草图及预估尺寸。
(4) 电算设计参数(Wmass.out文件前半部分)。
(5) 电算输入模板尺寸及荷载图形文件(面荷、线荷、点荷)。
(6) 电算宏观指标结果文件:Wmass.out,Wzq.out,Wdisp.out,柱轴压比图形
文件,柱底内力图形文件。
(7) 天然地基承载力取值及单桩承载力取值。
(8) 天然基础沉降计算。
(9) 计算模型文件电子档(含上部结构、基础及特殊构件计算等)。
3. 提交正式施工图前7天,必须提供全套白图(打印图纸)给业主方审核。
4. 对以上各阶段内容,设计单位应向业主方提供合理的进度计划,每一阶段内容完成时,应及时向业主方提供。
五. 设计审查主要内容
各阶段设计文件审查应包括下列主要内容:
1. 是否满足设计任务书的设计条件要求;
2. 是否符合《工程建设强制性标准》(2008版)要求;
3. 地基基础和主体结构的安全性、稳定性是否能达到相应要求;
4. 各阶段设计文件是否达到《建筑工程设计文件编制深度》(2008版)相应要求;
5. 各专业设计是否相互影响,是否存在错、漏、碰、缺,是否满足设计一致性要求;
6. 设计引用的规范、标准图集等是否为现行通用标准,是否符合国家及地方的相关要求;
7. 设计引用的地质条件、基坑支护、抗浮水位等是否符合勘察设计报告的内容要求。
8. 勘察设计单位和注册执业人员资质及其相关设计人员是否在施工图纸上加盖相应图章和签字(施工图文件)。
六. 方案设计及初步设计阶段控制要点
方案设计、初步设计是施工图设计的基础及依据,该阶段是整个工程成本的主要控制部分。做好方案及初步阶段设计,可有效达成设计成本及质量管理目标,节约后续设计工期。完善周到的方案及初步设计,还可减少后续设计变更,达到
节约成本、保证质量、控制工期的管理目标。另外,因在建筑方案确定的前提下,结构设计的合理与否成为工程项目质量与成本管理的重要因素。结构专业在方案及初步设计阶段的深入设计,也可有效保证同设计院的沟通协调,避免后续阶段发生较大的设计修改及设计人员的抵触情绪。
1. 方案及初步设计阶段的主要控制因素:
(1) 地区条件:包括基本风压、地质条件、抗震设防烈度、地方规范差异等。
(2) 建筑类型:包括建筑体型(平面凹入及凸出比例、长宽比、高宽比等)、
建筑高度、层数、层高、是否有拐角窗等。
(3) 结构方案:包括结构竖向构件是否上下贯通布置,是否设置转换层,立面
收缩或突出是否过大等。
(4) 地下室设计。
第一类影响因素是为地域差异的影响,于结构可调整压缩空间较小。在抗震设防区,抗震设防烈度确定后,结构类型和房屋建筑的高度就成为确定钢筋混凝土结构抗震等级的主要因素。第二类、第三类及第四类影响因素则有较大可调整空间。
2. 方案及初步设计审核要点:
(1) 对于建筑平面布置,宜保证在一个独立结构单元内,宜使结构平面形状简
单、规则、对称,并具有良好的整体性。并使结构抗侧力构件传力明确,刚度和承载力分布均匀。体型的规则性可有效保证结构成本的经济性。不应采用严重不规则的平面布置形式。
(2) 随着建筑高度的增加,风荷载明显加大,故高层建筑宜选用风作用效应较
小的平面形状。
(3) 建筑高度是为影响结构地震作用效应、抗震等级、机电设备配置的重要因
素,随着建筑高度的增加,建造成本亦会相应增加,一般情况下,于建筑高度60米、80米为阶段性高度临界点。另外,为避免进行结构超限工程抗震设防专项审查,建筑高度不宜超过抗震设计时高度超限的高层建筑结构的界限高度。
(4) 建筑结构要求合适高宽比、长宽比限值,一般情况下,高宽比宜控制在6
左右,并不宜大于7,可获得较为理想的结构刚度,节约建造成本。平面
长宽比、凹凸不规则应满足规范相关要求,避免平面不规则,避免结构超限审查,从而增加建造成本。
(5) 平面布局中,应注意尽量避免楼板局部不连续或楼板开大洞,楼面凹入或
开洞尺寸不宜大于楼面宽度的一半;楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%;在扣除凹入或开洞后,楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于5m,且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m。在高层建筑中,地下室顶板及屋面层楼板刚度应加强,普通地下室顶板厚度不宜小于160mm;地下室顶板作为上部结构嵌固端时,应避免在地下室顶板开大洞口,其楼板厚度不宜小于180mm;屋面板厚度不宜小于120mm。
(6) 注意建筑层数、层高的影响,一般高层住宅建筑中,层数宜设计成18层
(60米)、25层(80米)、32层(100米)的临界值,层高宜控制在2.9米以内,避免设计成3米以上,造成结构成本增加。
(7) 对于飘窗设计,尤其在高烈度地震区,应尽量避免设计成拐角窗,造成结
构薄弱部位,增加建造成本。
(8) 结构竖向构件应连续贯通布置,高层建筑的竖向体型宜规则、均匀,避免
有过大的外挑和内收。结构的侧向刚度宜下大上小,逐渐均匀变化,不应采用竖向布置严重不规则的结构。除顶层外,上部楼层局部收进的水平向尺寸不宜大于相邻下一层25%,当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时,水平外挑尺寸不宜大于该楼层水平尺寸的10%并不宜大于4m。
(9) 当考虑建筑底部大空间的需要而设置转换层或局部转换层时,在地面以上
的大空间层数,8度时不宜超过3层,7度时不宜超过5层,6度时其层数可适当增加。转换层楼板厚度不宜小于180mm,与转换层相邻楼层的楼板也应适当加强。
(10)抗震设计时,高层框架结构不宜采用单跨框架。
(11)高层建筑宜设地下室,地下室设计应结合地区人防要求进行设计。考虑平、
战结合,合理布置柱网,一般情况下,经济柱网宜按跨度8-8.5米控制。地下室层高应控制梁下高度2.8米(净高2.2米),一般非人防设计3.4~3.6米,人防设计层高3.6~3.8米。另外,地下室顶板可采用平板式无梁楼盖结构,层高可控制为3.3米。
(12)地下室覆土一般按不超过1.2m考虑,确实需要种大树,可采用局部堆土
方式。
(13)方案或初步设计时,景观设计应提出设计条件,并达到一定设计深度要求
(如确定景观游泳池、假山、喷泉、建筑小品、大树的位置等),避免后续结构设计荷载不能满足景观设计的要求。
(14)基础选型与设计时,应结合周边环境、场地及地质条件、施工工艺、工期、
材料供应等情况综合考虑,必要时应提供多方案比选。
七. 施工图阶段设计审查要点
八. 施工现场工作要点
1. 施工现场主要工作内容
(1) 组织设计交底与图纸会审;
(2) 地基验槽;
(3) 基础结构验收;
(4) 主体结构及主要隐蔽工程验收;
(5) 施工中工程变更审核;
(6) 竣工验收;
(7) 工程文件立卷及移交;
(8) 参加必要的建设单位、监理单位、施工单位工程例会;
(9) 施工质量事故上报及处理;
(10) 其他工程问题处理;
2. 施工现场工作主要依据
(1) 设计施工图;
(2) 现行国家及地方设计规范;
(3) 现行国家及地方施工验收规范;
(4) 国家及地方相关法律法规;
(5) 工程招标文件及投标文件;
(6) 工程变更通知单和工程洽商函;
(7) 工地会议纪要;
(8) 工程施工质量技术资料;
(9) 其他相关资料。
3. 设计交底与图纸会审要点
(1) 正式会审交底前,确保施工图纸提前发给各参与方(主要指施工、监理单
位),确保给参加会审人员充足的阅图时间;
(2) 阅图期间,参加会审的有关各方应认真阅图,收集阅图中发现的问题,随
时与设计单位沟通,以便设计人员早做准备;
(3) 审查施工图纸是否经过设计单位各级人员签署,是否通过施工图审查机构
审查,施工图审查机构的意见是否已落实整改;
(4) 审查设计图纸与说明书是否齐全、明确,坐标、标高、尺寸、管线、道路
等交叉连接是否相符;图纸内容、表达深度是否满足施工需要;设计中所列各种标准图册的引用是否符合地方习惯及标准;
(5) 施工图与设备、原材料或特殊材料的技术要求是否一致;主要材料来源是
否有保证;采用的新技术、新材料、新工艺、新设备等是否经过评审鉴定;在施工技术、机具和物资供应上有无困难;
(6) 土建结构布置与设计是否合理,是否与工程地质条件及现场环境紧密结
合,是否符合抗震设计要求;
(7) 各专业之间、平立剖面之间、总图与分图之间有无错、漏、碰、缺,总体
尺寸与分体尺寸之间是否吻合;
(8) 建筑图与结构图平面尺寸及标高是否一致,表示方法是否清楚;预埋件、
预留孔洞等设置是否正确;钢筋明细表及钢筋构造图是否表示清楚;混凝土及钢构件节点图是否齐全、明确;
(9) 设备布置及构建尺寸能否满足其运输及吊装要求;预制构件、设备组件及
现场加工要求是否符合现场施工能力;
(10) 设计是否满足建筑检修、维护的合理需要及安全、环境卫生的保证要求;
(11) 建筑与结构是否存在不能施工或不便施工的技术问题,或可能导致质量、
安全及工程费用增加等问题;图纸内容深度和范围能否满足施工需要;
(12) 防火、消防设计是否满足有关规程要求。
4. 现场图纸审查主要内容
(1) 图纸目录。核对图纸目录及编号,核对所选用的标准图或重复利用图,核
对图纸签名及盖章,施工图纸应具备施工图审查机构审查图章及设计院、主要设计人出图章。
(2) 设计说明。每一单项工程应编写一分设计说明,多子项工程可编写统一的
设计说明。应注意:
1)设计±0.000标高所对应的绝对标高,结构标高与建筑标高及或设备标高是否统一;
2)图纸中标高的单位、尺寸的单位,并核对与建筑是否一致,各分项工程是否一致;
3)地基基础设计等级,地基概况、对不良地基的处理措施及有关技术要求;
4)所选用结构材料的品种、规格、型号、性能、强度等级、受力钢筋保护层厚度、钢筋锚固长度、搭接长度、接长方法、预应力构件的锚具种类、型号、预留孔做法、施工制作要求、锚具防腐措施等,并对某些构件或部位提出特殊要求;
5)对水池、地下室等有抗渗要求的混凝土应说明抗渗等级,需作试漏的提出具体要求;
6)说明所采用的通用做法和标准构件图集,如有特殊构件需作结构性能检验时,应说明检验的方法和要求;
7)施工中应遵循的施工规范和注意事项,如后浇带设置、封闭方法与时间,高楼与裙房施工先后顺序,各部位回填土质量要求,转换层、挑梁等构件的施工支撑要求,沉降观测要求等。
(3) 基础平面图,应注意以下内容:
1)基础外轮廓线与基础梁的位置、尺寸、底标高与定位尺寸,基础与基础梁的编号,基础底标高不同时的放坡示意;
2)地坑和已定设备基础的平面位置、尺寸、标高,无地下室时±0.000标高以下的预留孔与埋件的位置、尺寸、标高等;
3)沉降观测点的布置及要求;
4)对于桩基,应查看桩位平面位置及桩承台平面尺寸,桩的入土深度、沉桩的施工要求、试桩要求和桩基检测要求,注明单桩的允许极限承载力
值;
5)对于复合地基,应由有资质的地基基础公司按建筑结构设计要求进行设计。施工。应明确复合地基处理范围、深度,承载力特征值及压缩模量等参数和检测要求;
6)应明确基底或桩端进入的土层及深度,基底及基槽回填土的处理措施与要求,地基的承载能力,以及对施工的有关要求等。
(4) 基础详图
1)刚性基础:应明确基础剖面、大放脚、基础圈梁、防潮层,基础尺寸、标高及定位尺寸等;
2)扩展基础(柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础):应绘出平、剖面及配筋,标注总、分尺寸、标高及定位尺寸、基础垫层等;
3)桩基:应包含承台梁剖面或承台板平、剖面、配筋、标注总、分尺寸、标高及定位尺寸、垫层,桩构造详图及桩与承台连接构造详图;
4)筏基、箱基:应标出承重墙、柱的位置,如有后浇带时应表示其平面位置及构造详图,钢筋混凝土墙的平、剖面及其配筋,预留孔洞、预埋件布置等;
5)附注说明:基础材料的品种、规格、性能、强度等级、抗渗等级、垫层材料、杯口填充材料、钢筋保护层厚度及其它对施工方的要求等。
(5) 结构平面图
1)定位轴线应与建筑图一致,轴线关系表示清楚,并核对及梁、柱、墙、抗震构造柱等定位尺寸,并注明其编号和楼层结构标高;
2)现浇板应注明板号、板厚、板面标高、配筋,标高或板厚变化处应绘局部剖面,有预留孔、埋件等应标示规格与位置及洞边加强措施;
3)有圈梁时应注明位置、编号、标高;有预制板应注明预制板的跨度方向、板号、数量及板底标高,预留洞大小及位置,预制梁、洞口过梁的位置、型号、梁底标高等;
4)电梯间应标示预留洞大小与位置、板面标高、及吊钩平面位置与详图;应核对设备尺寸及厂家二次设计与结构图是否一致;
5)屋面结构平面布置图应与楼层平面图同,当结构找坡时应标注屋面板坡
度、坡向、起终点处板面标高;当屋面上有留洞或其它设施时,应注明其位置、尺寸及或详图;抗震设防时应注明女儿墙构造柱的位置、编号及详图;
6)对于结构平面图中选用的标准图中的详图时,应注明详图索引号;
7)对于现浇或预制钢筋混凝土构件,还应补充构件详图,应明确:纵、横剖面,轴线关系、定位尺寸、标高及配筋情况,梁和板的支承情况,预应力混凝土中预应力筋的定位尺寸等;
(6) 其它图纸
1)楼梯图:应清楚表示每层楼梯结构平面布置及整体剖面图,注明尺寸、构件代号、标高;梯梁、梯柱、梯板详图(可按列表法表示);
2)预埋件:应明确其平面、侧面位置,注明尺寸、钢材和锚固件的规格、型号、性能、焊接要求等,必要时应说明检验要求;
3)特种结构和构筑物:如水池、水箱、烟道、室外管架、挡土墙、有特殊要求的设备基础等,均应绘制详图,应明确平面、特征部位剖面及配筋,注明轴线关系、尺寸、标高、材料品种和规格、性能等;
4)建筑幕墙:一般由有资质的幕墙公司按建筑要求进行专项设计,应审查幕墙与主体结构连接的安全性、合理性和可实施性,核对幕墙构件平面布置图,图中标注墙面材料、竖向和水平龙骨(或钢索)材料的品种、材质、规格,核对墙材与龙骨、各向龙骨间的安装、连接构造详图,主龙骨与主体结构连接的构造详图及连接件的品种、材质、规格等。
(7) 钢结构:钢结构施工图一般分钢结构设计施工图和钢结构制作详图两类,
钢结构设计施工图一般由具有相应设计资质的设计单位完成,其内容和深度应满足编制钢结构制作详图设计的要求。钢结构制作详图一般由具有钢结构专项设计资质级别的加工制作单位完成,也可由具有该项设计资质级别的设计单位或其它单位来完成。
1)设计总说明:应着重明确钢结构结构类型,钢材牌号和质量等级及所对应的产品标准,焊接方法及材料,螺栓种类、性能等级及各类螺栓对应的产品标准,焊钉种类及对应的产品标准,焊缝质量等级及焊缝质量检查要求,钢结构的制作及安装要求,防火防锈的涂装要求以及对应的标
准(包括各类构件所要求的耐火极限、防火涂料类型及产品要求、防腐年限、防腐底漆种类、漆膜最小厚度以及定期维护要求等),钢结构主体与围护结构的连接要求等;
2)基础详图:应表达钢柱与下部混凝土构件的连接构造详图;
3)结构构件平面(各楼层及屋面层)布置图:应注明轴线关系、标高、构件定位尺寸及编号、节点详图及索引号等;
4)构件详图:应注明构件尺寸、钢材型号、规格、加劲肋做法、焊条型号、焊接方法、焊缝长度和厚度,连接节点详图,施工安装要求等。