[分享]结构工程师如何“画图”杂谈(八)

发表于2020-06-24     170人浏览     2人跟帖     总热度:404  

结构工程师如何“画图”杂谈(八)

转自公众号:土木吧
作者:王锁军
北京蓝图工程设计限公司 

                                   
结构工程师如何“画图”杂谈(八)_1

写了这么多期的杂谈,我相信大家对文中很多观点是认同的,唯一的是我反复唠叨的把竖向构件(墙柱)和楼板等模板标注尽量合在一起,反对的多赞同的少。有的读者说:完全是胡扯,都什么年代了,现在大部分计算软件都是自动成图,后期设计师稍微微调就好了,把图纸合在一起有必要吗?设计人员的水平提高不是靠合并画图。
     即使正规出版物也已经把墙柱部分单独出图了,说明墙柱单独出图已经是通常的作法了,但我还是要把自己的观点抛出来,至少会让那些愿意追求卓越的人能听到另外一种与众不同的声音。
前几期的杂谈已经基本上把混凝土结构模板图制图谈完了。实际上很多具体的、复杂的结构模板画法很难笼统的描述,只能在实践中去具体问题具体分析。
    
      一:相同部分重复绘制的讨论
有过手绘经历的人都知道,包括建筑施工图对复杂但重复的部分都会采用简化画法,如住宅组合单元建筑平面图绘制时,一般平面图分单元类型编号,只画同一单元类型详细布置,其它只绘制主要墙体布置甚至只是外轮廓和轴线,标上单元编号即可。但并不是所有相同的部分都能采用简化绘制,比如建筑外立面还是要画全,只是有时只画出窗洞而不画窗细部罢了。简化画法主要是因为手工绘制如果全部画出详细布置太花时间,所以在不影响读图和美观效果时尽量简化。手绘时代的建筑施工图简化的原则是:在不影响看图和建筑美观、完整的原则下,能简化尽量简化
    CAD制图为了完整,我们可以毫不费力的把相同的部分都绘制出来。大量的住宅建筑标准平面绘制如下:

结构工程师如何“画图”杂谈(八)_2

    我相信读图人只需看其中的一个户型,对其它相同的内容看下编号就OK了,没人会仔细看这些相同的部分,这样即使图纸看起来完整,又不会使读图人重复看相同的东西。

不知道别人什么感觉,我看建筑图还是喜欢过去那种户型平面简化的图纸,不像现在的建筑的图看起来密密麻麻的,其实都一样。我是结构师,评价建筑师画图方法有越俎代庖之嫌,还是回到结构施工图上来。
    结构图不同于建筑图,即使完全一样的建筑标准层和楼层户型,其结构构件尺寸和配筋也可能差别很大,所以施工时图纸上任何构件的结构信息都必须看到,来按图施工。作为绘图人来说很容易实现复制,但对审核人、读图人来说,同样的部分需要读图多次,对造价工程师来说就不是AXN,而是A+A+A+...一直到N次,直到最后才会恍然大悟这众多的A其实是相同的A,造成了不必要的重复工作量。
其实相同构件重复标注对制图人也没有好处,只是看着图纸满满的有点成就感而已。有问题改图时需要改多次,漏改是难以避免的,如下图(左右绝大多数是对称的):

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     CAD时我们可以全部的复制出来以给人完整的平面,但对相同构件的重复标注(包括定位、构件尺寸及配筋)就给自己和看图人带来了很多的麻烦。当我提出比如相同框架柱、独基等不应该重复标注时,有人辩解是为了看图人的方便,那为什么梁的平整法怎不把相同的梁钢筋都标注出来呢?
我前面已谈过的重复标注的问题是CAD时代绘图的一个大问题,已经形成愈演愈烈之势。我经常说的画图也要学会“减法”也是这个道理,拷贝过来的东西很多是多余的线条和标注,要删掉。
     笼统的说不要重复标注和学会做“减法”可能对新入行的年轻人印象不深,现对绘图容易发生的上述情况做个归类和例举:
  1) 同一层平面中,如果是对称结构,构件画全只标注半边即可(手绘时代可以图纸只画半边)。如果大部分对称,个别部位不同,可以只标注不同的部位,但文字说明应注明:除特殊标注外,其余均按对称轴对称。见下图:

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   2)对和其它楼如标准层基本相同仅局部不同的结构层,可不标注与标准楼层相同的构件,仅标注不同的部分,但必须在明显部位(比如图名下方)文字注明:除标注部分外其余均同xx楼层。
     我审过一个小伙子的图纸,五层混凝土框架,结构每层三张图共15张结构平面,我花了很长时间才发现其实四层结构(除屋面外)基本相同,仅仅局部因建筑为了降板或开小洞增加了根次梁。我开玩笑的和他说,你这是在考眼力,让我做找不同的游戏呀!我建议他把二层结构(无地下室,无首层结构)画完整,其它楼层只标注局部不同的部位即可,甚至用局部引出的办法(见下图红色部分),一张图就基本表达原来的四张图,见下面的示意图:

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    我做的北京CBD的世贸国际公寓30层,仅3个结构标准层相同(墙厚不同),但建筑师为了立面的凸凹,几乎每层的阳台悬挑长度和形状都不同,但并不影响外墙以内的楼板配筋,所以我单独画了几张外墙阳台,外墙内部均截断,几张图表达清楚了十几个不同阳台的楼层,就是运用的这种方法。
    
    3:重要的事说三遍,对重复的构件只标注一处并编号,其它只标注编号,对轴线居中时无需标注定位尺寸和配筋信息。比如基础、柱、桩、地脚螺栓等。这种重复标注已经成为司空见惯了,应该扭转。见下图:


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    4:对一些有规律重复且特殊的构件比如空调板、挑板、基础反柱帽等,在不会引起读图人误解的情况下,构件无需编号,可只标注一处并文字写上“余同”即可。
    
    5:对一些联排住宅的单元结构相同时画清楚一个单元其它单元无需标注,但要注意对边单元的边墙的楼板配筋和单元连接部位的配筋要根据情况表达出来。
 
  二:筏板基础的画法和标注
筏板基础模板可以看做楼板的镜像画法,比如基础梁变成了实线。但筏板基础与楼板镜像不同的是,基础底板下面是土体,造成制图上与楼板很多不同的特点。
   1)带柱帽的平板基础及独立基础加防水板

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柱帽和基础相同时,请勿重复标注。
   
   2)基坑和电梯坑的画法和标注
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 基坑注意平面图中必须标注坑底标高,很多人漏标让读图人到剖面图中去找是错误的。带侧壁的基坑或电梯基坑的标注,应首先标注坑的定位(建筑或工艺条件的直接相应放在第一位,不能让核对人用计算器去算),然后再分尺寸标注坑壁的尺寸(结构自家的事情,放在第二位),红字标注方法不妥。
 
   3)墙洞口暗梁、明梁
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墙洞口处梁的有暗梁和明梁,明梁的断面比板厚大,但有时梁不允许高出板面,故需要下沉画法和暗梁没有区别,需要剖面详图表达出来。
    谈到洞口暗梁,不得不说下暗梁的设计概念。很多人把洞口暗梁当成构造配筋。实际暗梁的高度和板相同仅仅多配置了纵向钢筋和箍筋。我们一般进行简化计算时,说板支撑于梁或次梁支撑于主梁上,是说支座构件的线刚度至少大于被支撑构件的4倍,但暗梁的断面和板相同,钢筋的E值虽然比混凝土大,但贡献的EI毕竟有限,所以比如对于单向的基础板来说,洞口的跨度不得大于板跨度的四份之一,否则板按支撑于暗梁的计算就不安全了。
    我们委托过一家设计院的一个住宅项目,一个很有经验的中年结构师做的基础筏板很薄,他很自信的解释说按基础板支撑于每个房间四周墙体和暗梁,计算冲切、抗剪、受弯没有问题。我问他,有的洞口很大甚至超过了3米,暗梁的刚度够不够。他楞了好一会儿说:“哎呀!忽略这个问题了,用墙和暗梁把复杂的板分割成规矩的板块进行手算确定的板厚度,看来有问题支座刚度不足板计算偏于不安全,我赶紧回去用有限元计算板的厚度和配筋”。我说:“没有必要,你的设计思路很好,有限元虽然可以计算出复杂板的受力和配筋,但对基础来说这样所谓的准确反而不好,不如用梁分开用简单的手算去解决,概念更清楚。梁不能上翻,我们可以下沉增大梁断面,板也不用加厚了,岂不简单”。
梁断面下沉必须用剖面表达,不能简单的用配筋标注的方法来表达,避免出现理解错误,见下图:


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   从该剖面图也可以看出,基坑、基础梁、或柱周基础板加厚下沉都要放坡。如果严格从视图的角度,放坡线也应该画出来,上面的加厚筏板(独基加防水板)、基坑等平面画法实际进行了简化,准确的画法应该如下:

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    我在南方打工时的一个同事,要把基础放坡线画出来的,基础看起来很多的虚线密密麻麻挤在了一起。他是一个非常严谨的人,从这一点就会看出他的图不可能出现实线虚线不分的的视图错误。我是反对这种画法的,实际上现在也没人这样画了,因为放坡是下沉基础通常的做法,我们只要在剖面图上标注放坡是45度还是60度就可以了,也就是说,如果不会出现读图人理解的偏差我们就可以尽量的简化,而不一定必须按照视图来画。
 
    4)独立基础加防水板
     这种基础结构形式需要的结构概念很多。2000年我看到一本结构专业书介绍感觉很好的结构形式就在北京CBD的温莎大道裙房地下车库设计时采用了,两三年后北京院的技措才推出了这种基础形式。基础平面见下图:

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  基础结构平面没什么复杂的,附上剖面很容易交代清楚,但独基附近的积水坑让我犹豫了很长时间,感觉如果不把该局部剖面交代清楚,施工队很难施工,于是剖面就成了这个样子:

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注:省略了垫层,软垫和基础之间设置混凝土垫层和防水层。
     
独基加防水板的计算需要考虑的因素非常多,当时这种结构应用还刚刚开始没有多少参考资料,书本上也只是一个方案介绍没有具体的计算。我运用自己对结构概念的理解来进行设计,比如埋深三层的地基能否进行修正,修正多少?人防底板的荷载如何考虑(规范并没有架空基础底板的人防荷载取值),防水板正向、反向计算等等。但百密仍有一疏,防水板水浮力对独基边缘处的线荷载就在计算中未考虑,这是我在读到朱丙寅总的书才意识到的,幸运的是结构设计的最不利工况不一定发生或即使发生结构仍有一定的安全系数。
刚完成这个项目,我参加高职评审的面试环节,评委的一个题目是简述人防几种构件和设计中注意的问题。说到防水板的人防荷载时,我讲述了人防底板荷载取值的原理以及和架空防水板的不同,我如何考虑的。评委们估计从来也没思考过这个问题,居然和我讨论起来了,等讨论完了,面试时间也到了,也没法问别的问题了,后来高工全票通过。我讲这个故事是想说,结构工程师不是你知道多少规范的条文,而是应该学会思考也愿意思考。评委们大概也知道对这个问题能深入思考的人,其它的一般的设计概念也无需再问了。
    这个项目独基加防水板的计算还不是大问题,让我头疼的是很多基坑、电梯、一些设备基础,让我在画图时左右为难,本来一般筏板基础无需剖面,但有了架空后非常担心施工单位无法理解图纸的内涵施工错误,软垫做进了独基范围影响基础受力面积,超出独基投影范围,担心地基土把防水板顶裂了。只好增加了满满的四五张的A1的剖面详图。这几个剖面整整画了两天还得加班,就这样施工单位还是有不少困惑,反复交底才得以明白,有时把我自己都糊涂了。我不知道现在在的大量这种独基加防水板的图纸是怎样表达的。也许是我多虑了?
那时候还没有图集和技措,我参考书上的说法软垫层用的是干陶粒,施工单位抱怨说,走在上面噗噗的都踩翻了,无法打垫层。我们商量拌上少量的水泥砂浆才勉强可以干活了,但陶粒有了强度是否能满足设计的假定呢,是一笔糊涂账呀。
我后来总结设计以及制图、施工的一些问题,感觉虽然从理论上是一种不错的基础形式,但实践中未必。本来目的为减小沉降差、节约材料,但地基无法修正和防水板正向荷载的增加,和反向基础边缘的线荷载的不利导致了硕大无比的独基,节约材料和减小沉降差的目的并没达到,所以我以后尽量不再采用这种基础结构形式了。
    
    5)桩基承台加防水板
这种结构一般是有地下室的但无需做基础筏板的桩承台结构。防水板同时起到拉梁和防水的作用。很多人在做这种结构形式时,简单的画出桩承台平面,再附加一个防水板的配筋剖面,这样不妥。虽然从结构上防水板和筏板受力不同,但从制图上应该没什么区别,建议还是按独基加防水板的画法。如果不设软垫层(实际大部分情况无需设置),剖面关系并不复杂,除了承台侧壁用直模或砖胎膜外其它和一般的筏板并无不同,见下图:


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   注:上图中桩、承台、防水板(或承台拉梁)、柱(墙)等构件需要画在一起并可以同时标注,对于简单的项目好无疑问是比较简洁高效的画法,对于非常复杂的再考虑分开。
  
   6)坡地建筑的基础画法
山地地形会造成基础往往不在一个标高或有的地下局部楼层和局部基础基本在一个标高上,示意图如下:


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这种情况建议按图中剖面把标高相近的楼板和基础模板绘制在一起,分开绘制不妥。图名可以为:地下二层楼板(1轴~10轴)及基础模板(10~15轴)平面图。地下室楼板和相邻基础的分割是挡土墙,这样画的好处是能够很完整的表达出楼板、基础以及挡土墙之间的关系,比如基础梁或防水板与楼面梁、板的连接等,也容易使人理解坡地建筑的空间标高关系。
制图和结构受力不一样,受力分析需要进行力学模型的简化,需要对构件进行分类分析,而制图基本的原则就是视图和标注,所以准确的表达这种完整的几何关系是首要的。
    
三:屋面的画法
      1)平屋面
屋面不同于一般楼层的地方主要有:
大部分柱子不向上延伸,所以柱子应为虚线,画成实线的人非常多,甚至很多人还要涂灰,错误。
局部上升的柱子、墙及梁上起柱要涂灰。
混凝土女儿墙的厚度,其顶部标高要标注,用于装饰的女儿墙和其它装饰构件要表达清楚。
人孔及侧壁的表达类似基础带侧壁的基坑表达和标注。
屋顶模板示意如下:


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屋面板下的梁或墙都是虚线,无法用平面区分开来。我见过一个很优秀的小伙子画图把下面是墙的虚线用混凝土符号填充,然后文字加注说填充混凝土符号者下为剪力墙,貌似表达很完善,实际没有必要,因为下层的结构平面中一定已经表达出混凝土墙的位置了,对于屋面板的模板而言,就无需表达了,如一定表达,也应该按制图规范采用原位剖面的方法把梁和墙区分开来,除非特殊情况(比如人防墙和普通墙体的区别),不应自创填充表达。
   2)坡屋面
坡屋面模板平面要把屋面的各种斜板相交线的定位和标高表达标注清楚,为了防线一般标注脊线定位和标高;轴线处的板的标高等。平面图上应画出老虎窗的平面定位、脊线的标高、坡度等。大部分情况下需要补充整体剖面或原位剖面来表达。
坡屋面的模板比较复杂,但手头没有好的案例,只好忽略图示。
   
   四:随想
杂谈已经写到(八)了,零零碎碎萝莉啰索令人厌烦,但觉的要探讨工程师如何画图,也只能采用杂谈这种方式。
工程设计包括制图不是什么理论,而是实践技能。我们假设一个人读完了大学甚至博士毕业了,读懂了所有的设计规范和制图标准,第一次做具体项目,没有老工程师的指导,甚至连一个门卫房也可能设计不了。对刚入门的年轻人来说,传统的师傅言传深身教甚至手把手带徒弟的方式是仍是最有效的方式,这是这个行业的特点所决定的。
    一个设计院的院长朋友自豪的给我说,他们方案汇报已经开始采用虚拟的三维可视技术了,但我却深深为这种技术的发展感到担忧。传统的手绘时代的“慢”节奏是和人脑的思维方式相适应的,没有几万年的进化,人脑的思维形式可能永远也跟不上现代计算机技术的“快”。建筑设计这种复杂的空间关系(尤其是甲方要求的反复修改)根本解决办法还是建立在人脑的全面模糊判断、宏观思维及细节的把握上。目前的现实是我们的肉脑又要努力的跟上这种机器的快节奏和精确性,这就是设计师越来越累的根源之一。
    工程BIM设计技术(不包括施工BIM应用)是大量的全专业的信息的准确、精细化的组合,大大方便施工及业主等BIM模型使用者。但这些信息的获取、组装根本上还是靠人脑,而不是像一般行业的自动获取大数据。人脑的局限和高技术的矛盾越来越大,结果就是高技术外衣下的粗糙的设计和人脑的无限疲惫。这是我们设计行业的哲学Big  question,需要我们认真的思考,设计今后的出路在那里?我的这些杂谈虽然离新技术越来越远,但我们有时还是需要停下来回头看一看我们出发时的路,即不忘初心。我始终企图告诉年轻人的是不仅仅看起来让人赏心悦目的图纸,也是一种快捷的高效率的能及时发现问题、方便修改的传统的制图方法。虽然不能解决来自甲方的含钢量和反复修改的压力,但至少可以提高一点点效率。
我已经十多年很少画图了,有些想法也许已经过时了,也很难体会到一线工程师的工作压力,所以我的杂谈有站着说话不腰疼之嫌。就像设计院调侃审图机构的一样,天天的就只知道搬规范,然后和恨不得长出三头六臂来应付甲方的设计师在那儿一副老先生式的谈对规范的理解,有点不在一个频道上。但审图的职责就是搬规范呀!我的职责不是看别人图纸的毛病,写文章是个人对当下很多图纸问题的一些感受。有人读了的文章尊称我是师傅,也有人说是胡扯,其实都无所谓,文中的观点如果对大家有所帮助,我会很高兴的,即使有什么不对的地方,也不会给设计人工作造成什么障碍。
我在蓝图担任民用建筑设计所长有十多年,对刚毕业的年轻人我在制图方面会给予指导和严格的要求,希望他们快速的成长。对工作若干年的,我基本不再会提出我文中谈的这些制图问题,以免给他们带来压力。但我发在土木吧的文章我还是希望他们能看到,通过这种方式把我认为正确的理念传递给大家,他们认为错误的说法也可以一笑而过。
感谢土木吧这个平台,很多读者的留言给我很大的鼓励,有些不同的观点也会修正我的认识,这是我让我持续写下去的动力源泉。 
 
                                       2020年6月23日

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 发表于2020-06-24   |  只看该作者      

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结构工程师如何“画图”杂谈(八)

 发表于2020-07-04   |  只看该作者       筑龙币+10

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赞同的都知道布局出图的好处,不懂得就别起哄了

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