1.2 土木工程施工图设计
土木工程施工图设计主要包括建筑施工图和结构施工图设计。
施工图是施工图阶段完成的图纸,主要用途是指导施工,并作为竣工验收的依据。建筑施工图是表述建筑物功能房间布置、平面及竖向交通组织、外观造型、内外装修等;结构施工图是表述建筑物中结构构件的布置、构件材料的选用、构件选型及构件做法等。在施工图设计阶段,建筑施工图和结构施工图同属施工图范畴。结构施工图与建筑施工图的区别主要在于两者表达的内容、表达的角度各有侧重,是有机整体,缺一不可。
1.2.1 建筑施工图设计
1.2.1.1 建筑施工图设计的内容及设计要求
建筑施工图简称“建施”。一个工程的建筑施工图要按内容的主次关系依次编排成册,通常以建筑施工图的简称加图纸的顺序号作为建筑施工图的图号,如建施-1、建施-2……(不同地区、不同设计单位的叫法不尽相同)。一套完整的建筑施工图包括以下主要内容。
①图纸首页:它包括图纸目录、设计说明、经济技术指标以及选用的标准图集列表等。
②建筑总平面图:它反映建筑物的规划位置、用地环境。
③建筑平面图:它反映建筑物某层的平面形状、布局。
④建筑立面图:它反映建筑物的外部形状。
⑤建筑剖面图:它反映建筑物内部的竖向布置。
⑥建筑详图:它反映建筑局部的工程做法。
建筑施工图设计主要有下列要求。
①建筑施工图设计应当以初步设计方案为基础,以扩充设计方案为依据,保持原方案建筑风格。
②在建筑装修标准和建筑构造处理上除满足行业规范外,还应满足建设单位对材料供应、施工技术、设备选型、工程造价等技术与经济指标的要求。
③建筑施工图设计文件的编制和深度要求:遵守中华人民共和国住房和城乡建设部颁发的《建筑工程设计文件编制深度规定》(2008年版)及《民用建筑工程建筑施工图设计深度图样》。
1.2.1.2 建筑施工图的作用
建筑设计方案一旦被批准,即可进入建筑施工图设计阶段,其设计质量的好坏将直接关系到建设单位的投资效益、建筑空间使用的舒适性、管理的方便与安全、建筑环境的优劣、建筑物使用寿命的长短等。因此,建筑施工图设计对于建造一个好的建筑空间环境有着重要的作用。
(1)完善建筑方案设计
建筑设计就其设计程序而言划分成若干阶段,各个阶段的设计任务、目标以及设计手段和方法均有所不同。其中,方案设计是整个建筑设计链中的第一环,它所关注的问题是依据设计条件寻找一个最佳的构思方案。其特点是抓大放小,着重解决方案性问题,而不必拘泥于对细部的考虑。但建筑设计的最终目的是要获得一项优秀的工程,这就不能不考虑方案如何能成为现实,这就需要把方案设计阶段未曾考虑的细枝末节按照使用要求、艺术要求逐一解决。
一般来说,建筑设计方案进入施工图设计阶段后,建筑师所要做的设计和深化完善工作包括以下3个方面。
①调整平面关系。在施工图设计阶段就要在设计方案的基础上,建筑师不但要推敲一个个房间与左邻右舍的功能关系,而且要弥补设计方案中可能遗漏的使用房间。其次,要对每一个房间的结构进行仔细推敲,这种推敲有可能影响到设计方案原来的布局,有可能寻找到一个更优秀的方案。更多的时候是对建筑设计方案各个房间的补缺、完善、责任工作,从而为施工图设计奠定基础。
②推敲形式构成
a.方案设计中对形式考虑的许多情况是通过立面图来表达的,而且往往仅关注大的形式效果,即使有一些关于建筑形式表达的效果图,也不是作为设计研究的手段。这就带来极大的片面效果,甚至误导。
b.方案立面图上每一根线条是不是都要做出来,或者都能做出来?不尽然。正如平面关系在方案设计中是“抓大放小”,同样,立面形式在方案设计中也是注重总体把握,不可能推敲到每一个细部。
c.整合室内设计要素。建筑师在方案设计时很少有时间和精力去关注建成后的室内效果,这是可以理解的。但是,施工图设计就不一样了,它考虑的问题要比方案设计细致和深入得多,比如家具布置与卫生洁具布置等许多细节问题应该在施工图设计阶段尽量解决。只有通过建筑师在施工图设计中的精心推敲,才可以把设计做得更深入细致。
(2) 协调各专业之间的设计矛盾
任何一个建筑设计都需要其他专业的设计与之相配合,才能使施工图设计成为完整意义上的设计。尽管一般建筑的技术设计并不复杂,但是,这种协调达到何种默契程度将直接关系到工程施工进展是否顺利以及竣工后使用是否满意。因此,在施工图设计阶段各专业密切配合是至关重要的。
在方案设计阶段,建筑师往往只关注建筑设计,对于结构专业也只能从造型上提出方案,对于给排水专业最多也只能做到卫生间上下层尽可能对齐,而对于电气专业几乎考虑不到。这并不奇怪。因为,不能要求建筑师将设计程序后一阶段的任务提前进行仔细认真的研究。毕竟方案设计阶段的主要矛盾是方案性问题,只要不出现明显技术性错误,方案总可以在施工图设计阶段加以完善的。事实上,施工图设计阶段的再创作对于方案的完善是相当重要的。
当结构工程师认为方案有结构缺点时,建筑师应认真听取,在不影响使用和美观的情况下,要为结构设计的合理性和经济性考虑,尽可能使方案完善合理。电气设计、给排水设计有时也会对建筑施工图设计提出要求,也会影响建筑施工图设计。
总之,施工图设计是各工种之间互动的过程,在这个过程中建筑师娴熟的施工图设计能力对于抉择方案是相当重要的。
(3)为施工准备齐全的设计文件
施工图纸是作为施工的必要设计文件。有了施工图纸,施工单位才能编制施工预算、安排施工进度、备料进场;才能依据施工图纸放线挖槽;才能按施工程序逐项完成主体结构、水电安装、内外装修,直至室外工程等。施工过程中的每一步骤无一不是在施工图纸的规定下完成的,任何违背施工图设计的施工作业轻则使建筑设计方案被篡改,甚至面目全非;重则造成返工而使施工单位遭受经济损失和延误工期,最终导致建设方利益受损,当出现严重后果时,甚至要承担法律责任。因此,施工图纸应视为法律文件,是一项工程实施的准则。
一个建筑项目质量的好坏很大程度上取决于施工图纸的设计质量。当然,施工图纸不可能绝对地解决一切施工中的问题,总会出现一些小错误或者遗漏问题,这些问题在施工中迟早会暴露出来。一旦施工过程中发现图纸的问题,建筑师应立即赴现场进行处理。因此,施工图设计并不是交付了图纸就算完成任务,实际上它要贯穿整个建造过程。总之,施工图纸达到何种深度直接关系到整个施工过程的开展和最终工程质量的好坏。
1.2.1.3 建筑施工图设计的原则
(1) 坚持设计规范的原则
设计规范是建筑设计的准则,每一类建筑设计都有其特殊的设计要求,这在建筑设计规范中都有明确规定,特别是与施工图设计有关的“防火与疏散”、“建筑构造”等章节对各个细部处理都做了明确规定,这些都是必须严格执行的,不能因为主观的原因而违背规范原则。针对不同地区的气候条件和文化背景,各省市还制订了一些地方法令和法规,如层高的限制、屋顶的形式、色彩的选择等规定,同样要认真执行。
(2)再创作的原则
建筑施工图设计不是将设计方案机械地变成施工图纸,在这个过程中仍然有再创作的问题,包括完善平面设计和完善空间形式。
(3)为使用者服务的原则
建筑设计是一种创作行为,其目的是为人服务和以人为本的。因此,人性化的设计是对使用者的最好尊重,建筑师的设计作品应考虑不同的使用对象,根据人体工程学原理和环境心理学原理来设计细部构造和确定细部尺寸。
(4)为施工着想的原则
建筑师的设计作品总希望能不走样地成为现实,这需要两个条件,一是精心设计,二是精心施工,而且两者要密切配合。
1.2.1.4 建筑施工图设计的程序
建筑施工图设计在程序上具有两个特点。一是建筑专业的平、立、剖面、详图等施工图设计是互动进行的。尽管首先是进行平面的施工图设计,但其全部完成设计内容还有待各节点详图确定之后,将相关内容与尺寸返回到各层平面图中。而各节点详图的设计必须在平、立、剖面的技术设计基础上进行。二是建筑、结构、给排水、电气各专业的施工图设计是交叉进行的,互相提条件,逐步达到对解决设计问题的共识。
(1)向各专业提供设计条件图
在建筑施工图绘制之前,建筑设计方案必须要得到结构、给排水、电气各专业的认可。达到《民用建筑工程设计互提资料深度图样(建筑专业)》的规定。
(2)要尽快为结构专业提供主要的详图
建筑师就要提供结构专业所需的建筑图纸。这些图纸包括5种,即楼梯施工详图、卫生间施工详图、外墙节点施工详图、内墙节点施工详图、屋顶建筑小品节点详图。
(3)完成建筑施工图
在为各专业提供建筑条件图的同时,实际上也是在深化建筑施工图设计的过程,一些重要节点详图基本已给出,此后,建筑师的主要精力是放在建筑施工图的内容充实和完善上。
(4)核对结构、给排水、电气施工图纸
当各专业施工图纸全部完成后,作为建筑师要全面审查各专业施工图纸的设计质量,核对相互间设计是否匹配,尺寸标注是否有误。
(5)施工图设计审批
设计单位完成施工图设计文件后,应由建设单位报送县级以上人民政府建设行政主管部门审批。一般县级以上人民政府建设行政主管部门委托具有审图资质的审图机构对设计单位完成的施工图文件进行审查,经审查合格并通过的施工图方可用于施工建设。
1.2.2 结构施工图设计
结构施工图是关于承重构件的布置、使用的材料、形状、大小及内部构造的工程图样,是承重构件以及其他受力构件施工的依据。其包含结构总说明、基础布置图、承台配筋图、地梁布置图、各层柱布置图、各层柱配筋图、各层梁配筋图、屋面梁配筋图、楼梯屋面梁配筋图、各层板配筋图、屋面板配筋图、楼梯大样、节点大样。
(1)结构总说明
①工程概况。工程地点、工程分区、主要功能;各单体(或分区)建筑的长、宽、高,地上与地下层数,各层层高,主要结构跨度,特殊结构及造型,工业厂房的吊车吨位等。
②设计依据。主体结构设计使用年限;自然条件,如基本风压、基本雪压、气温(必要时提供)、抗震设防烈度等;工程地质勘察报告;场地地震安全性评价报告(必要时提供);风洞试验报告(必要时提供);建设单位提出的与结构有关的符合有关标准、法规的书面要求;初步设计的审查、批复文件;对于超限高层建筑,应有超限高层建筑工程抗震设防专项审查意见;采用桩基础时,应有试桩报告或深层半板载荷试验报告、基岩载荷板试验报告(若试桩或试验尚未完成,应注明桩基础图不得用于实际施工);本专业设计所执行的主要法规和所采用的主要标准(包括标准的名称、编号、年号和版本号)。
③图纸说明。图纸中标高、尺寸的单位;设计±0.000标高所对应的绝对标高值;当图纸按工程分区编号时应有图纸编号说明;常用构件代码及构件编号说明;各类钢筋代码说明,型钢代码及截面尺寸标记说明;混凝土结构采用平面整体表示方法时应注明所采用的标准图名称及编号或提供标准图。
④建筑分类等级。建筑结构安全等级;地基基础设计等级;建筑抗震设防类别;钢筋混凝土结构抗震等级;地下室防水等级;人防地下室的设计类别、防常规武器抗力级别和防核武器抗力级别;建筑防火分类等级和耐火等级;混凝土构件的环境类别。
⑤主要荷载(作用)取值。楼(屋)面面层荷载、吊挂(含吊顶)荷载;墙体荷载、特殊设备荷载;楼(屋)面活荷载;风荷载(包括地面粗糙度、体型系数、风振系数等);雪荷载(包括积雪分布系数等);地震作用(包括设计基本地震加速度、设计地震分组、场地类别、场地特征周期、结构阻尼比、地震影响系数等);温度作用及地下室水浮力的有关设计参数。
⑥设计计算程序。结构整体计算及其他计算所采用的程序名称、版本号、编制单位;结构分析所采用的计算模型、高层建筑整体计算的嵌固部位等。
⑦主要结构材料。混凝土强度等级、防水混凝土的抗渗等级、轻骨料混凝土的密度等级;注明混凝土耐久性的基本要求;砌体的种类及其强度等级、干容重,砌筑砂浆的种类及等级,砌体结构施工质量控制等级;钢筋种类、钢绞线或高强钢丝种类及对应的产品标准,其他特殊要求(如强屈比等);成品拉索、预腕力结构的锚具;成品支座(如各类橡胶支座、钢支座、隔震支座等)、阻尼器等特殊产品的参考型号、主要参数及所对应的产品标准;钢结构所用的材料。
⑧基础及地下室工程。工程地质及水文地质概况,各主要土层的压缩模量及承载力特征值等;对不良地基的处理措施及技术要求,抗液化措施及要求,地基土的冰凉深度等;注明基础形式和基础持力层;采用桩基时应简述桩型、桩径、桩长、桩端持力层及桩端进入持力层的深度要求,设计所采用的单桩承载力特征值(必要时尚应包括竖向抗拔承载力和水平承载力)等;地下室抗浮(防水)设计水位及抗浮措施,施工期间的降水要求及终止降水的条件等;基坑、承台坑回填要求;基础大体积混凝土的施工要求;当有人防地下室时,应图示人防部分与非人防部分的分界范围。
⑨钢筋混凝土工程。各类混凝土构件的环境类别及其受力钢筋的保护层最小厚度;钢筋锚固长度、搭接长度、连接方式及要求;各类构件的钢筋锚固要求;顶应力构件采用后张法时的孔道做法及布置要求、灌浆要求等;预应力构件张拉端、固定端构造要求及做法,锚具防护要求等;预心力结构的张拉控制应力、张拉顺序、张拉条件(如张拉时的混凝土强度等)、必要的张拉测试要求等;梁、板的起拱要求及拆模条件;后浇带或后浇块的施工要求(包括补浇时间要求);特殊构件施工缝的位置及尺寸要求;预留孔洞的统一要求(如补强加固要求),各类预埋件的统一要求;防雷接地要求。
⑩砌体工程。砌体墙的材料种类、厚度,填充墙成墙后的墙重限制;砌体填充墙与框架梁、柱、剪力墙的连接要求或注明所引用的标准图;砌体墙上门窗洞口过梁要求或注明所引用的标准图;需要设置的构造柱,圈梁(拉梁)要求及附图或注明所引用的标准图。
⑪检测(观测)要求。沉降观测要求;大跨度结构及特殊结构的检测或施工安装期间的监测要求;高层、超高层结构根据情况补充日照变形观测等特殊变形观测要求。
(2)基础平面图
①绘出定位轴线、基础构件(包括承台、基础梁等)的位置、尺寸、底标高、构件编号;基础底标高不同时应绘出放坡示意图;表示施工后浇带的位置及宽度。
②标明砌体结构墙与墙垛、柱的位置与尺寸、编号;混凝土结构可另绘结构墙、柱平面定位图,并注明截面变化关系尺寸。
③标明地沟、地坑和已定设备基础的平面位置、尺寸、标高,预留孔与预埋件的位置、尺寸、标高。
④需进行沉降观测时注明观测点位置(宜附测点构造详图)。
⑤基础设计说明应包括基础持力层及基础进入持力层的深度、地基的承载力特征值、持力层检测要求、基底及基槽回填上的处理措施与要求,以及对施工的有关要求等。
⑥采用桩基时应绘出桩位平面位置、定位尺寸及桩编号;先做试桩时应单独绘制试桩定位平面图。
⑦当采用人工复合地基时应绘出复合地基的处理范围和深度,置换桩的平面布置及其材料和性能要求、构造详图;注明复合地基的承载力特征值及变形控制值等有关参数和检测要求。
当复合地基另由有设计资质的单位设计时,基础设计方应对经处理的地基提出承载力特征值和变形控制值的要求及相应的检测要求。
(3)基础详图
①砌体结构无筋扩展基础应绘出剖面、基础圈梁、防潮层位置,并标注总尺寸、分尺寸、标高及定位尺寸。
②扩展基础应绘出平、剖面及配筋、基础垫层,标注总尺寸、分尺寸、标高及定位尺寸等。
③桩鞋应绘出桩详图、承台详图及桩与承台的连接构造详图。桩详图包括桩顶标高、桩长、桩身截面尺寸、配筋,预制桩的接头详图,并说明地质概况、桩持力层及桩端进入持力层的深度、成桩的施工要求、桩基的检测要求,注明单桩的承载力特征值(必要时尚应包括竖向抗拔承载力及水平承载力)。当先做试桩时,应单独绘制试桩详图并提出试桩要求。承台详图包括平面、剖面、垫层、配筋,标注总尺寸、分尺寸、标高及定位尺寸。
④筏基、箱基可参照现浇楼面梁、板详图的方法表示,但应绘出堆重墙、柱的位置。当要求设后浇带时应表示其平面位置并绘制构造详图。对于箱基和地下室基础,应绘出钢筋混凝土墙的平面、剖面及其配筋。当预留孔洞、预埋件较多或复杂时,可另绘墙的模板图。
(4)结构平面图
①一般建筑。一般建筑的结构平面图均应有各层结构平面图及屋面结构平面图,具体内容如下。
a.绘出定位轴线及梁、柱、承重墙、抗震构造柱位置及必要的定位尺寸,并注明其编号和楼面结构标高。
b.采用预制板时注明预制板的跨度方向、板号、数量及板底标高,标出预留洞大小及位置;预制梁、洞口过梁的位置和型号、梁底标高。
c.现浇板应注明板厚、板面标高、配筋(也可另绘放大的配筋图,必要时应将现浇楼面模板图和配筋图分别绘制),标高或板厚变化处绘局部剖面,有预留孔、埋件、已定设备基础时应示出规格与位置,洞边加强措施,当预留孔、埋件、设备基础复杂时也可另绘详图;必要时尚应在平面图中表示施工后浇带的位置及宽度;电梯间机房应表示吊钩平面位置与详图。
d.砌体结构有圈梁时应注明位置、编号、标高,可用小比例绘制单线平面示意图。
e.楼梯间可绘斜线注明编号与所在详图号。
f.屋面结构平面布置图内容与楼层平面类同,当结构找坡时应标注屋面板的坡度、坡向、坡向起终点处的板面标高;当屋面上有预留洞或其他设施时应绘出其位置、尺寸与详图,女儿墙或女儿墙构造柱的位置、编号及详图。
g.当选用标准图中的节点或另绘节点构造详图时,应在平面图中注明详图索引号。
②单层空旷房屋。单层空旷房屋应绘制构件布置图及屋面结构布置图,应有以下内容。
a.构件布置应表示定位轴线,墙、柱、天桥、过梁、门樘、雨篷、柱间支撑、连系梁等的布置、编号、构件标高及详图索引号,并加注有关说明等,必要时应绘制剖面、立面结构布置图。
b.屋面结构布置图应表示定位轴线、屋面结构构件的位置及编号、支撑系统布置及编号、预留孔洞的位置及尺寸、节点详图索引号、有关的说明等。
(5)钢筋混凝土构件详图
①现浇构件。现浇构件(现浇梁,板、柱及墙等详图)应绘出以下内容。
a.纵剖面、长度、定位尺寸、标高及配筋,梁和板的支座(可利用标准图中的纵剖面图);现浇预应力混凝土构件尚应绘出预应力筋定位图,并提出锚固及张拉要求。
b.横剖面、定位尺寸、断面尺寸、配筋(可利用标准图中的横剖面图)。
c.必要时绘制墙体立面图。
d.若钢筋较复杂不易表示清楚,宜将钢筋分离绘出。
e.对构件受力有影响的预留洞、预埋件应注明其位置、尺寸、标高、洞边配筋及预埋件编号等。
f.曲梁或平面折线梁宜绘制放大平面图,必要时可绘展开详图。
g.一般的现浇结构的梁、柱、墙可采用“平面整体表示法”绘制,标注文字较密时,纵、横向梁宜分两幅平面绘制。
h.除总说明已叙述外需特别说明的附加内容,尤其是与所选用标准图不同的要求(如钢筋锚固要求、构造要求等)。
i.对建筑非结构构件及建筑附属机电设备与结构主体的连接应绘制连接或锚固详图。
②预制构件。预制构件应绘出以下内容。
a.构件模板图:应表示模板尺寸、预留洞及预埋件位置、尺寸,预埋件编号、必要的标高等;后张预应力构件尚需表示预留孔道的定位尺寸、张拉端、锚固端等。
b.构件配筋图:纵剖面表示钢筋形式、箍筋直径与间距,配筋复杂时宜将非预应力筋分离绘出;横剖面注明断面尺寸,钢筋规格、位置、数量等。
(6)混凝土结构节点构造详图
①对于现浇钢筋混凝土结构应绘制节点构造详图(可引用标准设计、通用图集中的详图)。
②预制装配式结构的节点,梁、柱与墙体锚拉等详图应绘出平、剖面,注明相互定位关系、构件代号、连接材料,附加钢筋(或埋件)的规格、型号、性能、数量,并注明连接方法以及对施工安装、后浇混凝土的有关要求等。
(7)其他图纸
①楼梯图。应绘出每层楼梯结构平面布置及剖面图,注明尺寸,构件代号、标高、梯梁、梯板详图(可用列表法绘制)。
②预埋件。应绘出其平面、侧面或剖面,注明尺寸,钢材和锚筋的规格、型号、性能、焊接要求。
③特种结构和构筑物。如水池、水箱、烟囱、烟道、管架、地沟、挡土墙、简仓、大型或特殊要求的设备基础、工作平台等,均宜单独绘图;应绘出平面、特征部位剖面及配筋,注明定位关系、尺寸、标高、材料品种和规格、型号、性能。