裝配整體式施工圖深化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析

溫興宇

【摘 要】裝配式建筑的深化設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)通用化、模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化。其中結(jié)構(gòu)施工圖除了需要關(guān)注傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)施工圖所要求的內(nèi)容，還應(yīng)將新的深化要求與建筑、設(shè)備專業(yè)的要求結(jié)合起來(lái)，同時(shí)考慮構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)等環(huán)節(jié)，使得圖紙的二次設(shè)計(jì)能夠達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)深度與質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)施工圖；深化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： TU765 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）20-0123-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.20.053

【Abstract】The in-depth design of assembled monolithic concrete construction drawings emphasizes generalization， modularization and standardization. In addition to pay attention to the requirements of the traditional construction drawings， the construction drawings should be combined with the architecture and equipment， and the components production， transportation， construction and maintenance work should be considered.

【Key words】Assembled Monolithic Concrete Structure； Structural Construction Drawing； In-depth Design

0 引言

2016年國(guó)務(wù)院明確了未來(lái)10年的裝配式工業(yè)化發(fā)展建設(shè)任務(wù)，我國(guó)裝配式建筑行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，新的裝配式設(shè)計(jì)方法立足于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論開始起步。目前，國(guó)內(nèi)裝配設(shè)計(jì)建造形式主要以裝配整體式為主，相關(guān)規(guī)范并不完善，對(duì)于裝配式結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算、結(jié)構(gòu)施工圖的繪制均按照《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ1-2014）等規(guī)范中提出的“等同現(xiàn)澆”概念進(jìn)行。具體表現(xiàn)為：結(jié)構(gòu)的計(jì)算按照現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算規(guī)則，采用傳統(tǒng)有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力與配筋需求；結(jié)構(gòu)施工圖的繪制在原有結(jié)構(gòu)平法制圖的原則上豐富圖紙表達(dá)內(nèi)容，新增構(gòu)件在廠房生產(chǎn)的深化圖紙[1]。

裝配式設(shè)計(jì)的深化體現(xiàn)在施工圖和構(gòu)件生產(chǎn)詳圖兩個(gè)階段，目前圖紙深化設(shè)計(jì)存在以下問題：規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)目前尚未成熟，結(jié)構(gòu)拆分規(guī)定、制圖標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一；設(shè)計(jì)方與生產(chǎn)施工方獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，缺乏相互滲透與融合；建筑、結(jié)構(gòu)與設(shè)備等專業(yè)集成度弱，建筑全壽命周期考慮缺乏；設(shè)計(jì)質(zhì)量低，主要體現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、信息化應(yīng)用程度低；構(gòu)件制造加工能力弱，吊運(yùn)安裝施工工藝不先進(jìn)。

1 裝配式結(jié)構(gòu)施工圖深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

裝配式構(gòu)件生產(chǎn)詳圖的深化設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)通用化、模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化，需要考慮構(gòu)件的制作生產(chǎn)、堆放運(yùn)輸、吊裝施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)以及整個(gè)生產(chǎn)施工過程的經(jīng)濟(jì)成本等因素，所以就結(jié)構(gòu)方面來(lái)講除了完成鋼筋的定位、型號(hào)、數(shù)量等基本內(nèi)容，還需考慮建筑、設(shè)備專業(yè)的相關(guān)要求，如防水做法、開動(dòng)情況、預(yù)埋管線的內(nèi)部碰撞。裝配式構(gòu)件生產(chǎn)詳圖的設(shè)計(jì)具體為以下幾個(gè)過程：前期技術(shù)策劃、建筑施工圖設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件拆分方案設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件模板圖、預(yù)制構(gòu)件配筋圖、預(yù)制構(gòu)件預(yù)埋預(yù)留圖、預(yù)制構(gòu)件綜合加工圖、模具設(shè)計(jì)圖。

1.1 結(jié)構(gòu)拆分

構(gòu)件的拆分作為施工圖、構(gòu)件生產(chǎn)圖的深化的重點(diǎn)，決定了深化工作的難易與構(gòu)件的類型，同時(shí)也對(duì)生產(chǎn)施工、管理組織與成本控制產(chǎn)生很大的影響。構(gòu)件拆分工作按照建筑設(shè)計(jì)“模數(shù)協(xié)調(diào)”進(jìn)行，盡量減少構(gòu)件類型便于工廠流水生產(chǎn)與堆放運(yùn)輸，合理的連接點(diǎn)或者接縫處理在減小構(gòu)件制作與施工難度同時(shí)又能保證良好的連接性能，使得建筑在使用功能與抗震設(shè)防上也具備較好的性能。

在前期策劃，應(yīng)考慮運(yùn)輸、安裝等條件對(duì)預(yù)制構(gòu)件的限制，這些限制包括：構(gòu)件重量、具體尺寸、吊裝機(jī)的起重能力、場(chǎng)地存放的條件[3]。預(yù)制件內(nèi)的鋼筋設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮連接可靠性與加工、生產(chǎn)、施工的便利性，要求能提高預(yù)制構(gòu)件連接效率、保證節(jié)點(diǎn)錨固抗震需求、滿足鋼筋準(zhǔn)確定位的要求、提高機(jī)械化加工、便于模具的加工安裝和拆卸、便于制作現(xiàn)場(chǎng)安放與施工現(xiàn)場(chǎng)的安裝。

面板類構(gòu)件如預(yù)制外掛墻板、剪力墻、樓板等，拆分內(nèi)容含板片分割、厚度計(jì)算、鋼筋排布、端部鋼筋預(yù)留設(shè)計(jì)、設(shè)備管線、預(yù)埋件、預(yù)留孔洞等內(nèi)容，其中剪力墻的拆分設(shè)計(jì)重點(diǎn)關(guān)注構(gòu)造邊緣構(gòu)件和約束邊緣構(gòu)件在結(jié)構(gòu)計(jì)算中的具體鋼筋數(shù)目與排放位置，此區(qū)域一般采用后澆完成，可在保證預(yù)制鋼筋在構(gòu)件生產(chǎn)與施工階段易于操作且連接可靠的情況下，盡量將預(yù)制墻體內(nèi)豎向鋼筋轉(zhuǎn)移到此處，以減少灌漿套筒的數(shù)量而減少成本。桿類構(gòu)件如預(yù)制梁、柱，包括長(zhǎng)度分割、接合面抗剪設(shè)計(jì)、端部鋼筋預(yù)留設(shè)計(jì)、縱筋和箍筋排布、擱置長(zhǎng)度、管線、預(yù)埋件、預(yù)留孔洞等內(nèi)容；柱子還應(yīng)考慮灌漿孔及溝槽等內(nèi)容。其他構(gòu)件如預(yù)制樓梯、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)，考慮鋼筋排布、端部鋼筋連接、預(yù)埋件等內(nèi)容。

1.2 生產(chǎn)、吊運(yùn)、堆放、安裝驗(yàn)算

在某些情況下，裝配式構(gòu)件的尺寸，尤其是最小厚度、構(gòu)造鋼筋的配置是由其制作、運(yùn)輸、吊裝階段做決定，所以構(gòu)件的拆分以及鋼筋的布置，同時(shí)需考慮其在制作、運(yùn)輸和堆放、安裝等階段的短暫狀況應(yīng)可能受到荷載作用而導(dǎo)致的破壞或者破損。為此，預(yù)制件在以上階段的強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性應(yīng)參照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》等規(guī)范結(jié)合生產(chǎn)和施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)算。

1.3 連接設(shè)計(jì)

裝配式的連接設(shè)計(jì)主要包括以下方面：水平構(gòu)件與豎向構(gòu)件的傳力連接，如：框架梁柱節(jié)點(diǎn)、剪力墻與疊合板連接、豎向構(gòu)件與基礎(chǔ)頂部連接；水平構(gòu)件預(yù)制部分與現(xiàn)澆部分的連接，如疊合板、疊合梁、疊合陽(yáng)臺(tái)等。良好的連接點(diǎn)位置選擇與結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)，能夠保證建筑的使用功能，如空間、防水、防火，同時(shí)使其具備較好的抗震性能。

目前國(guó)內(nèi)裝配式整體式混凝土結(jié)構(gòu)以濕式連接為主，一般采用梁柱節(jié)點(diǎn)現(xiàn)澆的方法，柱子鋼筋穿過節(jié)點(diǎn)預(yù)留采用鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)連接，梁縱筋等水平鋼筋在節(jié)點(diǎn)錨固，同時(shí)預(yù)制疊合梁端面設(shè)置抗剪鍵槽，以抵抗梁端在節(jié)點(diǎn)區(qū)域的較大剪力。以上做法在考慮節(jié)點(diǎn)施工困難的同時(shí)強(qiáng)調(diào)節(jié)點(diǎn)處受力鋼筋的連續(xù)性，以確保荷載與地震作用力的傳遞合理明確，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)強(qiáng)接縫弱構(gòu)件的原則，使裝配式結(jié)構(gòu)具有與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)完全接近的各項(xiàng)性能。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)及接縫處的縱向鋼筋連接宜根據(jù)接頭受力、施工工藝等要求優(yōu)先選用具套筒灌漿連接。非節(jié)點(diǎn)區(qū)域的預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆部分的結(jié)合面處，宜采取混凝土粗糙面的做法，如預(yù)制疊板、預(yù)制疊合梁與現(xiàn)澆層。

此外，對(duì)于連接部位的防水設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮外掛預(yù)制墻板?，F(xiàn)階段，考慮到地下裝配式防水技術(shù)的不成熟與抗震設(shè)防中的底部加強(qiáng)區(qū)要求，故地下室與建筑底部1-2層在裝配整體式中均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；而屋面最上層現(xiàn)場(chǎng)疊澆的一層；綜上，地下與屋面防水設(shè)計(jì)施工現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)一致。外掛預(yù)制墻體的防水節(jié)點(diǎn)連接處理一般采用構(gòu)造做法與防水材料結(jié)合的做法，構(gòu)造上采用企口縫、高低縫、排水空腔構(gòu)造，材料上選用耐候結(jié)構(gòu)密封膠，以上連接方式可在建筑施工圖體現(xiàn)，但構(gòu)件生產(chǎn)圖亦將其具體構(gòu)造做法結(jié)合預(yù)制外墻是否承重、承重固定連接方式、連接處預(yù)埋件設(shè)置、外墻體保溫材料布置等多個(gè)因素結(jié)合起來(lái)思考。

1.4 建筑信息化等新技術(shù)的引入

隨著建筑信息化的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)大量構(gòu)件生產(chǎn)深化設(shè)計(jì)均采用BIM手段，具體流程如下：確認(rèn)設(shè)計(jì)院圖紙與深化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)-構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)-BIM信息化模型建立-模型校對(duì)審核-深化設(shè)計(jì)出圖[4]。BIM可以整和各專業(yè)設(shè)計(jì)信息進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，在構(gòu)件深化設(shè)計(jì)及出圖環(huán)節(jié)依托建筑信息化模型建設(shè)、族的設(shè)立、修改的同步性節(jié)省大量勞力和工程時(shí)間的同時(shí)帶來(lái)更高的設(shè)計(jì)精度與質(zhì)量。

同時(shí)RFID（無(wú)線射頻）等技術(shù)[5]在構(gòu)件制作中的引入可提高預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)控制效率，將構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)信息與制作檢查驗(yàn)收聯(lián)系起來(lái)，也為日后的運(yùn)維提供更信息化、更便利的檢測(cè)維護(hù)手段。

2 結(jié)論與展望

新的裝配式深化設(shè)計(jì)方法是在傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上開始探索起步的，尤其是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，由于采用了“等同現(xiàn)澆”的原理，所以其深化設(shè)計(jì)承接卻異于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，形成一個(gè)新的“二次”設(shè)計(jì)階段，但隨著新的信息化技術(shù)的引入，勢(shì)必將原本分割的兩個(gè)設(shè)計(jì)階段融合起來(lái)，使設(shè)計(jì)既能滿足工業(yè)化構(gòu)件生產(chǎn)要求，又能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，更滿足建筑的使用功能與抗震要設(shè)防求。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論因具有大量理論推導(dǎo)與實(shí)踐證明，仍值得借鑒，但深化階段相應(yīng)的建筑信息化手段值得關(guān)注。

【參考文獻(xiàn)】

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