裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程分析研究

文/劉志軍 哈爾濱市建筑設(shè)計(jì)院 黑龍江哈爾濱 150010

近年來(lái)，預(yù)制裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱PC 結(jié)構(gòu)）在全國(guó)各地出現(xiàn)了快速發(fā)展的局面。預(yù)制裝配式建筑可以有效地節(jié)約資源和能源，提高材料在實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能和結(jié)構(gòu)性能方面的效率，減少現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)場(chǎng)地和環(huán)境條件的需求，減少建筑垃圾和施工對(duì)環(huán)境的不良影響，提高建筑功能和結(jié)構(gòu)性能，可以有效實(shí)現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)?！钡木G色發(fā)展要求，實(shí)現(xiàn)低能耗、低排放的建造過(guò)程，促進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)的整體發(fā)展，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的節(jié)能減排目標(biāo)。而裝配式建筑中設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是發(fā)展裝配式非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，裝配式建筑設(shè)計(jì)要做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、質(zhì)量可靠。基于此，本文從裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)出發(fā)，探討裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程。

1、PC 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容概述

1.1 方案設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

PC 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最好是在建筑方案設(shè)計(jì)階段即能介入配合，就能充分考慮預(yù)制裝配式建筑的特點(diǎn)，做到少規(guī)格、多組合，盡量標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化，從設(shè)計(jì)源頭開始就體現(xiàn)出工業(yè)化優(yōu)勢(shì)和節(jié)省造價(jià)。

（1）平面分析：盡量統(tǒng)一柱網(wǎng)尺寸及大小，提高構(gòu)件重復(fù)率可以大大減少模具成本，提高構(gòu)件生產(chǎn)效率及現(xiàn)場(chǎng)施工效率，進(jìn)一步縮短工程建設(shè)工期。

（2）立面分析：考慮到立面線條大樣及屋頂女兒墻構(gòu)架的造型復(fù)雜對(duì)裝配式外周圈梁及預(yù)制外墻的影響以及采用預(yù)制外掛墻板的可能性，立面應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔，以減少預(yù)制難度或安裝連接難度并能降低混凝土總量。

（3）預(yù)制方案確定：結(jié)合當(dāng)?shù)貙?duì)預(yù)制率要求的相關(guān)規(guī)定，確定合適的預(yù)制方案。項(xiàng)目在制定預(yù)制混凝土構(gòu)件的優(yōu)先順序?yàn)椋侯A(yù)制樓板→預(yù)制樓梯→預(yù)制陽(yáng)臺(tái)板→預(yù)制空調(diào)板→預(yù)制內(nèi)墻（輕質(zhì)隔墻）→預(yù)制梁→預(yù)制墻柱。

1.2 初步設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)等同普通鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，可采用與普通鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。PC 結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有：

（1）確定連接方式：要確定預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆構(gòu)件以及預(yù)制構(gòu)件與預(yù)制構(gòu)件之間合適的連接方式。如預(yù)制疊合板之間是采用密拼方式，還是后澆連接方式；樓梯與梯梁之間是采用鉸接還是滑動(dòng)連接；預(yù)制梁與預(yù)制梁之間是采用牛擔(dān)板連接，還是企口后澆連接（或是盡量避免預(yù)制梁與預(yù)制梁的連接，而采用預(yù)制梁與現(xiàn)澆梁的連接方式）；預(yù)制內(nèi)隔墻之間及其底和頂與主體結(jié)構(gòu)的連接方式等。確定連接方式后，要根據(jù)連接方式對(duì)連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，以滿足相關(guān)規(guī)范要求。

（2）確定預(yù)制構(gòu)件尺寸：結(jié)合主體結(jié)構(gòu)計(jì)算，適當(dāng)優(yōu)化調(diào)整平面布置，與預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)合理匹配，并綜合考慮吊裝、運(yùn)輸、堆放等要求，基本確定預(yù)制構(gòu)件的尺寸，并進(jìn)行平面拆分。

（3）確定預(yù)制率：根據(jù)確定的預(yù)制構(gòu)件尺寸及主體和維護(hù)結(jié)構(gòu)，計(jì)算確定預(yù)制率。

1.3 深化設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

這是PC 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，也是PC 結(jié)構(gòu)特有的設(shè)計(jì)階段。深化設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備等專業(yè)的施工圖，以及構(gòu)件制作、運(yùn)輸、堆放、施工等各環(huán)節(jié)的要求進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，是一個(gè)全局的設(shè)計(jì)，是精細(xì)化設(shè)計(jì)階段。在深化設(shè)計(jì)階段，要對(duì)預(yù)制構(gòu)件尺寸進(jìn)行精細(xì)的統(tǒng)一，要充分考慮各預(yù)制構(gòu)件的邊界條件（如周邊結(jié)構(gòu)構(gòu)件情況、孔洞、設(shè)備預(yù)埋等）；同時(shí)，預(yù)制構(gòu)件的配筋也不能簡(jiǎn)單地采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)計(jì)算的結(jié)果，要考慮由于施工方式改變的影響，以及工廠預(yù)制脫模、翻轉(zhuǎn)、吊裝、運(yùn)輸、堆放等工況引起的配筋加強(qiáng)。在深化設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)要全面考慮生產(chǎn)預(yù)制、堆放、運(yùn)輸、吊裝各過(guò)程中的所有環(huán)節(jié)和要素，確保最終順利安裝施工。避免由于微小的失誤，引起同一批預(yù)制構(gòu)件的不合格，造成損失。

（1）在PC 結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)階段主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有：①各層預(yù)制構(gòu)件布置圖及數(shù)量統(tǒng)計(jì)；②構(gòu)件模板圖：應(yīng)表示構(gòu)件尺寸、預(yù)留洞及預(yù)埋件位置、尺寸，預(yù)埋件編號(hào)、必要的標(biāo)高等；③構(gòu)件配筋圖：縱剖面表示鋼筋形式、箍筋直徑與間距，橫剖面注明斷面尺寸、鋼筋規(guī)格、位置、數(shù)量等；

（2）在PC 結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)階段應(yīng)驗(yàn)算以下內(nèi)容：①預(yù)制構(gòu)件脫模、翻轉(zhuǎn)、堆放、運(yùn)輸、吊裝、吊運(yùn)、安裝擱置、翻轉(zhuǎn)等驗(yàn)算；②疊合梁板施工階段承載力及支撐架驗(yàn)算；③疊合次梁企口和主梁挑耳、缺口驗(yàn)算；④疊合次梁牛擔(dān)板和主梁開槽驗(yàn)算等。

2、PC 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

2.1 常規(guī)設(shè)計(jì)階段

常規(guī)設(shè)計(jì)階段，主要是針對(duì)傳統(tǒng)常規(guī)建筑設(shè)計(jì)而言。傳統(tǒng)常規(guī)建筑設(shè)計(jì)，一般從方案設(shè)計(jì)開始，經(jīng)過(guò)初步設(shè)計(jì)（一般工程可不需要初步設(shè)計(jì)）、施工圖設(shè)計(jì)、到施工圖審查通過(guò)結(jié)束。對(duì)于裝配式建筑，同樣需要經(jīng)過(guò)這些流程、需要配合送施工圖審查，直到審查通過(guò)。在本探討中，筆者將裝配式建筑從方案設(shè)計(jì)直到施工圖審查通過(guò)這一階段稱為“常規(guī)設(shè)計(jì)階段”。

2.2 認(rèn)定階段

根據(jù)規(guī)定，裝配式建筑在施工圖審查合格后，需向設(shè)區(qū)市建設(shè)主管部門提交工業(yè)化建筑（設(shè)計(jì)階段）認(rèn)定申請(qǐng)，提交的材料主要有（各地市規(guī)定可能有細(xì)微區(qū)別）：

（1）地區(qū)工業(yè)化建筑認(rèn)定申請(qǐng)報(bào)告（設(shè)計(jì)階段）；

（2）土地出讓合同（出讓方案）、用地規(guī)劃許可證；

（3）施工圖設(shè)計(jì)文件審查合格書、報(bào)告書；

（4）經(jīng)審查合格的施工圖設(shè)計(jì)文件；

（5）BIM 一體化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用報(bào)告；

（6）預(yù)制率計(jì)算書；

（7）主體結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果及預(yù)制構(gòu)件相關(guān)驗(yàn)算結(jié)果；

（8）相關(guān)承諾書；

（9）匯報(bào)PPT。

建設(shè)主管部門會(huì)在申請(qǐng)材料提交后組織專家進(jìn)行工業(yè)化建筑認(rèn)定評(píng)審會(huì)，最后出具認(rèn)定意見(jiàn)書。

2.3 深化設(shè)計(jì)階段

在通過(guò)建設(shè)主管部門組織的工業(yè)化建筑（設(shè)計(jì)階段）認(rèn)定評(píng)審會(huì)，即可按照通過(guò)專家認(rèn)定的裝配式方案，按要求進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)，將相關(guān)預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)圖提交給預(yù)制構(gòu)件廠進(jìn)行生產(chǎn)。

本文從裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)出發(fā)，總結(jié)出裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3 階段設(shè)計(jì)流程、相應(yīng)的工作內(nèi)容及質(zhì)量控制措施，可供從事裝配式建筑設(shè)計(jì)及相關(guān)從業(yè)人員參考借鑒。