裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法研究

陳 鵬，李存錢，燕仲彧，吳仲勤

（1.泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 泰州 225300；2.中泰綠色建筑產(chǎn)業(yè)園有限公司，江蘇 泰州 225500；3.江蘇華創(chuàng)建筑技術(shù)咨詢有限公司，江蘇 泰州 225300；4.江蘇宇輝住宅工業(yè)有限公司，江蘇 泰州 225500）

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)平面整體表示方法的基本思路是結(jié)合通用說明和通用構(gòu)造詳圖，在結(jié)構(gòu)平面布置圖上對結(jié)構(gòu)構(gòu)件編號，通過幾何信息、配筋信息、預(yù)埋件信息和其它信息的編碼標注來表達結(jié)構(gòu)構(gòu)件，表達的深度達到深化設(shè)計的要求，而不再繪制構(gòu)件詳圖。這種方法極大地減少了結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計過程中的重復(fù)勞動，更是減輕了結(jié)構(gòu)實施階段的讀圖工作。

1 施工圖表達方法現(xiàn)狀

1.1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工圖表達方法現(xiàn)狀

目前，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工圖繪制采用的方法是在結(jié)構(gòu)平面圖中標明預(yù)制構(gòu)件編號、節(jié)點索引等內(nèi)容，采用“單構(gòu)件正投影表示法”繪制預(yù)制構(gòu)件模板圖和配筋圖，并繪制預(yù)制構(gòu)件連接構(gòu)造大樣圖以及建筑、機電設(shè)備、精裝修等專業(yè)在預(yù)制構(gòu)件上的預(yù)留洞口、預(yù)埋管線、預(yù)埋件和連接件等的設(shè)計綜合圖。這種表達方法在裝配式建筑推廣的初期，在裝配式結(jié)構(gòu)標準化尚不完善的階段，產(chǎn)業(yè)工人及下游產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員容易對構(gòu)件的模板、鋼筋、連接構(gòu)造、預(yù)留洞口、預(yù)埋管線、預(yù)埋件和連接件等形成直觀的印象，有其必要性。但也應(yīng)注意到，結(jié)構(gòu)施工圖的實質(zhì)是將結(jié)構(gòu)設(shè)計方案、結(jié)構(gòu)計算結(jié)果和結(jié)構(gòu)構(gòu)造方法用具體的圖形表達出來，形成施工圖設(shè)計文件，它包含高級勞動（結(jié)構(gòu)方案設(shè)計）、中級勞動（結(jié)構(gòu)計算）和低級勞動（結(jié)構(gòu)構(gòu)造），其中低級勞動采用“單構(gòu)件正投影表示法”繪制預(yù)制構(gòu)件施工圖，不可避免地會出現(xiàn)大批量重復(fù)表達，并且嚴重影響結(jié)構(gòu)實施階段的工作效率，也不利于設(shè)計階段BIM模型的建立[1]，造成裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工圖表達繁瑣，后續(xù)施工、造價、監(jiān)理等專業(yè)工作量明顯加大。

1.2 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工圖表達方法現(xiàn)狀

自1995 年7 月現(xiàn)澆混凝土平面整體表達方法通過建設(shè)部科技成果鑒定以來[1]，國家建筑標準設(shè)計圖集G101-X已成系列，在結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域幾乎完全取代了傳統(tǒng)繪圖方法，推動了結(jié)構(gòu)構(gòu)造標準化，實現(xiàn)了施工圖表達數(shù)字化、符號化，大幅度降低設(shè)計成本，縮短了結(jié)構(gòu)設(shè)計周期，并極大地提高了下游產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員的工作效率，創(chuàng)造了巨大的生產(chǎn)力。

1.3 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表達方法實現(xiàn)的基本條件

現(xiàn)澆混凝土平面整體表達方法并不是一蹴而就的，而是通過大量的工程實踐，逐步實現(xiàn)技術(shù)成熟和培養(yǎng)各級各類技術(shù)人員的基礎(chǔ)上得以實現(xiàn)的。同樣，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)從“單構(gòu)件正投影表示法”過渡到“平面整體表達方法”，也需滿足以下必要條件，即技術(shù)條件和從業(yè)人員素質(zhì)要求。

技術(shù)條件包括技術(shù)相對成熟，設(shè)計標準覆蓋常用結(jié)構(gòu)形式和全部構(gòu)件，標準圖集基本齊全，涵蓋構(gòu)件標準設(shè)計、通用構(gòu)造標準設(shè)計、結(jié)構(gòu)表示方法，構(gòu)件及其連接要求具體、明確，通用化程度高。從業(yè)人員素質(zhì)要求結(jié)構(gòu)工程師較好地掌握裝配式混凝土的構(gòu)造設(shè)計和施工等，各下游產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員專業(yè)化程度較高。

2 平面整體表達的可行性

大量的工程實踐和科學(xué)研究使得裝配式結(jié)構(gòu)技術(shù)日趨成熟。在技術(shù)標準編制層面，《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[2]等標準的發(fā)布規(guī)范了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在標準設(shè)計層面，已編制剪力墻板、疊合板、樓梯板、陽臺板、空調(diào)板等裝配式混凝土構(gòu)件標準設(shè)計，《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點構(gòu)造》等通用構(gòu)造標準設(shè)計，以及《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)表示方法及示例（剪力墻結(jié)構(gòu)）》等結(jié)構(gòu)表示方法，標準設(shè)計的編制實施實現(xiàn)了構(gòu)件標準化，明確了結(jié)構(gòu)構(gòu)件及連接的通用構(gòu)造，規(guī)范了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工圖表示方法，但目前尚無配套通用構(gòu)造詳圖的平法制圖規(guī)則；此外，《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標準》[3]、《裝配式混凝土建筑預(yù)制構(gòu)件BIM建模標準》[4]等國家和地方標準的分布實施為構(gòu)件的編碼標注指引了方向。在結(jié)構(gòu)設(shè)計層面，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部組織相關(guān)單位編制的《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑工程施工圖設(shè)計文件技術(shù)審查要點》[5]，已于2016年12月15日頒布，要點明確了結(jié)構(gòu)施工圖的繪圖深度。在結(jié)構(gòu)實施層面，近5 年來，我國已累計完成裝配式混凝土建筑3億萬平方米以上[6]，培養(yǎng)了大量的各個層級的工程技術(shù)人才。

分析現(xiàn)階段裝配式混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域五個層次的工作，不難看出，采用結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表達方法表達裝配式混凝土已具備基本條件。

3 平面整體表示方法

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法應(yīng)在構(gòu)造標準化和配件通用化的基礎(chǔ)之上，在結(jié)構(gòu)平面布置圖上，建立整體坐標系和構(gòu)件局部坐標系，對構(gòu)件進行分類和編號，歸納構(gòu)件構(gòu)造信息要素，通過編碼標注來表達構(gòu)件，替代構(gòu)件深化設(shè)計圖紙，編碼可采用平面注寫方式或列表注寫方式，編碼應(yīng)能完整、全面地表達預(yù)制構(gòu)件，并能通過解碼轉(zhuǎn)換為BIM模型和構(gòu)件深化設(shè)計圖紙。

3.1 構(gòu)造標準化與配件通用化

（1）構(gòu)造標準化。構(gòu)造標準化將具體工程中大量采用，理論和實踐均比較成熟的構(gòu)造做法，集中編制成標準設(shè)計，構(gòu)造標準化不同于構(gòu)件標準化，不存在任何完整的標準化構(gòu)件，但卻包含各種規(guī)格結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接的標準設(shè)計。構(gòu)造標準化提高了裝配式構(gòu)件的適應(yīng)性，從根本上解決了施工圖中大量重復(fù)勞動的問題。

為了實現(xiàn)構(gòu)造標準化，可從技術(shù)標準層面歸納構(gòu)造設(shè)計原則，編制通用構(gòu)造說明和構(gòu)造詳圖，也可直接從國家標準構(gòu)造詳圖提取，如《裝配式混凝土連接接點構(gòu)造》[7]；此外，還可借助構(gòu)件標準化設(shè)計，提取通用構(gòu)造說明和構(gòu)造詳圖。

現(xiàn)行技術(shù)標準關(guān)于裝配式混凝土構(gòu)件的構(gòu)造設(shè)計原則主要包括構(gòu)件形狀與尺寸，粗糙面與鍵槽設(shè)置、鋼筋（鋼筋桁架）配置、連接構(gòu)造、預(yù)埋件選用與布置等。依據(jù)技術(shù)標準并借助標準構(gòu)造圖集系統(tǒng)性地表達裝配式混凝土構(gòu)造設(shè)計是實現(xiàn)構(gòu)造標準化的主要手段。

構(gòu)件標準化設(shè)計是將裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件從裝配式結(jié)構(gòu)中“切出來”，編制成標準圖，供結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計中選用，取代結(jié)構(gòu)工程師的部分設(shè)計工作，剪力墻板、疊合板、樓梯板、陽臺板、空調(diào)板等裝配式混凝土構(gòu)件標準設(shè)計圖集的出版發(fā)行，實現(xiàn)了部分裝配式構(gòu)件的標準化。在一定程度上提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計效率，保證了構(gòu)件質(zhì)量，降低了設(shè)計和讀圖成本。但裝配式結(jié)構(gòu)面廣量大，連接方法各異常，其構(gòu)件很難適應(yīng)標準圖集中的“標準尺寸”和“標準連接”，加之部分結(jié)構(gòu)形式如框架結(jié)構(gòu)對標準化構(gòu)件適用性不高，構(gòu)件標準化不能從根本上解決設(shè)計效率低，讀圖成本高的問題?，F(xiàn)階段歸納標準構(gòu)件，提取標準構(gòu)造，可實現(xiàn)構(gòu)件標準化向構(gòu)造標準化的提升。

（2）配件通用化。裝配式混凝土構(gòu)件的配件主要包括鋼筋桁架、灌漿套筒、預(yù)埋件（脫膜預(yù)埋件、吊裝預(yù)埋件、臨時支撐預(yù)埋件、支模套筒等）、機械連接接頭、錨固板、預(yù)埋線盒、預(yù)埋套管等。不同于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)較多地采用以上配件，并且各廠家生產(chǎn)的配件在滿足基本要求的前提下，規(guī)格并不完全相同，尺寸也不統(tǒng)一，實現(xiàn)配件的通用化會在一定程度上提高裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法的實效，減少歧義和錯誤。

3.2 整體坐標系與局部坐標系的建立

與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)不同的是，裝配式混凝土構(gòu)件既是結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件（裝配后），又是獨立的構(gòu)件（裝配前）。為方便設(shè)計表達和構(gòu)件生產(chǎn)，不僅應(yīng)確定裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的整體坐標系，還應(yīng)明確構(gòu)件的局部坐標系。

整體坐標系與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)平面整體表示方法相同，當兩向軸網(wǎng)正交布置時，圖面從左向右為X 向，從下至上為Y 向；當軸網(wǎng)轉(zhuǎn)折時，順軸網(wǎng)轉(zhuǎn)折角度做相應(yīng)轉(zhuǎn)折；當軸網(wǎng)向心布置時，切向為X 向，切向為Y 向；更加復(fù)雜的區(qū)域，由設(shè)計者規(guī)定并在圖上明確表示；并規(guī)定高程方向向上為Z向正向。

構(gòu)件的局部坐標系則因構(gòu)件的不同而有所區(qū)別。對于水平構(gòu)件，如梁、板，明確構(gòu)件擱置方向為局部坐標系X’方向，正方向與整體坐標系X向夾角為（-90°，90°），Y’方向逆時針轉(zhuǎn)動90°，Z’方向為高程方向，構(gòu)件的坐標原點可位于構(gòu)件的左端或中心。對于豎向構(gòu)件，如柱、墻，構(gòu)件局部坐標系與整體坐標系無關(guān)，在構(gòu)件平面圖上，首先明確臺模面位置，以臺模面為底面，用B 表示；對面為頂面，用T 表示；以底面到頂面為局部坐標系Y’正方向，左右兩個側(cè)面用L和R表示，從左到右為X’正方向。對于預(yù)制樓梯，則以向上為局部坐標系Y’正方向，指向梯井方向為X’正方向。

3.3 構(gòu)件的分類與編號

為便于表達預(yù)制構(gòu)件，將構(gòu)件分為若干類別，并通過代號來表示。

預(yù)制構(gòu)件的編號，由構(gòu)件代號和序號組成，為便于歸類，方便管理，將序號分為四段，分別為幾何信息、配筋信息、預(yù)埋件信息和其它信息，用“-”號隔開，各段序號按線分類方法[8]排成一個有層次的，逐漸展開的分類體系。例：YDBKZ-02-03-01-01，預(yù)制頂層邊柱，幾何信息編號為2號，配筋信息編號為3號，預(yù)埋件信息編號為1號，其它信息編號為1號。

3.4 構(gòu)造信息要素的采集與編碼

為便于表達預(yù)制構(gòu)件，將構(gòu)造信息要素分為總體信息、類型信息、幾何信息，鋼筋信息、預(yù)埋件信息和其它信息。

（1）總體信息?？傮w信息一般通過通用說明來表達，通用說明包括預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計原則，適用范圍，材料，制作、運輸及堆放要求，施工要求，質(zhì)量檢驗要求、圖例及符號等內(nèi)容，抗震構(gòu)件應(yīng)注明抗震等級。還應(yīng)說明混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別與相應(yīng)保護層厚度，鋼筋錨固、連接構(gòu)造，箍筋及拉筋構(gòu)造，鍵槽與粗糙面設(shè)置，接縫灌漿層厚度及做法、灌漿套筒連接要求，預(yù)埋線盒、預(yù)制柱沉降觀測點設(shè)置和防雷接地做法等。

（2）類型信息。類型信息通過預(yù)制構(gòu)件的代碼來表達。

（3）幾何信息。幾何信息包括構(gòu)件平面尺寸或截面尺寸和高度或長度尺寸，也包括鍵槽的數(shù)量與尺寸。如構(gòu)件的細部尺寸有變化，需要在幾何信息中表達。

現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)平法表示幾何元素往往借助于結(jié)構(gòu)平面圖的軸網(wǎng)尺寸，預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)是脫離結(jié)構(gòu)平面的，因此，預(yù)制構(gòu)件的幾何信息表達需更加完整，詳細，自成體系。

（4）鋼筋信息。各類構(gòu)件的鋼筋信息因構(gòu)件的構(gòu)造特點而有所不同。預(yù)制柱需表達縱筋、箍筋及縱筋連接；預(yù)制梁（疊合梁）需表達縱筋、箍筋及節(jié)點構(gòu)造方法；剪力墻板需分墻身、邊緣構(gòu)件、墻梁、窗下墻分別表達；預(yù)制板（疊合板）需表達鋼筋桁架和雙向鋼筋；預(yù)制樓梯需表達雙層雙向鋼筋。表達的內(nèi)容包括鋼筋的直徑、布置、間距及細部構(gòu)造等。

（5）預(yù)埋件信息。裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件的預(yù)埋件較多，預(yù)埋件的編碼用“數(shù)量-類型（定位尺寸）-形式（型號）”來表示。預(yù)埋件類型主要有脫模預(yù)埋件、吊裝預(yù)埋件、臨時支撐預(yù)埋件和支模套筒等，形式主要有預(yù)埋套筒、預(yù)埋吊環(huán)、預(yù)埋吊釘?shù)?，型號包括套筒?nèi)徑長度，吊環(huán)直徑長度，吊釘直徑長度等。

（6）其它信息。其它信息如預(yù)埋線盒、沉降觀測點等，標注方法可參考預(yù)埋件的標注方法，標注內(nèi)容包括數(shù)量、標注對象及定位；水平構(gòu)件的標高高差可采用與平法圖集相同的方法表示；其它信息也可與總說明結(jié)合。

3.5 平面整體表達方法

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)平面整體表示方法通過在結(jié)構(gòu)平面布置圖上對構(gòu)件編碼標注實現(xiàn)，編碼可采用平面注寫方式或列表注寫方式。表達時，按不同自然層（標準層）繪制構(gòu)件平面布置圖，將需要表達的預(yù)制構(gòu)件和相關(guān)聯(lián)構(gòu)件一起采用適當比例繪制，標出各預(yù)制構(gòu)件的定位尺寸，并進行編號，分別對不同編號的預(yù)制構(gòu)件編碼標注，編碼標注的內(nèi)容除構(gòu)件類型外，還包括幾何信息、鋼筋信息、預(yù)埋件信息、其他信息等。

此外，預(yù)制構(gòu)件平面布置圖中，還應(yīng)注明各結(jié)構(gòu)層的樓面標高、結(jié)構(gòu)層高及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)層號，以及上部結(jié)構(gòu)嵌固部位位置。

為便于預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)和安裝，豎向構(gòu)件平面布置圖上應(yīng)標注臺模面和臨時支撐面；水平構(gòu)件應(yīng)繪出預(yù)制梁底標高和預(yù)制板底標高。

疊合層（疊合板、疊合梁）的構(gòu)造與現(xiàn)澆混凝土基本相同，可直接采用混凝土平面整體表達方法表達。

4 結(jié)語

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)進入全面推廣階段后，采用平面整體表示方法已具備條件，可依據(jù)現(xiàn)行技術(shù)標準，參考標準設(shè)計，分析預(yù)制構(gòu)件及其連接構(gòu)造設(shè)計原則，歸納構(gòu)造信息要素，編制通用構(gòu)造規(guī)則，通過構(gòu)造詳圖來表達，實現(xiàn)構(gòu)造標準化，編碼表達構(gòu)件構(gòu)造信息要素，實現(xiàn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)平面整體表示方法。

積極探索裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接的通用構(gòu)造，并通過編碼表達構(gòu)件，替代構(gòu)件詳圖，實現(xiàn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的平面整體表達[9]，必將簡化施工圖及構(gòu)件，深化設(shè)計圖紙的繪制，提高裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)、安裝的效率，促進建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。