淺談?lì)A(yù)制柱深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)與難點(diǎn)

歐陽征， 溫秋平， 向 鵬， 袁建芬

(四川華西綠舍建筑科技有限公司，四川德陽618000)

進(jìn)入21世紀(jì)以后，基于裝配式建筑自身蘊(yùn)含的各種優(yōu)勢，國家與地方政府相繼出臺了一系列有利于推動裝配式建筑發(fā)展的政策和標(biāo)準(zhǔn)，極大地促進(jìn)了裝配式建筑的發(fā)展。近年來，隨著建筑行業(yè)對項(xiàng)目裝配率要求的不斷提高，預(yù)制構(gòu)件種類呈現(xiàn)出多元化發(fā)展的趨勢，在裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)中，預(yù)制柱對項(xiàng)目裝配率計(jì)算分值的貢獻(xiàn)較大且便于生產(chǎn)和安裝，在對項(xiàng)目進(jìn)行裝配率計(jì)算時(shí)，經(jīng)常優(yōu)先考慮預(yù)制柱，如圖1所示。作為項(xiàng)目提高裝配率的產(chǎn)物，目前國內(nèi)有關(guān)預(yù)制柱的工程項(xiàng)目并不多且實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，特別是西南地區(qū)，還處于研究和探索階段。預(yù)制柱相比預(yù)制混凝土疊合板，對其進(jìn)行構(gòu)件深化設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的因素較多，出錯(cuò)率較高，而其在建筑結(jié)構(gòu)中又占據(jù)著重要地位，本文以成都市高新西區(qū)某學(xué)校項(xiàng)目為契機(jī)，對預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)的主要流程、難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，以降低后期預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤率，提升深化設(shè)計(jì)質(zhì)量。

圖1 預(yù)制柱

1 預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)主要流程

1.1 施工圖紙信息梳理匯總

在對預(yù)制柱進(jìn)行深化設(shè)計(jì)時(shí)，需認(rèn)真閱讀與本項(xiàng)目相關(guān)的施工圖紙，提取要點(diǎn)，包括原設(shè)計(jì)施工圖規(guī)定的規(guī)范和圖集要求、預(yù)制柱抗震等級及混凝土等級、建筑物結(jié)構(gòu)層高、與預(yù)制柱相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)大樣、預(yù)制柱的預(yù)制范圍、柱平法施工圖和配筋圖、與預(yù)制柱相關(guān)的結(jié)構(gòu)梁平法施工圖等。應(yīng)及時(shí)與項(xiàng)目建設(shè)方或總包單位溝通預(yù)制柱重量和吊裝安裝相關(guān)事宜，以便調(diào)整深化設(shè)計(jì)方案。在進(jìn)行信息梳理時(shí)需注意的事項(xiàng)：

(1)信息梳理前需與原設(shè)計(jì)單位或總包單位確認(rèn)己方收到的設(shè)計(jì)施工圖紙是否為最終版圖紙，該項(xiàng)目是否有精裝圖紙，以免因圖紙版本問題造成返工而增加不必要的人工成本和導(dǎo)致延誤工期。

(2)需要分樓層梳理預(yù)制柱的預(yù)制范圍、抗震等級、混凝土等級、截面尺寸和配筋信息，形成報(bào)表，以免深化設(shè)計(jì)時(shí)出錯(cuò)。

(3)在確定預(yù)制柱預(yù)制范圍時(shí)，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)后澆帶、施工縫和施工圖中某些特殊小說明對預(yù)制柱范圍的影響。

(4)根據(jù)梳理形成的預(yù)制柱報(bào)表，對預(yù)制柱編號、尺寸及配筋、高度等信息對尺寸配筋相近或趨同的預(yù)制柱進(jìn)行優(yōu)化，并及時(shí)原設(shè)計(jì)單位或總包單位商討確認(rèn)最優(yōu)方案。

(5)在確定預(yù)制柱的預(yù)制高度時(shí)，應(yīng)特別注意與預(yù)制柱相關(guān)的梁平法施工圖，尤其關(guān)注原位標(biāo)注和集中標(biāo)注的異同，同時(shí)應(yīng)考慮建筑或結(jié)構(gòu)降板區(qū)域?qū)︻A(yù)制柱高度的影響。對于外框梁需考慮建筑結(jié)構(gòu)大樣或造型因素，如圖2所示。

圖2 建筑結(jié)構(gòu)造型示意(單位:mm)

(6)當(dāng)預(yù)制柱位于樓梯間時(shí)需考慮樓梯休息平臺板及樓梯平臺梁的影響，特別注意其縱向鋼筋與預(yù)制柱的連接方式，建議樓梯平臺梁與預(yù)制柱采用機(jī)械連接。

圖3 樓梯間預(yù)制柱示意(單位： mm)

(7)在閱讀施工圖和信息梳理過程中，對發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整理匯總，并書面文本形式發(fā)總包單位或設(shè)計(jì)單位進(jìn)行回復(fù)確認(rèn)。

(8)在進(jìn)行預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)前，還應(yīng)讓總包單位明確預(yù)制柱吊裝采用何種器械，初步確定預(yù)制柱吊裝方案，避免出現(xiàn)構(gòu)件超重現(xiàn)象。

1.2 構(gòu)件歸并

根據(jù)前期對預(yù)制柱信息的梳理情況，及時(shí)與設(shè)計(jì)單位或總包單位商討預(yù)制柱的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，從深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工和成本等角度對預(yù)制柱種類進(jìn)行優(yōu)化歸并，減少預(yù)制構(gòu)件和模具種類，達(dá)到降本增效的目的。

1.3 建立預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)模型

根據(jù)整理的預(yù)制柱信息和優(yōu)化后的方案圖紙，在深化設(shè)計(jì)軟件中建立預(yù)制柱的深化設(shè)計(jì)模型，如圖4所示，指定預(yù)制柱的預(yù)制屬性并輸入相應(yīng)參數(shù)，對預(yù)制柱進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。在深化設(shè)計(jì)過程中需注意的事項(xiàng)：

(1)整理和優(yōu)化后的預(yù)制柱方案圖應(yīng)盡量輕量化，刪除不必要的尺寸標(biāo)注和圖元信息等，以免因深化設(shè)計(jì)軟件卡頓或文件過大而影響預(yù)制柱的建模速度。

(2)模型中的建筑結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)布置應(yīng)與原施工圖一致。

(3)需認(rèn)真核對預(yù)制柱的范圍，確保深化設(shè)計(jì)軟件中的預(yù)制柱與原施工圖要求的預(yù)制范圍一致。

(4)需根據(jù)前期整理的預(yù)制柱信息并配合施工圖認(rèn)真核對每根預(yù)制柱的截面尺寸、配筋信息、連接方式、錨固長度和抗震等級等。

(5)在建預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)模型時(shí)，為提高效率，可只建與預(yù)制柱相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)梁板、墻體和建筑結(jié)構(gòu)大樣等構(gòu)件。

圖4 預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)模型

1.4 預(yù)制柱出圖與圖紙調(diào)整

預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)模型調(diào)整完畢后，應(yīng)根據(jù)前期梳理的預(yù)制柱信息進(jìn)行復(fù)核，重點(diǎn)復(fù)核預(yù)制柱的預(yù)制范圍、尺寸及配筋和預(yù)留預(yù)埋等。無誤后便可對預(yù)制柱進(jìn)行編號，按要求調(diào)整圖紙參數(shù)和圖紙布局，生成預(yù)制柱的平面布置圖和構(gòu)件詳圖，根據(jù)項(xiàng)目要求可生成預(yù)制柱構(gòu)件清單和物料表并導(dǎo)出，以便預(yù)制工廠進(jìn)行備料生產(chǎn)及工程量結(jié)算預(yù)估。在預(yù)制柱出圖與圖紙調(diào)整過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)：

(1)預(yù)制柱構(gòu)件詳圖是否齊全且比例適中，預(yù)制柱構(gòu)件編號是否與預(yù)制柱平面圖一致。

(2)預(yù)制柱構(gòu)件詳圖說明是否與項(xiàng)目信息相符，所采取的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范圖集是否與原設(shè)計(jì)要求一致。

(3)預(yù)制柱構(gòu)件詳圖中構(gòu)件配筋下料表是否圖表統(tǒng)一。

(4)預(yù)制柱的預(yù)埋件編號和圖例是否準(zhǔn)確無誤。

(5)預(yù)制柱的安裝方向是否缺失。

(6)如總包單位或設(shè)計(jì)單位對預(yù)制柱構(gòu)件圖圖框有要求時(shí)，需按要求調(diào)整。

2 預(yù)制柱的配筋設(shè)計(jì)

在預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)模型中，根據(jù)前期梳理信息，對照柱平法施工圖和配筋大樣圖進(jìn)行預(yù)制柱的配筋設(shè)計(jì)。包括設(shè)置預(yù)制柱鋼筋的保護(hù)層厚度、抗震等級、直徑和間距、連接形式、錨固長度、灌漿套筒類型和預(yù)制柱頂層構(gòu)造方式選取等。

2.1 預(yù)制柱縱筋

應(yīng)熟悉國家和地方規(guī)范要求并認(rèn)真閱讀施工圖紙，掌握與預(yù)制柱縱筋相關(guān)的技術(shù)要求。預(yù)制柱的縱向鋼筋設(shè)置在深化設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的事項(xiàng)：

(1)預(yù)制柱的縱向鋼筋應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)結(jié)算模型進(jìn)行歸并且考慮對稱布置，其鋼筋直徑不宜小于20mm。

(2)當(dāng)預(yù)制柱截面尺寸不小于400mm時(shí)，預(yù)制柱縱筋間距宜控制在200mm以內(nèi)。

(3)預(yù)制柱縱向鋼筋之間的凈間距L,需滿足50mm≤L≤300mm。

(4)矩形柱截面寬度或圓柱直徑不宜小于400mm，且不宜小于同方向梁寬的1.5倍。

預(yù)制柱縱向鋼筋的錨固方式和錨固長度應(yīng)根據(jù)不同抗震等級和原設(shè)計(jì)施工圖要求進(jìn)行設(shè)置，并滿足國家和地方相關(guān)規(guī)范和圖集要求。掌握預(yù)制邊柱、預(yù)制中柱和預(yù)制頂層柱的異同，對于預(yù)制頂層柱，其縱向鋼筋宜伸出屋面錨固并滿足相應(yīng)的規(guī)范要求。位于頂層中間的預(yù)制柱宜采用錨固板錨固，頂層預(yù)制邊柱外側(cè)鋼筋宜采用搭接連接而內(nèi)側(cè)宜采用錨固板錨固，所有鋼筋連接方式均應(yīng)滿足規(guī)范和圖集要求。

在對預(yù)制柱進(jìn)行深化時(shí)，預(yù)制柱與預(yù)制柱、預(yù)制柱與現(xiàn)澆構(gòu)件、預(yù)制柱與樓梯梁及平臺板的鋼筋連接方式應(yīng)先參考原設(shè)計(jì)施工圖紙中給定的預(yù)制柱節(jié)點(diǎn)連接大樣，在滿足規(guī)范和圖集要求的前提下應(yīng)主動對預(yù)制柱連接方式的選取進(jìn)行優(yōu)化，并注意變截面預(yù)制柱、變鋼筋直徑預(yù)制柱、預(yù)制與現(xiàn)澆層轉(zhuǎn)換處預(yù)制柱的縱向鋼筋上下層連接轉(zhuǎn)換關(guān)系，變截面預(yù)制柱如圖5所示。預(yù)制邊柱和角柱、預(yù)制中柱與變截面預(yù)制柱縱向鋼筋構(gòu)造的選取應(yīng)滿足規(guī)范和圖集要求。

圖5 變截面預(yù)制柱

為了更好地指導(dǎo)項(xiàng)目施工和預(yù)制柱安裝，宜根據(jù)項(xiàng)目情況繪制預(yù)制柱轉(zhuǎn)換層鋼筋定位、預(yù)埋件平面布置圖和大樣圖，減少施工時(shí)預(yù)制柱鋼筋定位不準(zhǔn)或安裝不上的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 預(yù)制柱箍筋

應(yīng)熟悉國家和地方規(guī)范要求并認(rèn)真閱讀施工圖紙，掌握與預(yù)制柱箍筋相關(guān)的技術(shù)要求。預(yù)制柱的箍筋設(shè)置在深化設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的事項(xiàng)：

(1)預(yù)制柱箍筋直徑和間距應(yīng)與原施工圖要求一致，特別注意需全高加密的預(yù)制柱等。

(2)預(yù)制柱兩端箍筋加密區(qū)長度宜取500mm、預(yù)制柱截面高度和預(yù)制柱凈高的1/6中的最大值。底層預(yù)制柱下端的箍筋加密區(qū)長度不應(yīng)小于預(yù)制柱凈高的1/3。

(3)預(yù)制柱箍筋加密區(qū)或非加密區(qū)的箍筋肢距、拉筋的選型也應(yīng)滿足規(guī)范和圖集要求。

(4)對于采用套筒灌漿進(jìn)行連接的預(yù)制柱，套筒連接區(qū)域柱截面剛度及承載力較大，柱塑性鉸區(qū)域可能上移，應(yīng)將套筒連接區(qū)域上500mm高度區(qū)域內(nèi)的預(yù)制柱箍筋加密。

(5)預(yù)制柱箍筋彎鉤端頭平直段長度，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于5d，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于10d，d為箍筋直徑。

在檢查預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)模型和構(gòu)件施工圖時(shí)，應(yīng)對預(yù)制柱箍筋直徑和間距、加密區(qū)長度進(jìn)行復(fù)核，特別注意預(yù)制柱上端最后一道箍筋距梁低部距離和預(yù)制柱灌漿套筒上端距離最近的那道箍筋均不應(yīng)大于50mm。

3 預(yù)制柱預(yù)留預(yù)埋

預(yù)制柱的水電預(yù)留預(yù)埋應(yīng)由專業(yè)的水電工程師進(jìn)行預(yù)留預(yù)埋點(diǎn)位提取，其他結(jié)構(gòu)性能或輔助埋件應(yīng)滿足規(guī)范要求擇優(yōu)選取。根據(jù)提取的預(yù)留預(yù)埋點(diǎn)位，在預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)模型或圖紙中應(yīng)逐一體現(xiàn)且確保準(zhǔn)確性。預(yù)制柱預(yù)埋選擇過程中需注意的事項(xiàng)：

(1)在預(yù)制柱預(yù)埋點(diǎn)位提取前應(yīng)與總包單位、設(shè)計(jì)單位和預(yù)制構(gòu)件廠溝通預(yù)留預(yù)埋的原則和方式等，待商定后由水電工程師根據(jù)原施工圖紙?zhí)崛☆A(yù)制柱的預(yù)留預(yù)埋點(diǎn)位，并發(fā)相關(guān)單位進(jìn)行審核確認(rèn)，無誤后方可在預(yù)制構(gòu)件中進(jìn)行布置，以免返工影響效率。

(2)預(yù)制柱預(yù)埋點(diǎn)位布置時(shí)要逐一核對線盒線管、手孔尺寸、脫模和吊裝埋件、斜支撐埋件、排氣孔的選型和定位等。其中對于受力埋件還需對相應(yīng)工況下的承載力進(jìn)行驗(yàn)算，并滿足規(guī)范要求。

(3)預(yù)制柱應(yīng)考慮防雷接地的設(shè)置，應(yīng)滿足生產(chǎn)和施工要求，并考慮其可行性。

(4)在進(jìn)行預(yù)制柱灌漿套筒選型時(shí)，應(yīng)先與總包和設(shè)計(jì)單位溝通，確定灌漿套筒類型。深化設(shè)計(jì)時(shí)需特別注意預(yù)制柱縱向鋼筋錨入灌漿套筒的錨入長度不宜小于鋼筋直徑的8倍且應(yīng)符合灌漿套筒相關(guān)產(chǎn)品參數(shù)要求，相鄰灌漿套筒間的凈距不應(yīng)小于25mm，接頭連接鋼筋的強(qiáng)度等級不應(yīng)高于灌漿套筒規(guī)定的連接鋼筋強(qiáng)度等級，接頭連接鋼筋直徑規(guī)格應(yīng)滿足灌漿套筒相應(yīng)的產(chǎn)品參數(shù)要求且不宜小于規(guī)定直徑規(guī)格一級以上。對于預(yù)制邊柱或角柱應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)和施工因素，合理設(shè)置出漿孔和注漿孔。

(5)預(yù)制柱底部應(yīng)按照規(guī)范和圖集要求設(shè)置鍵槽和粗糙面，并注意鍵槽與縱向鋼筋及柱底第一道箍筋的碰撞關(guān)系。

4 結(jié)論

預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)需綜合考慮構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸和施工等諸多因素，在深化設(shè)計(jì)前，及時(shí)梳理與預(yù)制柱相關(guān)的圖紙信息并與總包單位或設(shè)計(jì)單位進(jìn)行對接。深化設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)注意預(yù)制柱抗震等級、鋼筋配置、灌漿套筒的選型、預(yù)留預(yù)埋設(shè)置和頂層預(yù)制柱節(jié)點(diǎn)連接等，待預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)模型完善后需根據(jù)梳理的信息對模型進(jìn)行復(fù)核后才能出圖。預(yù)制柱深化設(shè)計(jì)需要考慮的因素較多，盡量采用多方校核的方式復(fù)核預(yù)制柱模型或圖紙，減少錯(cuò)誤率并有效提升圖紙質(zhì)量，以便更好地指導(dǎo)構(gòu)件生產(chǎn)與施工。