装配式钢筋混凝土结构设计流程分析研究

2019-01-31刘志军哈尔滨市建筑设计院黑龙江哈尔滨150010

中国房地产业 2019年22期

文/刘志军哈尔滨市建筑设计院黑龙江哈尔滨 150010

近年来，预制装配式钢筋混凝土结构（简称PC 结构）在全国各地出现了快速发展的局面。预制装配式建筑可以有效地节约资源和能源，提高材料在实现建筑节能和结构性能方面的效率，减少现场施工对场地和环境条件的需求，减少建筑垃圾和施工对环境的不良影响，提高建筑功能和结构性能，可以有效实现“四节一环保”的绿色发展要求，实现低能耗、低排放的建造过程，促进我国建筑业的整体发展，实现预定的节能减排目标。而装配式建筑中设计环节是发展装配式非常重要的一个环节，装配式建筑设计要做到安全适用、技术先进、经济合理、质量可靠。基于此，本文从装配式钢筋混凝土结构设计的特点出发，探讨装配式钢筋混凝土结构设计流程。

1、PC 结构设计内容概述

1.1 方案设计主要内容

PC 结构设计，最好是在建筑方案设计阶段即能介入配合，就能充分考虑预制装配式建筑的特点，做到少规格、多组合，尽量标准化、模数化，从设计源头开始就体现出工业化优势和节省造价。

（1）平面分析：尽量统一柱网尺寸及大小，提高构件重复率可以大大减少模具成本，提高构件生产效率及现场施工效率，进一步缩短工程建设工期。

（2）立面分析：考虑到立面线条大样及屋顶女儿墙构架的造型复杂对装配式外周圈梁及预制外墙的影响以及采用预制外挂墙板的可能性，立面应尽量简洁，以减少预制难度或安装连接难度并能降低混凝土总量。

（3）预制方案确定：结合当地对预制率要求的相关规定，确定合适的预制方案。项目在制定预制混凝土构件的优先顺序为：预制楼板→预制楼梯→预制阳台板→预制空调板→预制内墙（轻质隔墙）→预制梁→预制墙柱。

1.2 初步设计主要内容

装配整体式混凝土结构等同普通钢筋混凝土现浇结构，可采用与普通钢筋混凝土现浇结构相同的方法进行结构分析。PC 结构初步设计主要内容有：

（1）确定连接方式：要确定预制构件与现浇构件以及预制构件与预制构件之间合适的连接方式。如预制叠合板之间是采用密拼方式，还是后浇连接方式；楼梯与梯梁之间是采用铰接还是滑动连接；预制梁与预制梁之间是采用牛担板连接，还是企口后浇连接（或是尽量避免预制梁与预制梁的连接，而采用预制梁与现浇梁的连接方式）；预制内隔墙之间及其底和顶与主体结构的连接方式等。确定连接方式后，要根据连接方式对连接节点进行计算，以满足相关规范要求。

（2）确定预制构件尺寸：结合主体结构计算，适当优化调整平面布置，与预制构件设计合理匹配，并综合考虑吊装、运输、堆放等要求，基本确定预制构件的尺寸，并进行平面拆分。

（3）确定预制率：根据确定的预制构件尺寸及主体和维护结构，计算确定预制率。

1.3 深化设计主要内容

这是PC 结构设计中最关键的环节，也是PC 结构特有的设计阶段。深化设计应结合建筑、结构和设备等专业的施工图，以及构件制作、运输、堆放、施工等各环节的要求进行深化设计，是一个全局的设计，是精细化设计阶段。在深化设计阶段，要对预制构件尺寸进行精细的统一，要充分考虑各预制构件的边界条件（如周边结构构件情况、孔洞、设备预埋等）；同时，预制构件的配筋也不能简单地采用现浇结构计算的结果，要考虑由于施工方式改变的影响，以及工厂预制脱模、翻转、吊装、运输、堆放等工况引起的配筋加强。在深化设计阶段，设计要全面考虑生产预制、堆放、运输、吊装各过程中的所有环节和要素，确保最终顺利安装施工。避免由于微小的失误，引起同一批预制构件的不合格，造成损失。

（1）在PC 结构深化设计阶段主要设计内容有：①各层预制构件布置图及数量统计；②构件模板图：应表示构件尺寸、预留洞及预埋件位置、尺寸，预埋件编号、必要的标高等；③构件配筋图：纵剖面表示钢筋形式、箍筋直径与间距，横剖面注明断面尺寸、钢筋规格、位置、数量等；

（2）在PC 结构深化设计阶段应验算以下内容：①预制构件脱模、翻转、堆放、运输、吊装、吊运、安装搁置、翻转等验算；②叠合梁板施工阶段承载力及支撑架验算；③叠合次梁企口和主梁挑耳、缺口验算；④叠合次梁牛担板和主梁开槽验算等。

2、PC 结构设计流程

2.1 常规设计阶段

常规设计阶段，主要是针对传统常规建筑设计而言。传统常规建筑设计，一般从方案设计开始，经过初步设计（一般工程可不需要初步设计）、施工图设计、到施工图审查通过结束。对于装配式建筑，同样需要经过这些流程、需要配合送施工图审查，直到审查通过。在本探讨中，笔者将装配式建筑从方案设计直到施工图审查通过这一阶段称为“常规设计阶段”。