預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)探討

植嘉生

摘要：目前預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)存在較多問題，針對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法效率低下的現(xiàn)象，以實(shí)際項(xiàng)目為例子，運(yùn)用Tekla及其二次開發(fā)進(jìn)行預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)，提高工作效率，保證圖紙的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)；深化設(shè)計(jì)；Tekla

裝配式建筑在我國(guó)經(jīng)歷了多個(gè)發(fā)展階段。1950年到1980年啟動(dòng)發(fā)展階段，新中國(guó)成立之初，國(guó)務(wù)院就出臺(tái)了《關(guān)于加強(qiáng)和發(fā)展建筑工業(yè)的決定》，開始在全國(guó)建筑業(yè)推行標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、機(jī)械化，全國(guó)興建了數(shù)以千計(jì)的混凝土預(yù)制構(gòu)配件加工廠。1980年到2008年進(jìn)入低潮階段，由于抗震性能差，戶型單一，滲漏、保溫節(jié)能差，導(dǎo)致期間預(yù)制裝配式建筑幾乎絕跡。2008年至今，國(guó)家層面研究了大量的新技術(shù)，尤其是抗震連接技術(shù)、防水技術(shù)、節(jié)能技術(shù)，進(jìn)入了重新啟動(dòng)階段。2016年，國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》指出，“力爭(zhēng)用10年左右的時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到30%?！彪m然國(guó)家正在大力推進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展，但目前預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)仍存在不少問題，本文以實(shí)際項(xiàng)目為例，運(yùn)用Tekla及其二次開發(fā)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，提高工作效率，保證圖紙的質(zhì)量。

項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目地上19層，建筑物高度78.5m，建筑總面積44036平方米，采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。

該項(xiàng)目6層及6層以下為現(xiàn)澆，6層為轉(zhuǎn)換層，7層及以上采用預(yù)制結(jié)構(gòu)、裝配式施工工藝，梁、柱、樓板、剪力墻、樓梯、陽(yáng)臺(tái)等構(gòu)件都是提前在加工廠先行制作完成，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，利用塔吊進(jìn)行吊裝、拼接，構(gòu)件之間拼縫采用現(xiàn)澆混凝土濕式連接。

一、預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

（一）混凝土質(zhì)量有保證

在工業(yè)化的工廠里，嚴(yán)格控制混凝土的配合比、攪拌時(shí)間、振搗、養(yǎng)護(hù)條件等各方面因素，使得預(yù)制混凝土的質(zhì)量相對(duì)現(xiàn)澆混凝土更加優(yōu)良。

（二）整體工期速度快

預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)在構(gòu)件廠里集中進(jìn)行加工生產(chǎn)，使得現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)量大幅減少，極大地節(jié)約了人力資源，提高了施工效率，縮短工期。

（三）環(huán)保、文明施工

預(yù)制混凝土構(gòu)件在工地組裝且外觀質(zhì)量佳不需粉刷，減少了大量現(xiàn)場(chǎng)模版的作業(yè)及現(xiàn)場(chǎng)粉刷的作業(yè)，減少了施工現(xiàn)場(chǎng)大量的噪聲、粉塵污染。

二、項(xiàng)目采用的關(guān)鍵技術(shù)

該項(xiàng)目采用了灌漿套筒[1]、機(jī)械化箍筋（一筆箍筋[1]）、主次梁牛擔(dān)板等國(guó)際先進(jìn)的裝配式建筑技術(shù)。

（一）灌漿套筒[1]

套筒通過灌注超高強(qiáng)度砂漿[2]，作為鋼筋力量傳遞的媒介，讓鋼筋續(xù)接，使預(yù)制混凝土柱成為連續(xù)結(jié)構(gòu)。

（二）機(jī)械化箍筋（一筆箍筋[1]）

利用機(jī)器加工生產(chǎn)鋼筋，更能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。一筆箍是由一條鋼筋彎曲而成，一筆箍柱承載力是傳統(tǒng)柱的1.2倍。

（三）主次梁牛擔(dān)板

次梁與主梁采用鉸接連接，已納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

（四）預(yù)制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)三維模擬[1]

運(yùn)用BIM技術(shù)，建立真實(shí)的三維建筑模型，并進(jìn)行構(gòu)件的碰撞檢查，為后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)施工的順利進(jìn)行提供有效保證。

三、預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)發(fā)展的瓶頸

（一）構(gòu)件碰撞

預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相互碰撞，各專業(yè)之間的碰撞是一個(gè)大難題。運(yùn)用三維模擬拼裝和各專業(yè)間的碰撞檢查，是保證預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)順利裝配的關(guān)鍵。

（二）結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)工作量大，校核工作繁瑣復(fù)雜

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基于二維平臺(tái)繪制施工圖，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)根據(jù)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的施工圖對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，由于預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的數(shù)量多，導(dǎo)致該工作量較傳統(tǒng)施工圖設(shè)計(jì)大幅增加，且?guī)?lái)的校核工作量也同步大幅增加，造成設(shè)計(jì)效率低下。

四、基于Tekla的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

Tekla是一款可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確無(wú)誤的預(yù)制混凝土深化設(shè)計(jì)的BIM軟件。

杭州艾構(gòu)根據(jù)裝配式混凝土連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖集，結(jié)合中建科技工廠加工需求，通過.NET開發(fā)，對(duì)Tekla軟件中的混凝土節(jié)點(diǎn)庫(kù)和構(gòu)件進(jìn)行了專門開發(fā)，對(duì)常見的梁、板、柱、墻做了專門的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)截面及各種鋼筋的參數(shù)化動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，并對(duì)各種常見形式的構(gòu)件圖紙進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)注，極大的提高了設(shè)計(jì)人員在Tekla中的建模效率及準(zhǔn)確性。

（一） Tekla在參數(shù)化建模上的應(yīng)用

利用二次開發(fā)的構(gòu)件庫(kù)，我們可以快速對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)化建模，大大縮短了建模時(shí)間。

（二） Tekla在處理碰撞問題上的應(yīng)用

由于Tekla目前只是一個(gè)針對(duì)構(gòu)件深化的軟件，若要進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的碰撞檢查，可以把Tekla模型導(dǎo)入Navisworks進(jìn)行相應(yīng)的碰撞檢查。

（三） Tekla在構(gòu)件深化圖上的應(yīng)用

預(yù)制結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)中，構(gòu)件的深化圖紙數(shù)量十分多，工作量非常大。如果使用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)出圖的方式，不僅浪費(fèi)人力物力，還無(wú)法保證圖紙的質(zhì)量。Tekla軟件結(jié)合杭州艾構(gòu)的二次開發(fā)，在對(duì)模型進(jìn)行校對(duì)后，確保模型的準(zhǔn)確性，可以一鍵生成預(yù)制構(gòu)件深化圖紙。圖紙包括了預(yù)制構(gòu)件的尺寸、配筋信息，以及詳細(xì)的鋼筋下料清單，可以直接用于預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)加工。同時(shí)，當(dāng)模型發(fā)生變更時(shí)，Tekla會(huì)自動(dòng)更新到創(chuàng)建的所有文檔和數(shù)據(jù)中。（見圖1）

五、結(jié)語(yǔ)

在預(yù)制結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)中，由于預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的種類繁多、體型復(fù)雜，能否靈活運(yùn)用BIM技術(shù)與預(yù)制結(jié)構(gòu)相結(jié)合成為關(guān)鍵。

未來(lái)預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)必將給行業(yè)帶來(lái)巨變，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、3D打印建筑及零碳建筑將成為新常態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹衍梁，詹耀裕.臺(tái)灣地區(qū)預(yù)制混凝土技術(shù)的發(fā)展及工程應(yīng)用[J].混凝土世界，2012（02）：94-103.

[2]尹衍梁，丘惠生.高強(qiáng)度續(xù)接砂漿于預(yù)鑄柱套筒續(xù)接之應(yīng)用[C].第三屆全國(guó)商品砂漿學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集，2009：224-229.