裝配整體式施工圖深化結構設計要點淺析

溫興宇

【摘 要】裝配式建筑的深化設計不同于傳統建筑設計，強調通用化、模數化、標準化。其中結構施工圖除了需要關注傳統結構施工圖所要求的內容，還應將新的深化要求與建筑、設備專業的要求結合起來，同時考慮構件生產、運輸、施工和運營維護等環節，使得圖紙的二次設計能夠達到相應的設計深度與質量。

【關鍵詞】裝配整體式混凝土結構；結構施工圖；深化設計

中圖分類號： TU765 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）20-0123-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.20.053

【Abstract】The in-depth design of assembled monolithic concrete construction drawings emphasizes generalization， modularization and standardization. In addition to pay attention to the requirements of the traditional construction drawings， the construction drawings should be combined with the architecture and equipment， and the components production， transportation， construction and maintenance work should be considered.

【Key words】Assembled Monolithic Concrete Structure； Structural Construction Drawing； In-depth Design

0 引言

2016年國務院明確了未來10年的裝配式工業化發展建設任務，我國裝配式建筑行業進入快速發展時期，新的裝配式設計方法立足于現澆結構設計理論開始起步。目前，國內裝配設計建造形式主要以裝配整體式為主，相關規范并不完善，對于裝配式結構體系的計算、結構施工圖的繪制均按照《裝配式混凝土結構技術規程》（JGJ1-2014）等規范中提出的“等同現澆”概念進行。具體表現為：結構的計算按照現澆鋼筋混凝土結構的計算規則，采用傳統有限元結構計算軟件計算結構內力與配筋需求；結構施工圖的繪制在原有結構平法制圖的原則上豐富圖紙表達內容，新增構件在廠房生產的深化圖紙[1]。

裝配式設計的深化體現在施工圖和構件生產詳圖兩個階段，目前圖紙深化設計存在以下問題：規范與標準目前尚未成熟，結構拆分規定、制圖標準不統一；設計方與生產施工方獨立運營，缺乏相互滲透與融合；建筑、結構與設備等專業集成度弱，建筑全壽命周期考慮缺乏；設計質量低，主要體現為標準化、模數化、信息化應用程度低；構件制造加工能力弱，吊運安裝施工工藝不先進。

1 裝配式結構施工圖深化設計要點

裝配式構件生產詳圖的深化設計強調通用化、模數化、標準化，需要考慮構件的制作生產、堆放運輸、吊裝施工、運營維護以及整個生產施工過程的經濟成本等因素，所以就結構方面來講除了完成鋼筋的定位、型號、數量等基本內容，還需考慮建筑、設備專業的相關要求，如防水做法、開動情況、預埋管線的內部碰撞。裝配式構件生產詳圖的設計具體為以下幾個過程：前期技術策劃、建筑施工圖設計、預制構件拆分方案設計、預制構件模板圖、預制構件配筋圖、預制構件預埋預留圖、預制構件綜合加工圖、模具設計圖。

1.1 結構拆分

構件的拆分作為施工圖、構件生產圖的深化的重點，決定了深化工作的難易與構件的類型，同時也對生產施工、管理組織與成本控制產生很大的影響。構件拆分工作按照建筑設計“模數協調”進行，盡量減少構件類型便于工廠流水生產與堆放運輸，合理的連接點或者接縫處理在減小構件制作與施工難度同時又能保證良好的連接性能，使得建筑在使用功能與抗震設防上也具備較好的性能。

在前期策劃，應考慮運輸、安裝等條件對預制構件的限制，這些限制包括：構件重量、具體尺寸、吊裝機的起重能力、場地存放的條件[3]。預制件內的鋼筋設計重點考慮連接可靠性與加工、生產、施工的便利性，要求能提高預制構件連接效率、保證節點錨固抗震需求、滿足鋼筋準確定位的要求、提高機械化加工、便于模具的加工安裝和拆卸、便于制作現場安放與施工現場的安裝。

面板類構件如預制外掛墻板、剪力墻、樓板等，拆分內容含板片分割、厚度計算、鋼筋排布、端部鋼筋預留設計、設備管線、預埋件、預留孔洞等內容，其中剪力墻的拆分設計重點關注構造邊緣構件和約束邊緣構件在結構計算中的具體鋼筋數目與排放位置，此區域一般采用后澆完成，可在保證預制鋼筋在構件生產與施工階段易于操作且連接可靠的情況下，盡量將預制墻體內豎向鋼筋轉移到此處，以減少灌漿套筒的數量而減少成本。桿類構件如預制梁、柱，包括長度分割、接合面抗剪設計、端部鋼筋預留設計、縱筋和箍筋排布、擱置長度、管線、預埋件、預留孔洞等內容；柱子還應考慮灌漿孔及溝槽等內容。其他構件如預制樓梯、預制陽臺，考慮鋼筋排布、端部鋼筋連接、預埋件等內容。

1.2 生產、吊運、堆放、安裝驗算

在某些情況下，裝配式構件的尺寸，尤其是最小厚度、構造鋼筋的配置是由其制作、運輸、吊裝階段做決定，所以構件的拆分以及鋼筋的布置，同時需考慮其在制作、運輸和堆放、安裝等階段的短暫狀況應可能受到荷載作用而導致的破壞或者破損。為此，預制件在以上階段的強度、剛度與穩定性應參照《混凝土結構工程施工規范》等規范結合生產和施工經驗進行驗算。

1.3 連接設計

裝配式的連接設計主要包括以下方面：水平構件與豎向構件的傳力連接，如：框架梁柱節點、剪力墻與疊合板連接、豎向構件與基礎頂部連接；水平構件預制部分與現澆部分的連接，如疊合板、疊合梁、疊合陽臺等。良好的連接點位置選擇與結構構造設計，能夠保證建筑的使用功能，如空間、防水、防火，同時使其具備較好的抗震性能。

目前國內裝配式整體式混凝土結構以濕式連接為主，一般采用梁柱節點現澆的方法，柱子鋼筋穿過節點預留采用鋼筋套筒灌漿連接技術連接，梁縱筋等水平鋼筋在節點錨固，同時預制疊合梁端面設置抗剪鍵槽，以抵抗梁端在節點區域的較大剪力。以上做法在考慮節點施工困難的同時強調節點處受力鋼筋的連續性，以確保荷載與地震作用力的傳遞合理明確，最終實現節點設計強接縫弱構件的原則，使裝配式結構具有與現澆結構完全接近的各項性能。裝配式混凝土結構中，節點及接縫處的縱向鋼筋連接宜根據接頭受力、施工工藝等要求優先選用具套筒灌漿連接。非節點區域的預制構件與現澆部分的結合面處，宜采取混凝土粗糙面的做法，如預制疊板、預制疊合梁與現澆層。

此外，對于連接部位的防水設計重點考慮外掛預制墻板?，F階段，考慮到地下裝配式防水技術的不成熟與抗震設防中的底部加強區要求，故地下室與建筑底部1-2層在裝配整體式中均采用現澆鋼筋混凝土結構；而屋面最上層現場疊澆的一層；綜上，地下與屋面防水設計施工現澆結構一致。外掛預制墻體的防水節點連接處理一般采用構造做法與防水材料結合的做法，構造上采用企口縫、高低縫、排水空腔構造，材料上選用耐候結構密封膠，以上連接方式可在建筑施工圖體現，但構件生產圖亦將其具體構造做法結合預制外墻是否承重、承重固定連接方式、連接處預埋件設置、外墻體保溫材料布置等多個因素結合起來思考。

1.4 建筑信息化等新技術的引入

隨著建筑信息化的發展，目前國內大量構件生產深化設計均采用BIM手段，具體流程如下：確認設計院圖紙與深化設計標準-構件拆分設計-BIM信息化模型建立-模型校對審核-深化設計出圖[4]。BIM可以整和各專業設計信息進行二次設計，在構件深化設計及出圖環節依托建筑信息化模型建設、族的設立、修改的同步性節省大量勞力和工程時間的同時帶來更高的設計精度與質量。

同時RFID（無線射頻）等技術[5]在構件制作中的引入可提高預制構件生產質量、生產控制效率，將構件的深化設計信息與制作檢查驗收聯系起來，也為日后的運維提供更信息化、更便利的檢測維護手段。

2 結論與展望

新的裝配式深化設計方法是在傳統現澆混凝土結構設計理論的基礎上開始探索起步的，尤其是結構設計方面，由于采用了“等同現澆”的原理，所以其深化設計承接卻異于傳統結構設計，形成一個新的“二次”設計階段，但隨著新的信息化技術的引入，勢必將原本分割的兩個設計階段融合起來，使設計既能滿足工業化構件生產要求，又能滿足現場施工要求，更滿足建筑的使用功能與抗震要設防求。傳統的結構設計理論因具有大量理論推導與實踐證明，仍值得借鑒，但深化階段相應的建筑信息化手段值得關注。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國行業標準.裝配式混凝土結構技術規程（JGJ1-2014）[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]中華人民共和國行業標準.建筑抗震設計規范（GB50011-2010）[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[3]張波.裝配式混凝土結構工程[M].北京：北京理工大學出版社，2016.

[4]侯本才，馬文文，郭瑞峰，王奇龍.建筑工業化深化設計與工程實踐[J].施工技術，2016，45（10）：38-41.

[5]滕巖，王艷艷，李志光，曹海洋.裝配式混凝土建筑水平構件的深化設計及應用[J].建筑技術，2017，48（10）：1085-1087.