装配式混凝土结构设计方法研究

装配式混凝土结构设计方法研究

余杰

阳泉市规划设计院 山西省阳泉市 045000

摘要：众所周知，随着经济的发展，建筑行业发展日新月异。人们不但越来越追求建筑品质，同时也越来越追求建筑的施工速度，而预制装配式混凝土结构建筑正可以同时满足这两项要求。预制装配式混凝土结构是提前在工厂中加工制作好各种混凝土结构构件，再运送到施工现场进行现场拼装，而不必进行现场混凝土浇筑。

关键词：配装式；混凝土结构；设计

引言

现阶段，我国建筑行业获得了极为快速的发展，不论是其质量还是成本都有了一定提升。目前而言，装配式混凝土结构分为装配整体式剪力墙结构、装配整体式框架结构、装配整体式框架-剪力墙结构等，在建筑工程领域的应用广泛。装配式建筑结构设计宜贯彻标准化设计理念，遵循少规格、多组合的原则，在标准化设计的基础上实现系列化和多样化。不过现状中依然存在问题及缺陷，现场施工难以保证质量。

1装配式混凝土结构设计

装配式混凝土结构就是PC结构，从理论上可以简单理解为，混凝土构件经过一定的连接方式进行组装之后形成的一种混凝土结构。这种结构与原本的混凝土结构相比，更加标准化、工业化，同时集信息化和专业化等为一身。其由于符合新时代建筑行业的发展、具备很大的优势被广泛使用，从而从设计阶段、施工生产阶段形成了一条完美的产业链。这种结构的设计方式为混凝土结构的发展奠定了非常良好的基础，不仅实现了混凝土在发展上的节能要求，还提高了混凝土的使用寿命。PC结构是所有的部件进行生产之后运送到现场，现场进行组装进行施工。整个环节中要注意运输方面的质量要求，在完成生产之后运送到现场组装，保证质量要求的同时也缩短了工期，大大提高了施工的工作效率。装配式混凝土结构的内涵可以概括为工业化、精准化、环保化。这种系统的管理系统和专业的技术人才团队真正实现了一条龙的服务模式。

2装配式混凝土结构设计方法研究

2.1结构构件的设计

结构设计是以结构计算与分析为基础，再根据分析结果进行构件的设计。文献1中卢家森系统总结了预制混凝土框架结构设计方法，通过计算参数的选取进行了结构整体计算分析，阐述了预制柱、叠合梁及钢筋桁架叠合楼板等构件的设计方法，并通过实际工程进行了详细分析，为工程提供了有益参考。文献2中郑毅超对叠合板单向预应力承载力和双向预应力刚度分别进行了分析，对双向叠合板的弹性设计方法进行了研究，通过推理方程证明了叠合板双向楼板弹性设计方法的合理性，且对叠合板的预制构件进行了设计以及受力验算，通过分析倒T型预应力双向叠合板的构件设计，提出了预制构件的多种几何参数和钢筋的合理性。

2.2预制构件的拆分设计

结构计算和构件设计工作完成后，需要对构件进行拆分设计，拆分需满足施工要求，且拆分构件种类尽量少，拆分的构件应不影响建筑设计的使用功能。王晓珊通过具体案例，在介绍等同现浇的基础上阐述了预制装配式结构的拆分设计，展示了剪力墙体与梁的拆分，楼板拆分以及楼梯和阳台拆分，指出了行业对拆分设计方法没有统一的标准和原则，通过整体设计、拆分设计、构件深化设计以及创建预制构件库等设计方法对装配式结构设计方法进行了探究。李红旺介绍了2种装配式剪力墙结构拆分方案，“边缘构件全部现浇，非边缘构件预制”和“边缘构件部分现浇，水平钢筋环插筋连接”，通过对比已有的2种拆分方式，提出了一种新型剪力墙结构拆分方式———外墙基本全预制，现浇部分设置在内墙。这种拆分是建立在柱梁体系拆分方法基础上的革新。外墙基本全预制，内墙可选择部分预制或者全部现浇，新型拆分方法避免了前2种拆分方式存在的边缘构件箍筋承担水平剪力，预制墙板变成竖向传力构件使结构整体传力途径不清晰等关键性问题。

2.3基于BIM的装配式结构设计方法研究

装配式建筑对BIM技术的应用已得到行业内普遍认可，以BIM为基础的装配式建筑结构设计，可采用以下方法：根据建筑部品的模数化与标准化进行设计，以建成不同技术相互集成后各结构所需构件的族库，包括预制外墙板、预制梁柱、预制楼梯与预制楼板，对具体的结构进行设计时，可直接从以上族库当中选择标准化构件，并对不同的标准化构件进行相互搭接，形成完整的三维模型，可极大地加快设计工作效率。为充分发挥装配式建筑在设计方面的特点，应加大力度研究并开发具有模数化特点的不同装配式建筑户型，从而为模型库的建立创造良好的条件。通过对AutodeskRevitStructure的不断了解和掌握，了解到族对于Revit的实际使用是十分重要的，能以族创建者自身设计为依据，对不同类型的设置及参数变量进行定义。

在Revit中，可以将族分成以下几种。（1）可载入族，也称作构件族，主要包含结构的框架和门、窗、柱等基本构件。系统中，构件的族文件属于独立文件，支持独立编辑，同时可在多种项目中多次利用。为计算机配置扩展插件以后，采用以上设计方法，能在族样板文件当中进行装配式建筑构件的标准化及模数化创建，进而形成可以直接使用的装配式建筑结构构件族库，文件采用“.rfa”的格式，除了能作为结构的构件详图，为实际的构件生产绘制详细且正确的图纸，还能在所有需要的情况下下载至项目的实际设计过程当中，以此实现对装配式建筑结构构件设计工作效率的有效提高。（2）系统族，在Revit当中进行预定义，无法从外部进行加载，仅可在项目当中完成设置或进行修改，建筑的墙体、屋顶、楼顶及楼梯，均属于系统族。装配式建筑所需各类装配式构件无法直接通过对族样板文件的使用来建立族库，仅可在打开一个格式为“.rvt”的项目文件之后，于项目内根据标准化和模式化要求对预制构件进行设计，然后保存成一个格式为“.rvt”的新项目文件，至此即完成了对构件族库的建立。采用以上在现有的项目文件内进行设计的方法，能形成详细的构件库，进而为装配式建筑中各类构件的生产提供详图设计。

然而，需要注意的是，对一个项目进行设计时，无法像可载入族那样在任意时间载入至项目当中。由于系统族对应的构件库仅可以作为一种格式为“.rvt”的文件打开，无法载入至其他项目对应的文件当中，所以软件开发商需要抓住这一难得的契机，加大研究力度，并通过二次开发，使包含楼梯、墙、板等在内的系统族构件，均根据模数化与标准化的要求建立出能在项目使用中直接载入的各类族文件，以此进一步加快设计工作效率。

结语

总之，在建筑业的发展趋势下，装配式建筑设计得到了越来越多的关注和更加广泛的应用，构件设计和连接节点设计是装配式设计技术的关键所在。建筑业正在积极推动新型预制装配式结构体系的大规模推广应用，加快建筑工业化发展进程。实现BIM应用并整合到设计流程中，促进各专业之间更大的合作和交流有待提高。因此，在装配式建筑的发展道路上还需砥砺前行。

参考文献:

［1]卢家森．预制装配式混凝土框架结构设计方法［J］．工业建筑，2015(增刊1):391-393．

［2]郑毅超．倒T型预应力混凝土双向叠合板的研究与应用［D］．湘潭:湖南科技大学，2013．

［3]王晓珊．武汉某工业化住宅预制构件BIM应用研究［D］．北京:北方工业大学，2017．

［4]李红旺．装配式剪力墙结构拆分设计研究［D］．沈阳:沈阳建筑大学，2015．

［5]叶浩文，江国胜，周冲．装配式建筑三个一体化的发展思考［J］．建设科技，2016，(增刊1):50-52．

［6]钟春玲，李雷．全预制装配式车站节点的连接方式研究［D］．长春:吉林建筑大学，2015．