預制混凝土結構深化設計探討

植嘉生

摘要：目前預制混凝土結構深化設計存在較多問題，針對傳統設計方法效率低下的現象，以實際項目為例子，運用Tekla及其二次開發進行預制混凝土結構的深化設計，提高工作效率，保證圖紙的質量。

關鍵詞：預制混凝土結構；深化設計；Tekla

裝配式建筑在我國經歷了多個發展階段。1950年到1980年啟動發展階段，新中國成立之初，國務院就出臺了《關于加強和發展建筑工業的決定》，開始在全國建筑業推行標準化、工廠化、機械化，全國興建了數以千計的混凝土預制構配件加工廠。1980年到2008年進入低潮階段，由于抗震性能差，戶型單一，滲漏、保溫節能差，導致期間預制裝配式建筑幾乎絕跡。2008年至今，國家層面研究了大量的新技術，尤其是抗震連接技術、防水技術、節能技術，進入了重新啟動階段。2016年，國務院辦公廳《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》指出，“力爭用10年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%。”雖然國家正在大力推進裝配式建筑的發展，但目前預制混凝土結構深化設計仍存在不少問題，本文以實際項目為例，運用Tekla及其二次開發進行深化設計，提高工作效率，保證圖紙的質量。

項目概況

該項目地上19層，建筑物高度78.5m，建筑總面積44036平方米，采用框架-剪力墻結構。

該項目6層及6層以下為現澆，6層為轉換層，7層及以上采用預制結構、裝配式施工工藝，梁、柱、樓板、剪力墻、樓梯、陽臺等構件都是提前在加工廠先行制作完成，運到現場后，利用塔吊進行吊裝、拼接，構件之間拼縫采用現澆混凝土濕式連接。

一、預制混凝土結構特點及優勢

（一）混凝土質量有保證

在工業化的工廠里，嚴格控制混凝土的配合比、攪拌時間、振搗、養護條件等各方面因素，使得預制混凝土的質量相對現澆混凝土更加優良。

（二）整體工期速度快

預制混凝土結構在構件廠里集中進行加工生產，使得現場施工作業量大幅減少，極大地節約了人力資源，提高了施工效率，縮短工期。

（三）環保、文明施工

預制混凝土構件在工地組裝且外觀質量佳不需粉刷，減少了大量現場模版的作業及現場粉刷的作業，減少了施工現場大量的噪聲、粉塵污染。

二、項目采用的關鍵技術

該項目采用了灌漿套筒[1]、機械化箍筋（一筆箍筋[1]）、主次梁牛擔板等國際先進的裝配式建筑技術。

（一）灌漿套筒[1]

套筒通過灌注超高強度砂漿[2]，作為鋼筋力量傳遞的媒介，讓鋼筋續接，使預制混凝土柱成為連續結構。

（二）機械化箍筋（一筆箍筋[1]）

利用機器加工生產鋼筋，更能保證產品的質量。一筆箍是由一條鋼筋彎曲而成，一筆箍柱承載力是傳統柱的1.2倍。

（三）主次梁牛擔板

次梁與主梁采用鉸接連接，已納入國家標準規范。

（四）預制節點設計三維模擬[1]

運用BIM技術，建立真實的三維建筑模型，并進行構件的碰撞檢查，為后續現場施工的順利進行提供有效保證。

三、預制混凝土結構深化設計發展的瓶頸

（一）構件碰撞

預制結構構件的相互碰撞，各專業之間的碰撞是一個大難題。運用三維模擬拼裝和各專業間的碰撞檢查，是保證預制混凝土結構順利裝配的關鍵。

（二）結構深化設計工作量大，校核工作繁瑣復雜

傳統結構設計基于二維平臺繪制施工圖，預制混凝土結構根據傳統結構的施工圖對預制構件進行深化設計，由于預制混凝土結構構件的數量多，導致該工作量較傳統施工圖設計大幅增加，且帶來的校核工作量也同步大幅增加，造成設計效率低下。

四、基于Tekla的預制混凝土結構深化設計

Tekla是一款可以實現準確無誤的預制混凝土深化設計的BIM軟件。

杭州艾構根據裝配式混凝土連接節點構造圖集，結合中建科技工廠加工需求，通過.NET開發，對Tekla軟件中的混凝土節點庫和構件進行了專門開發，對常見的梁、板、柱、墻做了專門的開發，實現截面及各種鋼筋的參數化動態創建，并對各種常見形式的構件圖紙進行自動標注，極大的提高了設計人員在Tekla中的建模效率及準確性。

（一） Tekla在參數化建模上的應用

利用二次開發的構件庫，我們可以快速對預制構件進行參數化建模，大大縮短了建模時間。

（二） Tekla在處理碰撞問題上的應用

由于Tekla目前只是一個針對構件深化的軟件，若要進行預制構件的碰撞檢查，可以把Tekla模型導入Navisworks進行相應的碰撞檢查。

（三） Tekla在構件深化圖上的應用

預制結構深化設計中，構件的深化圖紙數量十分多，工作量非常大。如果使用傳統結構出圖的方式，不僅浪費人力物力，還無法保證圖紙的質量。Tekla軟件結合杭州艾構的二次開發，在對模型進行校對后，確保模型的準確性，可以一鍵生成預制構件深化圖紙。圖紙包括了預制構件的尺寸、配筋信息，以及詳細的鋼筋下料清單，可以直接用于預制構件的生產加工。同時，當模型發生變更時，Tekla會自動更新到創建的所有文檔和數據中。（見圖1）

五、結語

在預制結構深化設計中，由于預制結構構件的種類繁多、體型復雜，能否靈活運用BIM技術與預制結構相結合成為關鍵。

未來預制混凝土結構必將給行業帶來巨變，大數據、云計算、物聯網、人工智能、3D打印建筑及零碳建筑將成為新常態。

參考文獻：

[1]尹衍梁，詹耀裕.臺灣地區預制混凝土技術的發展及工程應用[J].混凝土世界，2012（02）：94-103.

[2]尹衍梁，丘惠生.高強度續接砂漿于預鑄柱套筒續接之應用[C].第三屆全國商品砂漿學術交流會論文集，2009：224-229.