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(tǒng)設計方法效率低下的現(xiàn)象，以實際項目為例子，運用Tekla及其二次開發(fā)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(zhì)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(jīng)歷了多個發(fā)展階段。1950年到1980年啟動發(fā)展階段，新中國成立之初，國務院就出臺了《關于加強和發(fā)展建筑工業(yè)的決定》，開始在全國建筑業(yè)推行標準化、工廠化、機械化，全國興建了數(shù)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(jié)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(jié)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(fā)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(fā)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(fā)進行深化設計，提高工作效率，保證圖紙的質(zhì)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(xiàn)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(xiàn)場后，利用塔吊進行吊裝、拼接，構件之間拼縫采用現(xiàn)澆混凝土濕式連接。

一、預制混凝土結構特點及優(yōu)勢

（一）混凝土質(zhì)量有保證

在工業(yè)化的工廠里，嚴格控制混凝土的配合比、攪拌時間、振搗、養(yǎng)護條件等各方面因素，使得預制混凝土的質(zhì)量相對現(xiàn)澆混凝土更加優(yōu)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(chǎn)，使得現(xiàn)場施工作業(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

預制混凝土構件在工地組裝且外觀質(zhì)量佳不需粉刷，減少了大量現(xiàn)場模版的作業(yè)及現(xiàn)場粉刷的作業(yè)，減少了施工現(xiàn)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(xù)接，使預制混凝土柱成為連續(xù)結構。

（二）機械化箍筋（一筆箍筋[1]）

利用機器加工生產(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）主次梁牛擔板

次梁與主梁采用鉸接連接，已納入國家標準規(guī)范。

（四）預制節(jié)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(xù)現(xiàn)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(fā)展的瓶頸

（一）構件碰撞

預制結構構件的相互碰撞，各專業(yè)之間的碰撞是一個大難題。運用三維模擬拼裝和各專業(yè)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(tǒng)結構設計基于二維平臺繪制施工圖，預制混凝土結構根據(jù)傳統(tǒng)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(shù)量多，導致該工作量較傳統(tǒng)施工圖設計大幅增加，且?guī)淼男：斯ぷ髁恳餐酱蠓黾樱斐稍O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(xiàn)準確無誤的預制混凝土深化設計的BIM軟件。

杭州艾構根據(jù)裝配式混凝土連接節(jié)點構造圖集，結合中建科技工廠加工需求，通過.NET開發(fā)，對Tekla軟件中的混凝土節(jié)點庫和構件進行了專門開發(fā)，對常見的梁、板、柱、墻做了專門的開發(fā)，實現(xiàn)截面及各種鋼筋的參數(shù)化動態(tài)創(chuàng)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(shù)化建模上的應用

利用二次開發(fā)的構件庫，我們可以快速對預制構件進行參數(shù)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(shù)量十分多，工作量非常大。如果使用傳統(tǒng)結構出圖的方式，不僅浪費人力物力，還無法保證圖紙的質(zhì)量。Tekla軟件結合杭州艾構的二次開發(fā)，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(chǎn)加工。同時，當模型發(fā)生變更時，Tekla會自動更新到創(chuàng)建的所有文檔和數(shù)據(jù)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(yè)帶來巨變，大數(shù)據(jù)、云計算、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：

[1]尹衍梁，詹耀裕.臺灣地區(qū)預制混凝土技術的發(fā)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(xù)接砂漿于預鑄柱套筒續(xù)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.