PKPM-PC 在裝配式混凝土建筑深化設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用

楊蒞灤

（山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院建筑工程系，山東濟(jì)南 250103）

PKPM[1]編制了裝配式建筑深化設(shè)計(jì)軟件PKPMPC，依托國產(chǎn)Bimbase平臺(tái)進(jìn)行建模、拆分、配筋、避讓調(diào)整、安裝埋件、單構(gòu)件驗(yàn)算，并出具構(gòu)件詳圖圖紙及材料清單，為裝配式建筑的深化設(shè)計(jì)提供了極大便利。依照《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ1-2014）（以下簡(jiǎn)稱《裝規(guī)》）進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以完成裝配式建筑整體分析與內(nèi)力調(diào)整、預(yù)制構(gòu)件配筋設(shè)計(jì)、預(yù)制墻底水平連接縫計(jì)算、預(yù)制柱底水平縫計(jì)算、梁端豎向連接縫計(jì)算、疊合梁縱向抗剪面計(jì)算，保證裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度，提高設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)效率[2]。我們?cè)诔恰皩W(xué)銀在線”平臺(tái)建設(shè)了在線開放課程《裝配式混凝土建筑深化設(shè)計(jì)》，以案例工程介紹了基于PKPM-PC的裝配整體式框架結(jié)構(gòu)和裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)操作，同時(shí)將真實(shí)工程項(xiàng)目的深化設(shè)計(jì)引入課程，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目化教學(xué)。課程面向在校學(xué)生及社會(huì)學(xué)習(xí)者開放，對(duì)裝配式建筑深化設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)起到了積極的推動(dòng)作用，從而助力裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展。下面我們來介紹運(yùn)用PKPM-PC進(jìn)行深化設(shè)計(jì)的應(yīng)用流程。

一、結(jié)構(gòu)主體模型創(chuàng)建

在PKPM-PC中結(jié)構(gòu)主體模型的創(chuàng)建有三種方式：導(dǎo)入PM建模、識(shí)圖建模、直接在PC中結(jié)構(gòu)建模。導(dǎo)入PM建模是我們?cè)趯?shí)際工程中推薦采用的一種方法，模型的精度較高。

二、裝配式模型調(diào)整及補(bǔ)充

結(jié)構(gòu)模型建好后，可以補(bǔ)充一些非承重構(gòu)件：隔墻、梁帶隔墻、外掛墻板、懸挑板。

模型的前處理可以在全樓模型下進(jìn)行精度調(diào)整（按1調(diào)整、按5或按10調(diào)整，使構(gòu)件長(zhǎng)度顯示為整數(shù)）、偏心調(diào)整（可使模型更加準(zhǔn)確）、梁合并（只合并主梁，在拆分設(shè)計(jì)中，主梁是作為一根梁來進(jìn)行拆分的）。

三、預(yù)制構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)

進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的拆分設(shè)計(jì)，要先進(jìn)行構(gòu)件的預(yù)制屬性指定，預(yù)制屬性指定成功的構(gòu)件顏色將與現(xiàn)澆構(gòu)件不同。然后進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的拆分，根據(jù)《裝規(guī)》的規(guī)定，進(jìn)行構(gòu)件尺寸、截面、鍵槽等的設(shè)定，拆分完成后的構(gòu)件后澆部分將透明顯示。

下面簡(jiǎn)述以下幾種典型構(gòu)件的拆分原則：

1.疊合板的拆分原則

（1）受力合理

疊合板的預(yù)制部分可拆分為單向疊合板和雙向疊合板。

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（2）制作、運(yùn)輸和吊裝的要求

拆分設(shè)計(jì)需要考慮道路運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)要求：為方便卡車運(yùn)輸，預(yù)制底板寬度宜小于等于3 m，跨度宜小于等于5 m；拆分設(shè)計(jì)需要考慮現(xiàn)場(chǎng)起吊設(shè)備的起重能力。

（3）預(yù)制構(gòu)件配筋構(gòu)造的要求

預(yù)制底板間縫寬最好在300 mm以內(nèi)，這樣接縫部位可以統(tǒng)計(jì)在預(yù)制率里。

（4）連接和安裝施工的要求

板縫位置與房間照明燈具不能設(shè)在同一位置，以保證燈具吊件的可靠固定；防水要求較高的衛(wèi)生間以及管線密集處的樓板最好采用現(xiàn)澆樓板。

（5）預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的要求

拆分設(shè)計(jì)需考慮模數(shù)化和標(biāo)準(zhǔn)化的原則。

預(yù)制底板選擇等寬拆分可以減少預(yù)制底板的種類，從而節(jié)約模具。樓板跨度較小時(shí)，內(nèi)隔墻可設(shè)在板縫部位。

桁架板宜采用一塊預(yù)制大板，盡量減少后澆帶，從而可以減少模板、施工支撐等的用量，最終達(dá)到降低成本的目的。

2.疊合梁的拆分原則

（1）疊合梁截面選擇應(yīng)考慮疊合層厚度的要求。

（2）疊合梁截面選擇應(yīng)考慮施工時(shí)樓板搭接需要。

（3）疊合梁截面選擇應(yīng)考慮施工時(shí)預(yù)留縫隙用于調(diào)平。

（4）預(yù)制梁搭接長(zhǎng)度應(yīng)考慮制作偏差、施工偏差、調(diào)平等需要。

預(yù)制構(gòu)件端部在支座處放置示意

（5）梁端鍵槽需根據(jù)規(guī)范估算鍵槽面積、確定鍵槽個(gè)數(shù)，并確定鍵槽具體構(gòu)造。

（6）主次梁連接設(shè)計(jì)需要根據(jù)梁的受力形式，確定主次梁連接形式，確定連接處具體構(gòu)造，考慮連接處鋼筋的處理。次梁抗扭時(shí)不得使用牛擔(dān)板。另外應(yīng)考慮生產(chǎn)、施工、運(yùn)輸?shù)谋憷浴?/p>

3.預(yù)制柱的拆分原則

（1）預(yù)制柱拆分部位宜設(shè)置在構(gòu)件受力較小處。

（2）預(yù)制柱拆分要考慮構(gòu)件生產(chǎn)與安裝可實(shí)現(xiàn)性和便利性，例如，預(yù)制柱拆分點(diǎn)設(shè)置在層高處。

（3）預(yù)制柱拆分要考慮生產(chǎn)能力，例如，工廠臺(tái)模尺寸、起重機(jī)的噸位和廠房高度等是否滿足構(gòu)件生產(chǎn)要求。

（4）預(yù)制柱拆分要考慮運(yùn)輸工具和道路限制。

（5）預(yù)制柱拆分尺寸盡量標(biāo)準(zhǔn)化，要考慮到模具種類及復(fù)雜程度，做到規(guī)格少、減少開模數(shù)量、構(gòu)件外形簡(jiǎn)潔，節(jié)約成本。

4.預(yù)制樓梯的拆分原則

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5.預(yù)制墻板的拆分原則

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預(yù)制構(gòu)件拆分完成后，可在某一自然層進(jìn)行國標(biāo)裝配率統(tǒng)計(jì)，如果裝配率滿足要求，就可以進(jìn)行深化設(shè)計(jì)；如果不滿足要求，則要調(diào)整拆分方案直至裝配率滿足要求。

四、計(jì)算分析

在一次設(shè)計(jì)中，需要輸入荷載信息、恒載、活載等。如果直接導(dǎo)入PM模型，荷載信息本身就有，當(dāng)然可以對(duì)荷載值進(jìn)行修改。在全樓模型下選擇“隔墻轉(zhuǎn)荷載”，選擇需要轉(zhuǎn)換的構(gòu)件類型，點(diǎn)擊“確定”。然后點(diǎn)擊“計(jì)算分析”，設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算。在PKPM CAD中，預(yù)制構(gòu)件會(huì)顯示有“PC”字樣，選擇進(jìn)行“SATWE分析設(shè)計(jì)”，進(jìn)行參數(shù)定義，選擇裝配式結(jié)構(gòu)形式，生成數(shù)據(jù)，計(jì)算完成后可查看計(jì)算結(jié)果。

五、預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)

拆分出構(gòu)件的預(yù)制部分與現(xiàn)澆部分后，接下來可以進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)，包括預(yù)制構(gòu)件的配筋及附件設(shè)計(jì)。

以疊合板的配筋為例來介紹一下構(gòu)件的配筋設(shè)計(jì)。點(diǎn)擊“板配筋值”，可以點(diǎn)擊“PKPM樓板計(jì)算”，進(jìn)行樓板配筋的計(jì)算；如果已經(jīng)進(jìn)行過“整體計(jì)算”，可以直接查看板的配筋，選中某一塊或多塊板，可以進(jìn)行板配筋值的修改，修改后的配筋標(biāo)注與未修改的配筋標(biāo)注顏色不同，點(diǎn)擊“返回板配筋設(shè)計(jì)”，對(duì)保護(hù)層厚度、底筋排布方式、接縫處鋼筋搭接形式、桁架鋼筋、洞口處鋼筋避讓加強(qiáng)等進(jìn)行設(shè)置，點(diǎn)擊想要配筋的疊合板，該塊板配筋完成。

仍以疊合板為例來介紹一下構(gòu)件的附件設(shè)計(jì)。對(duì)吊裝埋件的規(guī)格、類型、排布參數(shù)等進(jìn)行設(shè)置，完成附件的設(shè)計(jì)。在墻板當(dāng)中，往往還要設(shè)置線盒、線管、手孔等。

板配筋完成后，往往會(huì)有鋼筋碰撞的現(xiàn)象。可以選擇“底筋避讓”，設(shè)置避讓間距，實(shí)現(xiàn)鋼筋避讓。可選中個(gè)別板進(jìn)行深化編輯，對(duì)鋼筋伸出長(zhǎng)度、位置進(jìn)行調(diào)整。

疊合板配筋

疊合板深化編輯

六、清單及圖紙輸出

深化設(shè)計(jì)完成后，可進(jìn)行各預(yù)制構(gòu)件的單構(gòu)件驗(yàn)算，如果驗(yàn)算不合格，則需要對(duì)一些預(yù)埋件的數(shù)量和型號(hào)進(jìn)行調(diào)整，直至滿足規(guī)范要求；如果驗(yàn)算合格，則可以對(duì)構(gòu)件制定編號(hào)規(guī)則進(jìn)行編號(hào)，生成清單與計(jì)算書，以及生成單構(gòu)件詳圖及裝配式平面圖。

七、PKPM-PC 深化設(shè)計(jì)流程圖及軟件支持的構(gòu)件類型

綜上所述，PKPM-PC深化設(shè)計(jì)的流程可用下圖來總結(jié)。

目前，PKPM-PC深化設(shè)計(jì)軟件支持的構(gòu)件類型有，預(yù)制板、預(yù)制剪力墻、預(yù)制隔墻、預(yù)制樓梯、預(yù)制飄窗、預(yù)制陽臺(tái)板、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制柱、預(yù)制梁等。某些構(gòu)件包含多種類型，如下圖所示。

目前PKPM-PC深化設(shè)計(jì)軟件在各大設(shè)計(jì)院、高校、預(yù)制構(gòu)件廠都有廣泛應(yīng)用。裝配式混凝土建筑的深化設(shè)計(jì)是一項(xiàng)煩瑣細(xì)致的工作，希望大家在學(xué)習(xí)或工作中能夠愛崗敬業(yè)、精益求精、求實(shí)創(chuàng)新，為裝配式建筑的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。