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淺析裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法論文

時間:2024-09-17 14:35:57 建筑學畢業(yè)論文 我要投稿
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淺析裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法論文

  [摘要]本文著重分析裝配式建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的實施方法,希望由此促進我國裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計標準化的進度,促進各項效益的取得。

淺析裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法論文

  [關(guān)鍵詞]裝配式建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計方法;BIM;PKPM

  1裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀

  1.1某住宅項目,剪力墻結(jié)構(gòu),預(yù)制率20%,預(yù)制構(gòu)件:樓板、空調(diào)板、女兒墻、二層以上樓梯。該項目設(shè)計依據(jù):《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ1-2014;《裝配式混凝土建筑技術(shù)標準》GBT51231-20163);《鋼筋連接用灌漿套筒》(JG/T398-2012);《鋼筋焊接網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ114-2014)。該項目采用的標準圖集:《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點構(gòu)造》(G310-1~2);《桁架鋼筋混凝土疊合板》(15G366-1);《預(yù)制鋼筋混凝土板式樓梯》(15G367-1);《預(yù)制鋼筋混凝土陽臺板、空調(diào)板及女兒墻》(15G368-1)。該項目設(shè)計活荷載:施工集中荷載:1.0kN;施工階段驗算(動力系數(shù)):脫模、翻轉(zhuǎn)、運輸、吊裝:1.5;施工階段驗算(脫模吸附力):1.5kN/m2。連接方式:樓板上下鋼筋錨入現(xiàn)澆梁、墻連接;空調(diào)板上下鋼筋錨入現(xiàn)澆樓板連接;樓梯梯段板通過預(yù)留孔與現(xiàn)澆梯梁預(yù)埋鋼筋簡支連接;女兒墻水平鋼筋錨入現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件中。

  1.2某住宅項目,裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu),預(yù)制率40%,預(yù)制構(gòu)件:內(nèi)外墻板、樓板、陽臺、凸窗、空調(diào)板、樓梯。設(shè)計方法:采用PKPM計算軟件,整體計算按等同現(xiàn)澆原則;同層構(gòu)件有預(yù)制有現(xiàn)澆的,現(xiàn)澆構(gòu)件地震力放大1.1倍(現(xiàn)澆墻肢水平地震作用彎矩、剪力乘1.1);接縫部位需要驗算;預(yù)制構(gòu)件增加多種工況驗算(拆模、運輸、吊裝等工況驗算)。

  2裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑

  在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的差異。通過上述工程設(shè)計項目不難看出,裝配式建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,不同于傳統(tǒng)建筑,設(shè)計人員需要考慮的部分更多更深入。

  2.1預(yù)制部分如何考慮參與整體計算

  傳統(tǒng)建筑是現(xiàn)澆的,在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中所有構(gòu)件建入模型,進行整體計算即可。裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件部分如何考慮進行整體計算,是裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計部分的一個難點。前述項目整體計算按等同現(xiàn)澆原則;同層構(gòu)件有預(yù)制有現(xiàn)澆的,現(xiàn)澆構(gòu)件地震力放大1.1倍(現(xiàn)澆墻肢水平地震作用彎矩、剪力乘1.1);诖擞嬎阍瓌t,預(yù)制構(gòu)件之間以及預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆構(gòu)件之間節(jié)點的連接必須有可靠保證。

  2.2預(yù)制構(gòu)件增加多種工況驗算(拆模、運輸、吊裝等工況驗算)

  傳統(tǒng)建筑在設(shè)計過行程中,僅考慮施工可行性即可。裝配式建筑在設(shè)計的時候要進行全方位的考慮,即在常規(guī)設(shè)計的基礎(chǔ)上還要進行深入設(shè)計。目前深入設(shè)計多是由預(yù)制構(gòu)件廠家進行,需要進行專業(yè)間工藝協(xié)調(diào)以及碰撞精細檢查,同時也要反饋給結(jié)構(gòu)設(shè)計,設(shè)計單位要結(jié)合深入設(shè)計、施工過程、預(yù)制構(gòu)件加工、運輸、安裝各環(huán)節(jié)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,無疑增加了設(shè)計難點,同時也需要設(shè)計人員對裝配式建筑的施工全過程深入了解不能遺漏。

  2.3裝配式建筑需要采用BIM技術(shù)系統(tǒng)

  裝配式建筑從設(shè)計伊始,到深化設(shè)計,到工藝協(xié)調(diào)以及碰撞檢查,到預(yù)制構(gòu)件加工、安裝,到項目施工,全周期內(nèi)均需要無縫銜接,需要進行精細化集成設(shè)計,以確保工程順利實施。要達到這樣的要求,必須應(yīng)用BIM技術(shù)才可以做到。以建筑項目的各項相關(guān)信息作為數(shù)據(jù)建立起來的模型,為設(shè)計人員以及工程技術(shù)人員包括建筑運營單位在內(nèi)的各方建設(shè)主體提供了協(xié)同工作的基礎(chǔ),信息整合后同一平臺的應(yīng)用,其一致性、可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性等特性使設(shè)計、施工、運營、維護等各階段能夠共同執(zhí)行,才能保證裝配式建筑的順利完成。

  3裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計實施內(nèi)容

  3.1裝配式建筑結(jié)構(gòu)計算流程

  結(jié)合某裝配式建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計部分,以PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件為例,其具體實施如下:首先進行PKPM建模,與傳統(tǒng)方法一致,然后導入到PKPM-PC軟件中,接著確定工程預(yù)制率,進行工藝原則確定,進行拆分方案的初設(shè)及優(yōu)化,之后進行裝配式整體計算,生成施工圖,最后進行深化設(shè)計。

  3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計人員基本要求

  通過結(jié)構(gòu)計算軟件的計算內(nèi)容可以知道,設(shè)計人員需要具備裝配式建筑的基本知識。傳統(tǒng)設(shè)計中設(shè)計人員熟練掌握設(shè)計規(guī)范、圖集、基本的施工情況即可進行設(shè)計。但在裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計當中,設(shè)計人員首先要掌握裝配式建筑相關(guān)的規(guī)范、圖集、標準,這些方面包含的設(shè)計內(nèi)容、連接節(jié)點、構(gòu)造要求等均不同于傳統(tǒng)設(shè)計,需要重新學習熟練應(yīng)用。其次還需要了解深化設(shè)計的內(nèi)容,這就要求設(shè)計人員了解裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件加工工藝、安裝要求,了解裝配式建筑的施工方法,在此基礎(chǔ)上才能準確的掌握深化設(shè)計的各方面需求,能夠正確進行施工過程、預(yù)制構(gòu)件加工、運輸、安裝各環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

  3.3對BIM技術(shù)的掌握及應(yīng)用

  設(shè)計人員要對BIM技術(shù)有深刻的認識。BIM技術(shù)近幾年在我國開始發(fā)展,在傳統(tǒng)的設(shè)計單位還沒有形成規(guī)模,僅在少數(shù)設(shè)計院少數(shù)工程項目中才有應(yīng)用,并且有的項目中也僅僅是停留在翻模、碰撞檢查等表層應(yīng)用范疇。在深化設(shè)計部分,鋼筋端頭的調(diào)整、水暖管線預(yù)埋預(yù)留、預(yù)埋件布置、安裝模擬、碰撞檢查、施工吊裝、重心校核等方面,應(yīng)用BIM技術(shù)能夠很好的解決諸如此類的裝配方面的問題。對于裝配式建筑這類制作預(yù)制構(gòu)件進行安裝的項目,因其施工精度的增高BIM技術(shù)的應(yīng)用更是極為重要。后期的施工模擬,施工組織,工程算量都可以在BIM的數(shù)據(jù)集成平臺上進行。

  3.4裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容

  裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計部分應(yīng)有專項的結(jié)構(gòu)說明,并應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)總說明配合使用,預(yù)制構(gòu)件圖紙應(yīng)結(jié)合主體結(jié)構(gòu)施工圖配合使用。要明確給出施工集中荷載以及施工階段驗算的荷載值。設(shè)計圖紙需要包括如下內(nèi)容:第一,預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明,是對整個項目的指導文件,對預(yù)制構(gòu)件的加工,安裝的指導說明。第二,預(yù)制構(gòu)件平面圖,表達預(yù)制板分布位置,板名,重量。第三,剖面圖,與預(yù)制構(gòu)件相關(guān)建筑各部位墻身剖面,表達預(yù)制構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)的相對關(guān)系。第四,樓層預(yù)埋件分布圖,表達預(yù)制構(gòu)件在裝配前需要事先預(yù)埋的金屬件位置。第五,預(yù)制構(gòu)件詳圖,構(gòu)件廠生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件用圖紙,表達構(gòu)件外形尺寸,配筋信息,相關(guān)連接件,金屬埋件定位與數(shù)量等。第六,節(jié)點圖,表達預(yù)制構(gòu)件之間及預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆構(gòu)件連接的節(jié)點構(gòu)造。第七,金屬件加工圖,表達PC生產(chǎn)、施工用到的所有金屬件的加工圖。

  3.5裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對預(yù)制構(gòu)件廠和施工單位的要求

  目前的裝配式建筑還沒有形成真正的產(chǎn)業(yè)化和標準化,裝配式建筑因不同預(yù)制構(gòu)件廠家的工藝流程以及不同施工單位制定的施工方案從而影響到結(jié)構(gòu)設(shè)計。所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計部分,要增加對預(yù)制構(gòu)件廠和施工單位的要求。如:預(yù)制構(gòu)件加工單位應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定和施工單位的要求編制生產(chǎn)加工方案。所有構(gòu)件加工前需要與各相關(guān)專業(yè)(建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣)確認復(fù)核無誤后方可加工;施工總承包單位在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)制定專項施工方案。施工方案應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)深化設(shè)計、構(gòu)件制作、運輸和安裝全過程的驗算,以及施工吊裝與支撐體系的驗算進行策劃與制定,應(yīng)包括構(gòu)件安裝及節(jié)點施工方案、構(gòu)件安裝的質(zhì)量管理及安全措施等,應(yīng)充分反應(yīng)裝配式結(jié)構(gòu)施工的特點和工藝流程的特殊要求;工程施工總承包企業(yè)必須對諸如預(yù)制構(gòu)件吊裝、定位、縱向鋼筋連接等關(guān)鍵工序的施工管理和操作人員進行技術(shù)培訓和崗位技術(shù)考核,施工人員在崗位上應(yīng)該嚴格執(zhí)行操作標準;施工管理人員應(yīng)當對每道工序進行檢驗和驗收,并如實做好施工記錄;工程監(jiān)理單位、施工承包單位、預(yù)制構(gòu)件加工單位和深化設(shè)計單位、其他與工程相關(guān)的產(chǎn)品供應(yīng)廠家,均應(yīng)嚴格執(zhí)行該工程在設(shè)計中的各項規(guī)定。

  4結(jié)束語

  裝配式建筑不是新興事物,在各國都已有了長足的發(fā)展,但在我國,早期磚混結(jié)構(gòu)中樓板使用預(yù)制板,但連接方式不好,抗震性能差,所以后期均改為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。直到近幾年,開始推廣裝配式建筑,這對設(shè)計人員乃至整個建筑行業(yè)都是一個很大的變化。尤其對結(jié)構(gòu)設(shè)計人員,更是提出了艱巨的任務(wù),相對傳統(tǒng)設(shè)計無異于一個重大變革。本文基于此,從裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀出發(fā),通過兩個工程實例,分析了裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的差異,分別是:預(yù)制部分如何考慮參與整體計算;預(yù)制構(gòu)件增加多種工況驗算(拆模、運輸、吊裝等工況驗算);裝配式建筑需要采用BIM技術(shù)系統(tǒng)。最后總結(jié)了裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計實施內(nèi)容的五個方面,分別是:裝配式建筑結(jié)構(gòu)計算流程;結(jié)構(gòu)設(shè)計人員基本要求;對BIM技術(shù)的掌握及應(yīng)用;裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容;裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對預(yù)制構(gòu)件廠和施工單位的要求。筆者認為,隨著各地裝配式建筑項目的建設(shè),相關(guān)的規(guī)范、圖集、標準更加完善,我國的裝配式建筑必將實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化、標準化,由此促進建筑行業(yè)及各相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,促進社會的可持續(xù)發(fā)展。

  參考文獻

  [1]裝配式設(shè)計全流程應(yīng)用詳解PKPM構(gòu)力科技徐衛(wèi)東.

  [2]SATWE多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件用戶手冊.

  [3]裝配式建筑設(shè)計實例分享上海中森建筑與工程設(shè)計顧問有限公司邱令乾.

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