关于预制装配式混凝土结构的论述

邓海明

云南省交通规划设计研究院650200

摘要：预制装配式混凝土结构，简称PC，其工艺是以预制混凝土构件为主要构件，经装配、连接，结合部分现浇而形成的混凝土结构。预制装配式混凝土结构作为绿色环保节能结构形式在当前建筑领域得到了较为广泛的应用。另外，近年来，建筑领域信息化程度逐步提升，其中具有一定代表性的信息技术便是BIM技术，本文在探讨了预制装配式混凝土结构设计的相关要点外拓展分析了BIM技术的应用，以供参考。

关键词：预制装配式；混凝土结构；BIM技术

1.预制装配式混凝土结构的定义及优缺点

预制装配式混凝土结构是指由预制混凝土构件通过各种可靠的方式进行连接，运至施工现场后浇筑混凝土或者水泥等灌浆料形成的装配式混凝土结构。

预制装配式混凝土结构，其预制构件是在工厂里加工成型，然后运至施工现场，最后根据现场施工条件及构件受力特点进行预制构件的定位安装。因为建筑物的预制构件均在工厂加工成型，工厂里可以采用模具完成批量生产，这就大大提高了生产效率。与传统的人工模板—绑钢筋—浇混凝土的施工过程相比，建筑构件预制的优点有：改善工艺条件；构件质量的好与坏不再依赖于施工操作人员的技术水平，可以避免操作人员的变动对构件质量的影响，更好地保证构件质量，从而保证整个建筑产品的质量；构件制作在工厂里完成，不再受季节和天气变化影响，可以保证工期；建筑构件完成后，运至施工现场，仅需定位安装即可，可以大幅度减少施工现场湿作业，保证现场整洁卫生，同时可以减少人工用量，保证施工速度，并且避免了大量的脚手架高空作业，在一定程度上保证了施工安全。特别是在雨季施工时，避免了天气变化对工程进度造成的影响。缺点在于结构的整体性和刚度差，预制构件运输和吊装时，需要较大设备，对柱子垂直度的控制，影响因素较多，柱定位难度大，对后期轻质屋架安装的影响大，施工精度要求高。

2.预制装配式混凝土结构主要设计要点

2.1结构布置

为保证结构的整体性能，高层建筑的底层及顶层应采用现浇结构；避免竖向构件不连续；剪力墙不宜有转角窗；剪力墙开洞位置应上下对齐。在房屋有凹凸不规则位置，应采用现浇梁板连接，以减小凹凸位置的长宽比。由于装配式剪力墙结构工程经验相对较少，且房屋高度较高，国家规程中对装配式剪力墙结构、装配式框架－现浇剪力墙结构的适用高度比现浇结构有所降低。

2.2结构计算

预制构件的建筑物的结构设计原则上全部采用与适用于现浇钢筋混凝土构件相同的设计荷载及计算方法。需要特别注意的是：装配式混凝土结构由于装配缝、叠合楼板等的使用，使得结构整体刚度比现浇结构要小，结构计算时应尽可能考虑。例如：对于预制叠合楼板应根据具体情况分析楼板刚性假定是否成立，楼面梁计算刚度不可再考虑楼板的翼缘作用等等。另，由于装配式剪力墙结构存在墙板间接缝影响，且计算中无法考虑，位移角也需按规程从严控制。

2.3材料方面

由于工厂生成的养护条件较好，混凝土宜使用高强度混凝土，不宜低于C30。并采用高强钢筋，节约钢材。为了保证连接所需的摩擦力，并有效传递应力，需要用热轧带肋钢筋。但构件安装用的吊环需要用HPB300钢筋。

2.4构件设计

荷载方面，装配式混凝土结构中的预制构件设计，除了要考虑常规的恒、活、地震和风荷载以外，还需对预制构件在脱模、吊装、运输、堆放及安装过程中的安全性进行分析。可行性及成本方面，预制构件的成本计算通常按体积、类型数量核算。因此在构件设计时，应对构件进行归并，减少构件的规格。构件设计前还需与生成厂家、施工单位提前沟通，了解生产及施工限制条件。例如，某工程生成厂家的框架梁铝模只能生产450mm宽以内的框架梁，如果构件设计宽度超出该范围，需重新加工铝模，增加了生成费用；构件重量如果超过施工现场塔式吊车最大起重量，现场可能需额外增加履带式吊车，甚至根本无法施工。

2.5构件连接设计

连接设计是装配式结构设计的核心技术，合理的连接节点及其构造措施，是实现结构整体性、延性、承载力和耐久性的关键。主要的连接包括梁端接缝、柱顶底接缝、剪力墙的竖向接缝和水平接缝等。接缝处的压力通过混凝土、灌浆料传递；拉力由钢筋连接传递；剪力由混凝土、键槽和摩擦力传递。其中拉力和剪力的传递方式是连接设计的重点。连接构造设计应保证结构的传力途径和变形与计算假定相同。如果由于生成、施工原因导致的偏差，需在结构计算阶段提前考虑，并对计算结果进行调整。例如：采用预制外墙板时，窗洞上下部位如采用钢筋混凝土，需考虑外墙板对整体结构刚度的影响，结构计算时可按双连梁考虑。也可采取设缝等构造措施，使窗间墙与主体结构脱开。钢筋的连接方式常用的有钢筋套管灌浆连接、约束浆锚搭接连接、波纹管浆锚搭接连接等。竖向构件的钢筋连接宜采用套管灌浆连接、约束浆锚搭接连接；水平构件可根据不同部位，分别采用焊接、机械连接或套筒灌浆连接。钢筋套管灌浆连接的灌浆料需有较高的抗压强度，灌浆套筒应具有较大的刚度和较小的变形。

3.预制装配式混凝土结构设计中BIM技术的应用

目前，随着我国科学技术的不断发展进步，在预制装配式混凝土结构设计中，可以应用BIM技术，实现混凝土结构设计精度的提升，实现覆盖设计、现场施工、构件加工等，如AutodeskRevitStructure软件能够有效的帮助BIM在项目设计流程前期，分析出这具合理性的设计概念以及外观，同时能在整个施工过程中及时的传递设计者的设计理念，AutodeskRevitStructure软件主要是为了建筑信息模型而构建的，其能够支持可持续设计、施工规划、碰撞检测等等功能。AutodeskRevitStructure软件同时能够有效的促进工程师、承包商、建设单位、业主等多个方面的沟通。AutodeskRevitStructure软件主要功能便是族，在该软件中可以将族具体划分为内建族、可载入族、系统族这三个类型，在此阶段，构建组文件无法实现连接，拥有独立性，因此，相关的设计人员可以对其中的主文件进行修改，同样相关的设计者可以直接在做样板文件之中构建PC构件。同时此类方法可以将施工图纸直接生产出来，如此构件加工就极为方便。构件加工速度的提升，能够有效的缩短工程设计周期的减少。

结束语：就目前而言，装配式混凝土结构设计开始不断获得完善，建筑产业化的不断推进，必然可以节省部分资源。同时能对技术创新加以推动、提升建筑的品质，这也是建筑行业发展的必然方向。BIM技术在建筑领域中广泛的应用，不仅仅能够加深建筑产业化推广的深度，同时能够有利于推广，因此，相关人员应重视这当面的研究，以加快建筑生产的工业化、产业化发展进程。

参考文献

[1]李海洋.预制装配式混凝土结构设计要点[J].江西建材.2016.

[2]傅茜茜.分析预制装配式混凝土结构的设计要点及相关问题思考[J].中国标准化.2017.

[3]杨刘.基于BIM技术的预制装配式混凝土结构设计方法初探[J].建筑工程技术与设计.2015.

[4]李海洋.预制装配式混凝土结构设计要点[J].江西建材.2016.

[5]徐改革.预制装配式混凝土结构发展浅析[J].建材与装饰.2016.