预制混凝土结构深化设计探讨

植嘉生

摘要：目前预制混凝土结构深化设计存在较多问题，针对传统设计方法效率低下的现象，以实际项目为例子，运用Tekla及其二次开发进行预制混凝土结构的深化设计，提高工作效率，保证图纸的质量。

关键词：预制混凝土结构；深化设计；Tekla

装配式建筑在我国经历了多个发展阶段。1950年到1980年启动发展阶段，新中国成立之初，国务院就出台了《关于加强和发展建筑工业的决定》，开始在全国建筑业推行标准化、工厂化、机械化，全国兴建了数以千计的混凝土预制构配件加工厂。1980年到2008年进入低潮阶段，由于抗震性能差，户型单一，渗漏、保温节能差，导致期间预制装配式建筑几乎绝迹。2008年至今，国家层面研究了大量的新技术，尤其是抗震连接技术、防水技术、节能技术，进入了重新启动阶段。2016年，国务院办公厅《关于大力发展装配式建筑的指导意见》指出，“力争用10年左右的时间，使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%。”虽然国家正在大力推进装配式建筑的发展，但目前预制混凝土结构深化设计仍存在不少问题，本文以实际项目为例，运用Tekla及其二次开发进行深化设计，提高工作效率，保证图纸的质量。

项目概况

该项目地上19层，建筑物高度78.5m，建筑总面积44036平方米，采用框架-剪力墙结构。

该项目6层及6层以下为现浇，6层为转换层，7层及以上采用预制结构、装配式施工工艺，梁、柱、楼板、剪力墙、楼梯、阳台等构件都是提前在加工厂先行制作完成，运到现场后，利用塔吊进行吊装、拼接，构件之间拼缝采用现浇混凝土湿式连接。

一、预制混凝土结构特点及优势

（一）混凝土质量有保证

在工业化的工厂里，严格控制混凝土的配合比、搅拌时间、振捣、养护条件等各方面因素，使得预制混凝土的质量相对现浇混凝土更加优良。

（二）整体工期速度快

预制混凝土结构在构件厂里集中进行加工生产，使得现场施工作业量大幅减少，极大地节约了人力资源，提高了施工效率，缩短工期。

（三）环保、文明施工

预制混凝土构件在工地组装且外观质量佳不需粉刷，减少了大量现场模版的作业及现场粉刷的作业，减少了施工现场大量的噪声、粉尘污染。

二、项目采用的关键技术

该项目采用了灌浆套筒[1]、机械化箍筋（一笔箍筋[1]）、主次梁牛担板等国际先进的装配式建筑技术。

（一）灌浆套筒[1]

套筒通过灌注超高强度砂浆[2]，作为钢筋力量传递的媒介，让钢筋续接，使预制混凝土柱成为连续结构。

（二）机械化箍筋（一笔箍筋[1]）

利用机器加工生产钢筋，更能保证产品的质量。一笔箍是由一条钢筋弯曲而成，一笔箍柱承载力是传统柱的1.2倍。

（三）主次梁牛担板

次梁与主梁采用铰接连接，已纳入国家标准规范。

（四）预制节点设计三维模拟[1]

运用BIM技术，建立真实的三维建筑模型，并进行构件的碰撞检查，为后续现场施工的顺利进行提供有效保证。

三、预制混凝土结构深化设计发展的瓶颈

（一）构件碰撞

预制结构构件的相互碰撞，各专业之间的碰撞是一个大难题。运用三维模拟拼装和各专业间的碰撞检查，是保证预制混凝土结构顺利装配的关键。

（二）结构深化设计工作量大，校核工作繁琐复杂

传统结构设计基于二维平台绘制施工图，预制混凝土结构根据传统结构的施工图对预制构件进行深化设计，由于预制混凝土结构构件的数量多，导致该工作量较传统施工图设计大幅增加，且带来的校核工作量也同步大幅增加，造成设计效率低下。

四、基于Tekla的预制混凝土结构深化设计

Tekla是一款可以实现准确无误的预制混凝土深化设计的BIM软件。

杭州艾构根据装配式混凝土连接节点构造图集，结合中建科技工厂加工需求，通过.NET开发，对Tekla软件中的混凝土节点库和构件进行了专门开发，对常见的梁、板、柱、墙做了专门的开发，实现截面及各种钢筋的参数化动态创建，并对各种常见形式的构件图纸进行自动标注，极大的提高了设计人员在Tekla中的建模效率及准确性。

（一） Tekla在参数化建模上的应用

利用二次开发的构件库，我们可以快速對预制构件进行参数化建模，大大缩短了建模时间。

（二） Tekla在处理碰撞问题上的应用

由于Tekla目前只是一个针对构件深化的软件，若要进行预制构件的碰撞检查，可以把Tekla模型导入Navisworks进行相应的碰撞检查。

（三） Tekla在构件深化图上的应用

预制结构深化设计中，构件的深化图纸数量十分多，工作量非常大。如果使用传统结构出图的方式，不仅浪费人力物力，还无法保证图纸的质量。Tekla软件结合杭州艾构的二次开发，在对模型进行校对后，确保模型的准确性，可以一键生成预制构件深化图纸。图纸包括了预制构件的尺寸、配筋信息，以及详细的钢筋下料清单，可以直接用于预制构件的生产加工。同时，当模型发生变更时，Tekla会自动更新到创建的所有文档和数据中。（见图1）

五、结语

在预制结构深化设计中，由于预制结构构件的种类繁多、体型复杂，能否灵活运用BIM技术与预制结构相结合成为关键。

未来预制混凝土结构必将给行业带来巨变，大数据、云计算、物联网、人工智能、3D打印建筑及零碳建筑将成为新常态。

参考文献：

[1]尹衍梁，詹耀裕.台湾地区预制混凝土技术的发展及工程应用[J].混凝土世界，2012（02）：94-103.

[2]尹衍梁，丘惠生.高强度续接砂浆于预铸柱套筒续接之应用[C].第三届全国商品砂浆学术交流会论文集，2009：224-229.