装配式混凝土结构施工图平面整体表示方法研究

陈 鹏，李存钱，燕仲彧，吴仲勤

（1.泰州职业技术学院，江苏 泰州 225300；2.中泰绿色建筑产业园有限公司，江苏 泰州 225500；3.江苏华创建筑技术咨询有限公司，江苏 泰州 225300；4.江苏宇辉住宅工业有限公司，江苏 泰州 225500）

装配式混凝土结构平面整体表示方法的基本思路是结合通用说明和通用构造详图，在结构平面布置图上对结构构件编号，通过几何信息、配筋信息、预埋件信息和其它信息的编码标注来表达结构构件，表达的深度达到深化设计的要求，而不再绘制构件详图。这种方法极大地减少了结构施工图设计过程中的重复劳动，更是减轻了结构实施阶段的读图工作。

1 施工图表达方法现状

1.1 装配式混凝土结构施工图表达方法现状

目前，装配式混凝土结构施工图绘制采用的方法是在结构平面图中标明预制构件编号、节点索引等内容，采用“单构件正投影表示法”绘制预制构件模板图和配筋图，并绘制预制构件连接构造大样图以及建筑、机电设备、精装修等专业在预制构件上的预留洞口、预埋管线、预埋件和连接件等的设计综合图。这种表达方法在装配式建筑推广的初期，在装配式结构标准化尚不完善的阶段，产业工人及下游产业从业人员容易对构件的模板、钢筋、连接构造、预留洞口、预埋管线、预埋件和连接件等形成直观的印象，有其必要性。但也应注意到，结构施工图的实质是将结构设计方案、结构计算结果和结构构造方法用具体的图形表达出来，形成施工图设计文件，它包含高级劳动（结构方案设计）、中级劳动（结构计算）和低级劳动（结构构造），其中低级劳动采用“单构件正投影表示法”绘制预制构件施工图，不可避免地会出现大批量重复表达，并且严重影响结构实施阶段的工作效率，也不利于设计阶段BIM模型的建立[1]，造成装配式建筑结构施工图表达繁琐，后续施工、造价、监理等专业工作量明显加大。

1.2 现浇混凝土结构施工图表达方法现状

自1995 年7 月现浇混凝土平面整体表达方法通过建设部科技成果鉴定以来[1]，国家建筑标准设计图集G101-X已成系列，在结构设计领域几乎完全取代了传统绘图方法，推动了结构构造标准化，实现了施工图表达数字化、符号化，大幅度降低设计成本，缩短了结构设计周期，并极大地提高了下游产业从业人员的工作效率，创造了巨大的生产力。

1.3 装配式混凝土结构施工图平面整体表达方法实现的基本条件

现浇混凝土平面整体表达方法并不是一蹴而就的，而是通过大量的工程实践，逐步实现技术成熟和培养各级各类技术人员的基础上得以实现的。同样，装配式混凝土结构从“单构件正投影表示法”过渡到“平面整体表达方法”，也需满足以下必要条件，即技术条件和从业人员素质要求。

技术条件包括技术相对成熟，设计标准覆盖常用结构形式和全部构件，标准图集基本齐全，涵盖构件标准设计、通用构造标准设计、结构表示方法，构件及其连接要求具体、明确，通用化程度高。从业人员素质要求结构工程师较好地掌握装配式混凝土的构造设计和施工等，各下游产业从业人员专业化程度较高。

2 平面整体表达的可行性

大量的工程实践和科学研究使得装配式结构技术日趋成熟。在技术标准编制层面，《装配式混凝土结构技术规程》[2]等标准的发布规范了装配式混凝土结构的设计。在标准设计层面，已编制剪力墙板、叠合板、楼梯板、阳台板、空调板等装配式混凝土构件标准设计，《装配式混凝土结构连接节点构造》等通用构造标准设计，以及《装配式混凝土结构表示方法及示例（剪力墙结构）》等结构表示方法，标准设计的编制实施实现了构件标准化，明确了结构构件及连接的通用构造，规范了装配式混凝土结构施工图表示方法，但目前尚无配套通用构造详图的平法制图规则；此外，《建筑信息模型应用统一标准》[3]、《装配式混凝土建筑预制构件BIM建模标准》[4]等国家和地方标准的分布实施为构件的编码标注指引了方向。在结构设计层面，住房和城乡建设部组织相关单位编制的《装配式混凝土结构建筑工程施工图设计文件技术审查要点》[5]，已于2016年12月15日颁布，要点明确了结构施工图的绘图深度。在结构实施层面，近5 年来，我国已累计完成装配式混凝土建筑3亿万平方米以上[6]，培养了大量的各个层级的工程技术人才。

分析现阶段装配式混凝土结构领域五个层次的工作，不难看出，采用结构施工图平面整体表达方法表达装配式混凝土已具备基本条件。

3 平面整体表示方法

装配式混凝土结构施工图平面整体表示方法应在构造标准化和配件通用化的基础之上，在结构平面布置图上，建立整体坐标系和构件局部坐标系，对构件进行分类和编号，归纳构件构造信息要素，通过编码标注来表达构件，替代构件深化设计图纸，编码可采用平面注写方式或列表注写方式，编码应能完整、全面地表达预制构件，并能通过解码转换为BIM模型和构件深化设计图纸。

3.1 构造标准化与配件通用化

（1）构造标准化。构造标准化将具体工程中大量采用，理论和实践均比较成熟的构造做法，集中编制成标准设计，构造标准化不同于构件标准化，不存在任何完整的标准化构件，但却包含各种规格结构构件及其连接的标准设计。构造标准化提高了装配式构件的适应性，从根本上解决了施工图中大量重复劳动的问题。

为了实现构造标准化，可从技术标准层面归纳构造设计原则，编制通用构造说明和构造详图，也可直接从国家标准构造详图提取，如《装配式混凝土连接接点构造》[7]；此外，还可借助构件标准化设计，提取通用构造说明和构造详图。

现行技术标准关于装配式混凝土构件的构造设计原则主要包括构件形状与尺寸，粗糙面与键槽设置、钢筋（钢筋桁架）配置、连接构造、预埋件选用与布置等。依据技术标准并借助标准构造图集系统性地表达装配式混凝土构造设计是实现构造标准化的主要手段。

构件标准化设计是将装配式建筑结构构件从装配式结构中“切出来”，编制成标准图，供结构工程师在设计中选用，取代结构工程师的部分设计工作，剪力墙板、叠合板、楼梯板、阳台板、空调板等装配式混凝土构件标准设计图集的出版发行，实现了部分装配式构件的标准化。在一定程度上提高了结构设计效率，保证了构件质量，降低了设计和读图成本。但装配式结构面广量大，连接方法各异常，其构件很难适应标准图集中的“标准尺寸”和“标准连接”，加之部分结构形式如框架结构对标准化构件适用性不高，构件标准化不能从根本上解决设计效率低，读图成本高的问题。现阶段归纳标准构件，提取标准构造，可实现构件标准化向构造标准化的提升。

（2）配件通用化。装配式混凝土构件的配件主要包括钢筋桁架、灌浆套筒、预埋件（脱膜预埋件、吊装预埋件、临时支撑预埋件、支模套筒等）、机械连接接头、锚固板、预埋线盒、预埋套管等。不同于现浇混凝土结构的是装配式混凝土结构较多地采用以上配件，并且各厂家生产的配件在满足基本要求的前提下，规格并不完全相同，尺寸也不统一，实现配件的通用化会在一定程度上提高装配式混凝土结构施工图平面整体表示方法的实效，减少歧义和错误。

3.2 整体坐标系与局部坐标系的建立

与现浇混凝土结构不同的是，装配式混凝土构件既是结构中的构件（装配后），又是独立的构件（装配前）。为方便设计表达和构件生产，不仅应确定装配式混凝土结构的整体坐标系，还应明确构件的局部坐标系。

整体坐标系与现浇混凝土结构平面整体表示方法相同，当两向轴网正交布置时，图面从左向右为X 向，从下至上为Y 向；当轴网转折时，顺轴网转折角度做相应转折；当轴网向心布置时，切向为X 向，切向为Y 向；更加复杂的区域，由设计者规定并在图上明确表示；并规定高程方向向上为Z向正向。

构件的局部坐标系则因构件的不同而有所区别。对于水平构件，如梁、板，明确构件搁置方向为局部坐标系X’方向，正方向与整体坐标系X向夹角为（-90°，90°），Y’方向逆时针转动90°，Z’方向为高程方向，构件的坐标原点可位于构件的左端或中心。对于竖向构件，如柱、墙，构件局部坐标系与整体坐标系无关，在构件平面图上，首先明确台模面位置，以台模面为底面，用B 表示；对面为顶面，用T 表示；以底面到顶面为局部坐标系Y’正方向，左右两个侧面用L和R表示，从左到右为X’正方向。对于预制楼梯，则以向上为局部坐标系Y’正方向，指向梯井方向为X’正方向。

3.3 构件的分类与编号

为便于表达预制构件，将构件分为若干类别，并通过代号来表示。

预制构件的编号，由构件代号和序号组成，为便于归类，方便管理，将序号分为四段，分别为几何信息、配筋信息、预埋件信息和其它信息，用“-”号隔开，各段序号按线分类方法[8]排成一个有层次的，逐渐展开的分类体系。例：YDBKZ-02-03-01-01，预制顶层边柱，几何信息编号为2号，配筋信息编号为3号，预埋件信息编号为1号，其它信息编号为1号。

3.4 构造信息要素的采集与编码

为便于表达预制构件，将构造信息要素分为总体信息、类型信息、几何信息，钢筋信息、预埋件信息和其它信息。

（1）总体信息。总体信息一般通过通用说明来表达，通用说明包括预制构件的设计原则，适用范围，材料，制作、运输及堆放要求，施工要求，质量检验要求、图例及符号等内容，抗震构件应注明抗震等级。还应说明混凝土结构环境类别与相应保护层厚度，钢筋锚固、连接构造，箍筋及拉筋构造，键槽与粗糙面设置，接缝灌浆层厚度及做法、灌浆套筒连接要求，预埋线盒、预制柱沉降观测点设置和防雷接地做法等。

（2）类型信息。类型信息通过预制构件的代码来表达。

（3）几何信息。几何信息包括构件平面尺寸或截面尺寸和高度或长度尺寸，也包括键槽的数量与尺寸。如构件的细部尺寸有变化，需要在几何信息中表达。

现浇混凝土结构平法表示几何元素往往借助于结构平面图的轴网尺寸，预制构件的生产是脱离结构平面的，因此，预制构件的几何信息表达需更加完整，详细，自成体系。

（4）钢筋信息。各类构件的钢筋信息因构件的构造特点而有所不同。预制柱需表达纵筋、箍筋及纵筋连接；预制梁（叠合梁）需表达纵筋、箍筋及节点构造方法；剪力墙板需分墙身、边缘构件、墙梁、窗下墙分别表达；预制板（叠合板）需表达钢筋桁架和双向钢筋；预制楼梯需表达双层双向钢筋。表达的内容包括钢筋的直径、布置、间距及细部构造等。

（5）预埋件信息。装配式混凝土预制构件的预埋件较多，预埋件的编码用“数量-类型（定位尺寸）-形式（型号）”来表示。预埋件类型主要有脱模预埋件、吊装预埋件、临时支撑预埋件和支模套筒等，形式主要有预埋套筒、预埋吊环、预埋吊钉等，型号包括套筒内径长度，吊环直径长度，吊钉直径长度等。

（6）其它信息。其它信息如预埋线盒、沉降观测点等，标注方法可参考预埋件的标注方法，标注内容包括数量、标注对象及定位；水平构件的标高高差可采用与平法图集相同的方法表示；其它信息也可与总说明结合。

3.5 平面整体表达方法

装配式混凝土结构平面整体表示方法通过在结构平面布置图上对构件编码标注实现，编码可采用平面注写方式或列表注写方式。表达时，按不同自然层（标准层）绘制构件平面布置图，将需要表达的预制构件和相关联构件一起采用适当比例绘制，标出各预制构件的定位尺寸，并进行编号，分别对不同编号的预制构件编码标注，编码标注的内容除构件类型外，还包括几何信息、钢筋信息、预埋件信息、其他信息等。

此外，预制构件平面布置图中，还应注明各结构层的楼面标高、结构层高及相应的结构层号，以及上部结构嵌固部位位置。

为便于预制构件的生产和安装，竖向构件平面布置图上应标注台模面和临时支撑面；水平构件应绘出预制梁底标高和预制板底标高。

叠合层（叠合板、叠合梁）的构造与现浇混凝土基本相同，可直接采用混凝土平面整体表达方法表达。

4 结语

在装配式混凝土结构进入全面推广阶段后，采用平面整体表示方法已具备条件，可依据现行技术标准，参考标准设计，分析预制构件及其连接构造设计原则，归纳构造信息要素，编制通用构造规则，通过构造详图来表达，实现构造标准化，编码表达构件构造信息要素，实现装配式混凝土结构平面整体表示方法。

积极探索装配式混凝土结构构件及其连接的通用构造，并通过编码表达构件，替代构件详图，实现装配式混凝土结构的平面整体表达[9]，必将简化施工图及构件，深化设计图纸的绘制，提高装配式混凝土结构设计、生产、安装的效率，促进建筑产业化的发展。