PKPM-PC 在装配式混凝土建筑深化设计课程中的应用

杨莅滦

（山东城市建设职业学院建筑工程系，山东济南 250103）

PKPM[1]编制了装配式建筑深化设计软件PKPMPC，依托国产Bimbase平台进行建模、拆分、配筋、避让调整、安装埋件、单构件验算，并出具构件详图图纸及材料清单，为装配式建筑的深化设计提供了极大便利。依照《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1-2014）（以下简称《装规》）进行设计，可以完成装配式建筑整体分析与内力调整、预制构件配筋设计、预制墙底水平连接缝计算、预制柱底水平缝计算、梁端竖向连接缝计算、叠合梁纵向抗剪面计算，保证装配式结构设计安全度，提高设计单位的设计效率[2]。我们在超星“学银在线”平台建设了在线开放课程《装配式混凝土建筑深化设计》，以案例工程介绍了基于PKPM-PC的装配整体式框架结构和装配整体式剪力墙结构的深化设计操作，同时将真实工程项目的深化设计引入课程，实现了项目化教学。课程面向在校学生及社会学习者开放，对装配式建筑深化设计人才的培养起到了积极的推动作用，从而助力装配式建筑行业的发展。下面我们来介绍运用PKPM-PC进行深化设计的应用流程。

一、结构主体模型创建

在PKPM-PC中结构主体模型的创建有三种方式：导入PM建模、识图建模、直接在PC中结构建模。导入PM建模是我们在实际工程中推荐采用的一种方法，模型的精度较高。

二、装配式模型调整及补充

结构模型建好后，可以补充一些非承重构件：隔墙、梁带隔墙、外挂墙板、悬挑板。

模型的前处理可以在全楼模型下进行精度调整（按1调整、按5或按10调整，使构件长度显示为整数）、偏心调整（可使模型更加准确）、梁合并（只合并主梁，在拆分设计中，主梁是作为一根梁来进行拆分的）。

三、预制构件拆分设计

进行预制构件的拆分设计，要先进行构件的预制属性指定，预制属性指定成功的构件颜色将与现浇构件不同。然后进行预制构件的拆分，根据《装规》的规定，进行构件尺寸、截面、键槽等的设定，拆分完成后的构件后浇部分将透明显示。

下面简述以下几种典型构件的拆分原则：

1.叠合板的拆分原则

（1）受力合理

叠合板的预制部分可拆分为单向叠合板和双向叠合板。

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（2）制作、运输和吊装的要求

拆分设计需要考虑道路运输的相关要求：为方便卡车运输，预制底板宽度宜小于等于3 m，跨度宜小于等于5 m；拆分设计需要考虑现场起吊设备的起重能力。

（3）预制构件配筋构造的要求

预制底板间缝宽最好在300 mm以内，这样接缝部位可以统计在预制率里。

（4）连接和安装施工的要求

板缝位置与房间照明灯具不能设在同一位置，以保证灯具吊件的可靠固定；防水要求较高的卫生间以及管线密集处的楼板最好采用现浇楼板。

（5）预制构件标准化设计的要求

拆分设计需考虑模数化和标准化的原则。

预制底板选择等宽拆分可以减少预制底板的种类，从而节约模具。楼板跨度较小时，内隔墙可设在板缝部位。

桁架板宜采用一块预制大板，尽量减少后浇带，从而可以减少模板、施工支撑等的用量，最终达到降低成本的目的。

2.叠合梁的拆分原则

（1）叠合梁截面选择应考虑叠合层厚度的要求。

（2）叠合梁截面选择应考虑施工时楼板搭接需要。

（3）叠合梁截面选择应考虑施工时预留缝隙用于调平。

（4）预制梁搭接长度应考虑制作偏差、施工偏差、调平等需要。

预制构件端部在支座处放置示意

（5）梁端键槽需根据规范估算键槽面积、确定键槽个数，并确定键槽具体构造。

（6）主次梁连接设计需要根据梁的受力形式，确定主次梁连接形式，确定连接处具体构造，考虑连接处钢筋的处理。次梁抗扭时不得使用牛担板。另外应考虑生产、施工、运输的便利性。

3.预制柱的拆分原则

（1）预制柱拆分部位宜设置在构件受力较小处。

（2）预制柱拆分要考虑构件生产与安装可实现性和便利性，例如，预制柱拆分点设置在层高处。

（3）预制柱拆分要考虑生产能力，例如，工厂台模尺寸、起重机的吨位和厂房高度等是否满足构件生产要求。

（4）预制柱拆分要考虑运输工具和道路限制。

（5）预制柱拆分尺寸尽量标准化，要考虑到模具种类及复杂程度，做到规格少、减少开模数量、构件外形简洁，节约成本。

4.预制楼梯的拆分原则

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5.预制墙板的拆分原则

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预制构件拆分完成后，可在某一自然层进行国标装配率统计，如果装配率满足要求，就可以进行深化设计；如果不满足要求，则要调整拆分方案直至装配率满足要求。

四、计算分析

在一次设计中，需要输入荷载信息、恒载、活载等。如果直接导入PM模型，荷载信息本身就有，当然可以对荷载值进行修改。在全楼模型下选择“隔墙转荷载”，选择需要转换的构件类型，点击“确定”。然后点击“计算分析”，设置好相关参数，进行计算。在PKPM CAD中，预制构件会显示有“PC”字样，选择进行“SATWE分析设计”，进行参数定义，选择装配式结构形式，生成数据，计算完成后可查看计算结果。

五、预制构件深化设计

拆分出构件的预制部分与现浇部分后，接下来可以进行预制构件的深化设计，包括预制构件的配筋及附件设计。

以叠合板的配筋为例来介绍一下构件的配筋设计。点击“板配筋值”，可以点击“PKPM楼板计算”，进行楼板配筋的计算；如果已经进行过“整体计算”，可以直接查看板的配筋，选中某一块或多块板，可以进行板配筋值的修改，修改后的配筋标注与未修改的配筋标注颜色不同，点击“返回板配筋设计”，对保护层厚度、底筋排布方式、接缝处钢筋搭接形式、桁架钢筋、洞口处钢筋避让加强等进行设置，点击想要配筋的叠合板，该块板配筋完成。

仍以叠合板为例来介绍一下构件的附件设计。对吊装埋件的规格、类型、排布参数等进行设置，完成附件的设计。在墙板当中，往往还要设置线盒、线管、手孔等。

板配筋完成后，往往会有钢筋碰撞的现象。可以选择“底筋避让”，设置避让间距，实现钢筋避让。可选中个别板进行深化编辑，对钢筋伸出长度、位置进行调整。

叠合板配筋

叠合板深化编辑

六、清单及图纸输出

深化设计完成后，可进行各预制构件的单构件验算，如果验算不合格，则需要对一些预埋件的数量和型号进行调整，直至满足规范要求；如果验算合格，则可以对构件制定编号规则进行编号，生成清单与计算书，以及生成单构件详图及装配式平面图。

七、PKPM-PC 深化设计流程图及软件支持的构件类型

综上所述，PKPM-PC深化设计的流程可用下图来总结。

目前，PKPM-PC深化设计软件支持的构件类型有，预制板、预制剪力墙、预制隔墙、预制楼梯、预制飘窗、预制阳台板、预制空调板、预制柱、预制梁等。某些构件包含多种类型，如下图所示。

目前PKPM-PC深化设计软件在各大设计院、高校、预制构件厂都有广泛应用。装配式混凝土建筑的深化设计是一项烦琐细致的工作，希望大家在学习或工作中能够爱岗敬业、精益求精、求实创新，为装配式建筑的发展贡献力量。