某裝配式混凝土框架結構設計實例分析
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摘 要：本文結合某一綜合辦公樓施工建設項目，詳細的介紹了應用結合建筑、結構、機電設備等專業間的設計的PKPM-BIM軟件進行裝配整體式框架結構綜合辦公樓項目的設計過程，并對其設計過程中遇到的問題進行概括，得出裝配式框架結構的協同設計方法，希望能對類似的工程起到一定借鑒作用。
關鍵詞：裝配整體式框架結構;建筑信息模型;協同設計;裝配式節點
1 緒論
這幾年來，隨著不斷轉型升級和技術進步的建筑行業的發展，逐漸出現和裝配化建筑理念相吻合的新型建筑工業化概念，包含五大特征，分別為建筑標準化設計、工廠化部件生產、裝配化施工安裝、信息化生產經營和集成化建筑項目生產。裝配整體式混凝土結構是現場現澆部分和預制部品部件相連接所形成的整體的裝配式混凝土結構，這種結構對施工效率和質量能夠起到很好提升的作用，并且對勞動強度也能有效的降低，此外框架結構具有較輕的自重、靈活的空置布置、明確的傳力等特點。
近幾年來，我國出臺許多有關裝配式剪力墻結構的相關政策，使得該體系逐漸完善，然而裝配式混凝土框架卻是緩慢的發展，其經驗也不足。本文將結合某一5層綜合辦公樓，全面分析PKPM-BIM設計平臺。
2 工程概況
本工程為某一綜合辦公樓建設項目，長寬高分別為59.7m、17.1m和19.65m，主體結構地上5層，局部6層，沒有地下室，室內和室外高度差達到0.75m。結構形式采用裝配整體式混凝土框架結構，該建筑屬于丙類級別，抗震設防烈度為7度，Ⅲ類場地?；撅L壓達到0.45kN/m2，地面粗糙程度達到B類。結構預制疊合梁、預制柱、鋼筋桁架疊合板、預制樓梯、外墻掛板等預制部品部件，內墻則是由粉煤灰爐渣空心條形板和百葉中空鋼化玻璃隔墻構成。
3 設計階段
本辦公樓項目的設計過程是應用PKPM-BIM協同設計進行的，該技術能夠完美的結合建筑、結構、機電設備等專業間的協同設計。
3.1 建筑設計
根據業主的相關需要，建筑專業能夠對裝配式的設計特點進行有效的結合，平面和立面設計辦公樓。柱橫縱向間距設計為6.9m+2.4m+6.9m和8.4m，這樣有利于標準化的結構拆分設計。在建筑方案中，柱、梁、落版和外墻全部都是使用預制構件，其中內墻則是使用粉煤灰爐渣空心條形板和百葉中空鋼化玻璃隔墻構成，而外墻則是使用預制三明治夾芯保溫外掛墻板。此外，建筑專業還能夠應用PKPM-BIM建筑設計模塊建立方案和模型，將建筑狀況通過三維模型真實的反應出，從而更好找出建筑設計中的不合理的地方，減少返工現象。
3.2 結構設計
結構專業的人員會從建筑專業發布的BIM模型提取相關信息將其轉化為結構模型，并將PKPM-BIM結構設計模塊轉入其中進行常規混凝土框架結構設計，這個時候，也可以指定柱、梁、板等各結構構件的預制屬性和布置疊合板的規格型號方向。在完成模型的建立后，就可以布置荷載，轉化建筑的內隔墻為線荷載，接著設定SATWE參數和結構整體分析，然后依其結果調整模型。
3.3 裝配式拆分設計
在完成結構設計后，可轉入PKPM-BIM裝配式設計模型進行指定預制屬性和計算分析裝配式結構，框架柱、主次梁、樓板、樓梯分別采取預制柱、疊合梁、密封拼接而成的預制疊合單向板和預制樓梯，在這些計算完后，就可以深化設計各結構構件。
深化設計過程中需要檢查和調整構件間的鋼筋碰撞的情況，驗算和各結構的脫模和吊裝工序，出具出構件的加工圖紙，以此進行加工制作。
3.4 裝配式節點設計
?。?）柱拼接節點。為了實現標準化的構件制作，結構中，只有首層柱的截面尺寸為70cm×70cm規格，并使用現澆形式外，其他樓層柱都是采取60cm×60cm，對于裝配整體式混凝土框架結構而言，項目的重點和難點就在于如何連接不同截面柱和現澆層和預制層柱，在參考相關資料圖集后，本項目采用現澆70cm×70cm的框架柱中多層錨固多余鋼筋的方法，并用半灌漿套筒方式連接其余鋼筋和上部預制柱，這是因為這種連接方式不僅能夠合理錨固好柱鋼筋，而且又方便安裝疊合梁，減少碰撞問題。
?。?）梁柱連接節點。相對于裝配式剪力墻結構而言，位于裝配式框架結構的節點區的預制混凝土疊合梁底部的鋼筋其直徑更大，數量更多，不僅需要對柱節點區內和柱鋼筋及對向或側向疊合梁底部鋼筋的碰撞問題進行考慮，而且鋼筋錨固的長度還需得到滿足，因而連接節點更加復雜，所以每根預制梁的底部鋼筋位置和外伸長度、柱截面的大小和縱向鋼筋的位置都是由梁柱連接節點的連接方式直接決定了。
?。?）主次梁連接節點。本項目主次梁連接采取傳統的節點方式進行，次梁中采取直錨方式和直螺紋套筒方式分別錨固一端鋼筋和連接另一端預留鋼筋的接頭，為了確保新舊澆混凝土能夠更好的連接，需要處理次梁端部和主梁預留槽口處混凝土預留鍵槽的露骨料。
3.5 其他專業設計
機電設備專業采取傳統的二維設計方式，將專業圖反襯到PKPM-BIM協同設計平臺上從而建立出三維模型，首先先檢查本專業構件碰撞是否無誤，然后上傳到服務器后檢查專業間的綜合碰撞情況，依據其碰撞結構進行相關專業適當的調整。結合PKPM-BIM協同設計平臺可以不定時進行自動檢測和解決管線綜合設計初級碰撞問題，這其實也是意味著提早進行校審工作，提高成圖質量的精確度。
3.6 外墻掛板設計
本項目中，外墻都是使用裝飾保溫節能一體化外掛墻板。建筑方案設計階段到，考慮到掛板規格的統一性，南北立面窗寬都是取為1.4m，根據位置，窗間掛板寬度分別取為1.3m和1.6m，此外，并依據建筑的具體情況單獨設計其他部分的掛板。
預制外墻掛板是結構非承重圍護構件，只會受到自身重力、風荷載和地震作用，其荷載是利用和結構的連接節點傳給主體結構。利用掛板受力情況，節點設計是采取點支撐連接的方式，墻體和主體節點的上下端分別是使用兩個轉動節點、兩個承重以及兩個轉動節點，此外單獨設計其他異形墻體。這種連接方式能夠可靠連接墻體。
4 設計中存在的問題
本辦公樓項目設計中缺少相關的標準圖集作為借鑒，從而存在一些不足的問題。
（1）在建筑設計中，平立面的設計雖然符合“少規格、多組合”裝配式建筑要求，但是還得完善個別位置細部處理。
?。?）在深化設計結構構件的過程中，雖然參數設置是完全按照規范和參考圖集進行的，但是考慮施工技術方面上還是存在不完善。
（3）機電設備專業施先使用傳統方法，后使用PKPM-BIM軟件進行翻模和碰撞檢查，沒有完全體現出協同設計的優勢，導致工作量部分增大。
?。?）在使用該平臺時候，軟件本身存在不完善地方，比如機電專業構件庫不全、資金設計的構件跨和軟件不相容等。
（5）由于本項目還處于施工圖設計階段，因而不斷細化完善以上問題，對規范規程中的設計理念結深度挖掘，積極對接施工方，不斷優化項目設計。
5 結語
隨著新型建筑工業化概念的提出，裝配式建筑結構體系逐漸得到應用。鑒于裝配式建筑結構需要各專業之間無縫對接精準設計，才能避免工程化生產構件后，出現返工現象。文章通過結合某5層綜合辦公樓，通過采用PKPM-BIM設計平臺，結合筆者工程實踐經驗，對裝配式建筑結構混凝土框架結構設計、裝配式拆分設計以及裝配式節點設計等進行了系統介紹，為同行提供參考。
參考文獻：
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