装配式混凝土结构设计内容和方法

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一、结构设计现状的概述
4. 预制混凝土构件的产品类型及性能
预制框架柱、梁构件 性能好，效益差 — 构件质量、安装效率具有明显优势 — 适用的建筑类型特点（目前） 建造环节土建成本高— 少装饰/时间价值高/施工环境差 构件大型化，现场拼接简单化 — 柱-梁-节点共同预制 — 跨层柱（如2 ～ 3层，高度小于12m）+铰接/半刚接梁 型钢/预应力应用，集中连接 — 支撑抗侧力，框架柱承载力提高 — 大跨度 — 局部设臵（连接）与整体设臵（性能）
设计效率可以高于传统模式
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二、结构设计方法和要求
前 言
装配式建筑
住宅产业化 → 新型建筑工业化 → 建筑产业现代化 → 钢结构和装配式建筑 2025年新建建筑的30% — 北京市目标是2020年 是推动建筑业新发展模式建立的“抓手” — 在机制和模 式的转变中创新技术、方法和产品 是一个完整的系统 — 结构仅仅是其中的一个部分 需要建筑行业内的高度配合 需要相关行业间的高度协调
需要培养具有工程概念和思维的建筑师和工程师
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一、结构设计现状的概述
3. 设计方法未摆脱“传统方法”
装配式建筑设计的变化 结构形式 — 现浇→装配+现浇/装配 技术体系 — 通用技术和体系→专有技术、工艺和体系 生产方式 — 建造→制造+建造→制造+服务 控制方式 — 阶段性→全寿命期 发展方式 — 行业主导→跨行业联合
装配
只是一种建造方式 — 与现浇一样，各有优势
不仅仅针对结构主体，还包括建筑内的所有填充体、建筑 外部的装饰物等等 对于我们这一个时代的从业者而言很陌生
前 言
装配式混凝土结构
设计概念清晰，设计原理简单 适用于各种类型的结构 现有的结构体系 — 框架、剪力墙、框剪、框筒、混合 新型高效装配式结构体系 — “十三”科技支撑项目中 预研的体系有十余种 通用体系与专有体系 需要满足系统性、适用性等要求 需要新型装备、设备、机具、产品和控制系统支撑 需要新型抗震设计方法、构造和连接方式支撑 — “等同 现浇”的概念可用，但在经济性、易建性、效率发挥等方 面均有较大的发展空间P 2来自一、结构设计现状的概述
1. 新时期的装配式建筑尚处于发展的“初级阶段”
行动上，是“试点示范+推广应用”的过程 紧迫性 — 十年发展到30%，时间紧，任务重 严峻性 — 量与质不匹配，导致投入与效益持续失衡 — 资源整体短缺，特别是优质人力资源 管 理 者 政府→ 行业→ 企业→ 项目 科研技术 领军人物→实践者（规划师、建筑师、工 程师、建造师、咨询…… ） 产业工人 工厂+现场+服务 …… 引导性 — “成功”的实践还仅在“试验田和实验室”中
马 涛
2016年07月26日 · 北京
装配式混凝土结构设计内容和方法 提 纲 一、结构设计现状的概述 二、结构设计方法和要求 三、结构设计内容及拓展 四、一些争议问题的探讨 五、结语
前 言
预制混凝土技术
具有多样性、复杂性、集成性等特点 是混凝土技术重要的组成部分 适用于各种建筑类型 — 民用、工业、市政设施 适合于各种结构技术间的集成 — 预应力、钢结构 适合于各种材料的集成 — 高强、高性能、复合材料、可循 环材料
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一、结构设计现状的概述
4. 预制混凝土构件的产品类型及性能
叠合/预制楼（屋）盖 居住建筑必须关注长期使用条件下预制底板拼缝的抗裂 — 板厚宜适当加大 小跨度板不经济 — 宜采用配臵抗裂钢筋的后浇带连接形式 — 板厚与结构自重 在合理范围内，要尽量满足功能需求 关于阳台、露台 — 最能体现工业化特征的室外建筑构件 — 具有附加价值的工业化产品 — 现有的一些（技术）规定与使用习惯是制约因素之一 整体预制楼（屋）盖 — 低多层
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一、结构设计现状的概述
2. 设计模式“多种多样”
设计的出路 — 建筑设计只是建筑产品开发的一个组成部分
重要但不是全部！
基于项目，还是基于产品 基于自身，还是走向联合 — 设计企业要走得更远、视野更宽 — 设计企业要有对技术的集成能力 — 设计企业要有对项目的控制能力
不能只有“设计师”
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一、结构设计现状的概述
2. 设计模式“多种多样”
项目设计的基本形式 产业链集团中，相对独立的设计团队 产业化联盟中，开发/设计/施工联合体 — 松散/紧密 工程总承包中，设计-施工联合体 — 相对紧密，能否长久还是？ 产品研发型，开发-设计战略合作 — 关系紧密，只能种点试验田 传统方式中，设计与施工相对分离 — 松散，大量
对使用和需求、使用者和服务者的思考是缺位的
— 激进型、温和型、中庸型、观望型、漠视型…… 装配式建筑只是一种产品，装配式建筑还是一个载体
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一、结构设计现状的概述
1. 新时期的装配式建筑尚处于发展的“初级阶段”
研究上，是发展、丰富和完善的过程 由单一、关键技术向综合、集成体系转变 — 以结构装配为重点向建筑装配和产品性能转变 — 以钢筋连接为重点向高效体系和成套技术过渡 — 以设计建造为重点向全寿命期品质和使用发展 — 以产品多样性为需求的通用与专用技术研发 注重“面”的宽度，忽视“点”的深度和“点与点”的 链接和协调 与“绿色”发展全面融合 — 绿色是装配式建筑的基本要求 — 装配式建筑对既有的绿色发展方式提出了“新”课题 — 装配式建筑与绿色融合的方式是创新
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一、结构设计现状的概述
5. 结构设计发展的制约因素
工程师对规范和标准图集要深入学习，正确理解和运用 现行规范和标准图集是在对理论和试验研究成果、既有 试点示范项目成功经验、当前行业发展水平及技术发展 性评价等诸多因素的综合分析、平衡下编制的，所给出 的都是针对当前工程实践的最低要求！ 安全可靠是JGJ 1-2014编制的主导思想之一 正确使用标准、准确把握设计尺度在当前的工程实践中 是至关重要！ 结构工程师需要详细、全面了解与装配建造方式相关的 技术、生产、施工、材料、产品，在坚守安全底线的前 提下，要以科学、严谨、积极的态度面对新的需求
一、结构设计现状的概述
1. 新时期的装配式建筑尚处于发展的“初级阶段”
观念上，是转变的过程 概念梳理，理念交织，诉求多样，路径探索 …… — 住宅产业化→新型建筑工业化→建筑产业现代化→ 装配式建筑 — 不同的责任主体对待转变的态度和应对方式差别大 — 开发商、设计企业、构件部品供应商、施工企业（总 承包、劳务和专业分包等）、监理企业、监管机构等 诉求各异
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一、结构设计现状的概述
5. 结构设计发展的制约因素
积极实践，善于积累 结构设计的工作量大幅度提高 — 对！这是初期的事实 — 预制构件设计+协同/配合设计+精细化设计 合理组织+掌握方法+摸索规律+善于积累 — 全面提高管理者、建筑师和工程师的职业能力 利用信息化平台，丰富设计手段 — 协同设计平台 — BIM设计平台 — 设计+生产、设计+施工的信息化管理平台
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一、结构设计现状的概述
5. 结构设计发展的制约因素
与结构设计相关的配合和协同环节 “方案设计阶段，我们的建筑和结构专业的工作成果是要 达到初步设计的深度” — 张守峰 在项目设计初期，配合建筑师将项目的目标、可能出现的 问题、需要配合和协同的重点及难点等找到、找准并得到 解决的有效途径和合理方式 机电设备、装饰装修、构件生产、安装施工等重要的配合 和协同环节要在方案设计、初步设计至施工图设计阶段逐 步开展 例如： 在初步设计阶段如果满足了预制构件模具设计和生产计 划编制的需求，就可以提前约两个月的时间排产，就可能 意味着100 ～150元/m3的直接造价节省
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一、结构设计现状的概述
3. 设计方法未摆脱“传统方法”
预制混凝土结构设计方式 第一层次— 基于现浇混凝土结构（等同现浇）的预制构 件“拆分和组装”设计— 还不如传统方法！ 第二层次— 基于预制混凝土结构装配的预制构件系统与 现浇构件系统组合设计— 与传统方法相近 第三层次— 基于标准化设计理念、模数协调原则和建筑 各系统采用装配方式的装配式建筑体系设计 第四层次— 基于设计、装修、生产和施工、部品部件、 成本等的优化，满足一体化的工程设计 第五层次— 基于建筑全寿命期的使用、品质和经济性等 的考虑全过程的产品设计
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一、结构设计现状的概述
4. 预制混凝土构件的产品类型及性能
装配式框-剪结构中的“预制”剪力墙— 可能需要论证！ 现浇— JGJ 1-2014，预制可参考剪力墙结构采取措施 单片剪力墙可以预制 — 有研究成果，需创新和发展 — 预制边框柱/梁+现浇节点 — 预制剪力墙可在“半层”处竖向连接 — 可采用带“竖缝”的剪力墙+裙梁的形式 — 可将“耗能”装臵与预制剪力墙结合 — 可根据性能要求采用相应的配筋构造 筒体外墙宜现浇，内墙可采用预制构件 — 适度发展 — 一般筒体外墙开洞较多，连接复杂 — 内墙标准化程度相对较高 — 满足结构整体性能的要求 可参考钢框架-核心筒结构
领导、参与和支持
在目前的大环境下，迫切需要高水平的工程师
主动、创新和坚持
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一、结构设计现状的概述
5. 结构设计发展的制约因素
建筑规划、单体设计方案 标准化设计与建筑单一化 — 两者不是因果关系 — 标准化设计非装配式建筑设计的特殊要求 — 标准化设计是建筑质量和经济的重要保障 — 标准化设计是部品互换和使用的基本条件 — 标准化设计是项目设计中时时要做的事情 — 标准化设计是从业者职业素养的重要体现！
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一、结构设计现状的概述
3. 设计方法未摆脱“传统方法”
现状总结 全专业的协同设计 — 少 全过程的产品设计 — 缺 设计-生产-施工一体化 — 弱 “施工图”设计 — 精细化程度低 — 机制的变化 设计院+工程公司→设计企业+标准图集？ — 变化的结果 只有设计图，没有施工图！ — 施工图需要立足于实施 — 会改变吗？ 设计企业该怎么办？总承包企业会怎么办？ 构件设计 — 能力欠缺