某装配式混凝土框架结构设计实例分析
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关键词： 装配wenku.baidu.com体式框架结构； 建筑信息模型； 协同设计； 装配式节点
1 绪论 这几年来，随着不断转型升级和技术进步的建筑行业的发 展，逐渐出现和 装 配 化 建 筑 理 念 相 吻 合 的 新 型 建 筑 工 业 化 概 念，包含五大特征，分别为建筑标准化设计、工厂化部件生产、 装配化施工安装、信息化生产经营和集成化建筑项目生产。装 配整体式混凝土结构是现场现浇部分和预制部品部件相连接 所形成的整体的装配式混凝土结构，这种结构对施工效率和质 量能够起到很 好 提 升 的 作 用，并 且 对 劳 动 强 度 也 能 有 效 的 降 低，此外框架结构具有较轻的自重、灵活的空置布置、明确的传 力等特点。 近几年来，我国出台许多有关装配式剪力墙结构的相关政 策，使得该体系逐渐完善，然而装配式混凝土框架却是缓慢的 发展，其经验也不足。本文将结合某一 5 层综合办公楼，全面 分析 PKPM-BIM 设计平台。 2 工程概况 本工程为某一综合办公楼建设项目，长宽高分别为 59．7m、 17．1m 和 19．65m，主体结构地上 5 层，局部 6 层，没有地下室，室 内和室外高度差达到 0．75m。结构形式采用装配整体式混凝土 框架结构，该建筑属于丙类级别，抗震设防烈度为 7 度，Ⅲ类场 地。基本风压达到 0．45kN / m2，地面粗糙程度达到 B 类。结构预 制叠合梁、预制柱、钢筋桁架叠合板、预制楼梯、外墙挂板等预制 部品部件，内墙则是由粉煤灰炉渣空心条形板和百叶中空钢化 玻璃隔墙构成。 3 设计阶段 本办公楼项目的设计过程是应用 PKPM-BIM 协同设计进 行的，该技术能够完美的结合建筑、结构、机电设备等专业间的 协同设计。 3．1 建筑设计 根据业主的相关需要，建筑专业能够对装配式的设计特点 进行有效的结合，平面和立面设计办公楼。柱横纵向间距设计 为 6．9m+2．4m+6．9m 和 8．4m，这样有利于标准化的结构拆分设 计。在建筑方 案 中，柱、梁、落 版 和 外 墙 全 部 都 是 使 用 预 制 构 件，其中内墙则是使用粉煤灰炉渣空心条形板和百叶中空钢化 玻璃隔墙构成，而 外 墙 则 是 使 用 预 制 三 明 治 夹 芯 保 温 外 挂 墙 板。此外，建筑专业还能够应用 PKPM-BIM 建筑设计模块建立 方案和模型，将建筑状况通过三维模型真实的反应出，从而更 好找出建筑设计中的不合理的地方，减少返工现象。 3．2 结构设计 结构专业的人员会从建筑专业发布的 BIM 模型提取相关 信息将其转化为结构模型，并将 PKPM-BIM 结构设计模块转入 其中进行常规混凝土框架结构设计，这个时候，也可以指定柱、 梁、板等各结构 构 件 的 预 制 属 性 和 布 置 叠 合 板 的 规 格 型 号 方 向。在完成模型的 建 立 后，就 可 以 布 置 荷 载，转 化 建 筑 的 内 隔 墙为线荷载，接着设定 SATWE 参数和结构整体分析，然后依其 结果调整模型。 3．3 装配式拆分设计 在完成结构设计后，可转入 PKPM-BIM 装配式设计模型进 行指 定 预 制 属 性 和 计 算 分 析 装 配 式 结 构，框 架 柱、主 次 梁、楼
板、楼梯分别采取预制柱、叠合梁、密封拼接而成的预制叠合单 向板和预制楼梯，在这些计算完后，就可以深化设计各 结 构 构件。
深化设计过程中需要检查和调整构件间的钢筋碰撞的情 况，验算和各结构的脱模和吊装工序，出具出构件的加工图纸， 以此进行加工制作。
3．4 装配式节点设计 （ 1） 柱拼接节点。为了实现标准化的构件制作，结构中，只 有首层柱的截面尺寸为 70cm×70cm 规格，并使用现浇形式外， 其他楼层柱都是采取 60cm×60cm，对于装配整体式混凝土框架 结构而言，项目的重点和难点就在于如何连接不同截面柱和现 浇层和预制层柱，在参考相关资料图集后，本项目采用 现 浇 70cm×70cm 的框架柱中多层锚固多余钢筋的方法，并用半灌浆 套筒方式连接其余钢筋和上部预制柱，这是因为这种连接方式 不仅能够合理锚固好柱钢筋，而且又方便安装叠合梁，减少碰 撞问题。 （ 2） 梁柱连接节点。相对于装配式剪力墙结构而言，位于 装配式框架结构的节点区的预制混凝土叠合梁底部的钢筋其 直径更大，数量更多，不仅需要对柱节点区内和柱钢筋及对向 或侧向叠合梁底部钢筋的碰撞问题进行考虑，而且钢筋锚固的 长度还需得到满足，因而连接节点更加复杂，所以每根预制梁 的底部钢筋位置和外伸长度、柱截面的大小和纵向钢筋的位置 都是由梁柱连接节点的连接方式直接决定了。 （ 3） 主次梁连接节点。本项目主次梁连接采取传统的节点 方式进行，次梁中采取直锚方式和直螺纹套筒方式分别锚固一 端钢筋和连接另一端预留钢筋的接头，为了确保新旧浇混凝土 能够更好的连接，需要处理次梁端部和主梁预留槽口处混凝土 预留键槽的露骨料。 3．5 其他专业设计 机电设备专业采取传统的二维设计方式，将专业图反衬到 PKPM-BIM 协同设计平台上从而建立出三维模型，首先先检查 本专业构件碰撞是否无误，然后上传到服务器后检查专业间的 综合碰撞情况，依据其碰撞结构进行相关专业适当的调整。结 合 PKPM-BIM 协同设计平台可以不定时进行自动检测和解决 管线综合设计初级碰撞问题，这其实也是意味着提早进行校审 工作，提高成图质量的精确度。 3．6 外墙挂板设计 本项目中，外墙 都 是 使 用 装 饰 保 温 节 能 一 体 化 外 挂 墙 板 。 建筑方案设计阶段到，考虑到挂板规格的统一性，南北立面窗 宽都是取为 1．4m，根据位置，窗间挂板宽度分别取为 1．3m 和 1． 6m，此外，并依据建筑的具体情况单独设计其他部分的挂板。 预制外墙挂 板 是 结 构 非 承 重 围 护 构 件，只 会 受 到 自 身 重 力、风荷载和地震作用，其荷载是利用和结构的连接节点传给 主体结构。利用挂板受力情况，节点设计是采取点支撑连接的 方式，墙体和主体节点的上下端分别是使用两个转动节点、两 个承重以及两个转动节点，此外单独设计其他异形墙体。这种 连接方式能够可靠连接墙体。
科技风 2019 年 7 月
工程技术 DOI： 10．19392 / j．cnki．1671－7341．201920096
某装配式混凝土框架结构设计实例分析
梁志峰
广东博意建筑设计院有限公司 广东佛山 528000
摘 要： 本文结合某一综合办公楼施工建设项目，详细的介绍了应用结合建筑、结构、机电设备等专业间的设计的 PKPM-BIM 软件进行装配整体式框架结构综合办公楼项目的设计过程，并对其设计过程中遇到的问题进行概括，得出装配式框架结构的协同 设计方法，希望能对类似的工程起到一定借鉴作用。
1 绪论 这几年来，随着不断转型升级和技术进步的建筑行业的发 展，逐渐出现和 装 配 化 建 筑 理 念 相 吻 合 的 新 型 建 筑 工 业 化 概 念，包含五大特征，分别为建筑标准化设计、工厂化部件生产、 装配化施工安装、信息化生产经营和集成化建筑项目生产。装 配整体式混凝土结构是现场现浇部分和预制部品部件相连接 所形成的整体的装配式混凝土结构，这种结构对施工效率和质 量能够起到很 好 提 升 的 作 用，并 且 对 劳 动 强 度 也 能 有 效 的 降 低，此外框架结构具有较轻的自重、灵活的空置布置、明确的传 力等特点。 近几年来，我国出台许多有关装配式剪力墙结构的相关政 策，使得该体系逐渐完善，然而装配式混凝土框架却是缓慢的 发展，其经验也不足。本文将结合某一 5 层综合办公楼，全面 分析 PKPM-BIM 设计平台。 2 工程概况 本工程为某一综合办公楼建设项目，长宽高分别为 59．7m、 17．1m 和 19．65m，主体结构地上 5 层，局部 6 层，没有地下室，室 内和室外高度差达到 0．75m。结构形式采用装配整体式混凝土 框架结构，该建筑属于丙类级别，抗震设防烈度为 7 度，Ⅲ类场 地。基本风压达到 0．45kN / m2，地面粗糙程度达到 B 类。结构预 制叠合梁、预制柱、钢筋桁架叠合板、预制楼梯、外墙挂板等预制 部品部件，内墙则是由粉煤灰炉渣空心条形板和百叶中空钢化 玻璃隔墙构成。 3 设计阶段 本办公楼项目的设计过程是应用 PKPM-BIM 协同设计进 行的，该技术能够完美的结合建筑、结构、机电设备等专业间的 协同设计。 3．1 建筑设计 根据业主的相关需要，建筑专业能够对装配式的设计特点 进行有效的结合，平面和立面设计办公楼。柱横纵向间距设计 为 6．9m+2．4m+6．9m 和 8．4m，这样有利于标准化的结构拆分设 计。在建筑方 案 中，柱、梁、落 版 和 外 墙 全 部 都 是 使 用 预 制 构 件，其中内墙则是使用粉煤灰炉渣空心条形板和百叶中空钢化 玻璃隔墙构成，而 外 墙 则 是 使 用 预 制 三 明 治 夹 芯 保 温 外 挂 墙 板。此外，建筑专业还能够应用 PKPM-BIM 建筑设计模块建立 方案和模型，将建筑状况通过三维模型真实的反应出，从而更 好找出建筑设计中的不合理的地方，减少返工现象。 3．2 结构设计 结构专业的人员会从建筑专业发布的 BIM 模型提取相关 信息将其转化为结构模型，并将 PKPM-BIM 结构设计模块转入 其中进行常规混凝土框架结构设计，这个时候，也可以指定柱、 梁、板等各结构 构 件 的 预 制 属 性 和 布 置 叠 合 板 的 规 格 型 号 方 向。在完成模型的 建 立 后，就 可 以 布 置 荷 载，转 化 建 筑 的 内 隔 墙为线荷载，接着设定 SATWE 参数和结构整体分析，然后依其 结果调整模型。 3．3 装配式拆分设计 在完成结构设计后，可转入 PKPM-BIM 装配式设计模型进 行指 定 预 制 属 性 和 计 算 分 析 装 配 式 结 构，框 架 柱、主 次 梁、楼
板、楼梯分别采取预制柱、叠合梁、密封拼接而成的预制叠合单 向板和预制楼梯，在这些计算完后，就可以深化设计各 结 构 构件。
深化设计过程中需要检查和调整构件间的钢筋碰撞的情 况，验算和各结构的脱模和吊装工序，出具出构件的加工图纸， 以此进行加工制作。
3．4 装配式节点设计 （ 1） 柱拼接节点。为了实现标准化的构件制作，结构中，只 有首层柱的截面尺寸为 70cm×70cm 规格，并使用现浇形式外， 其他楼层柱都是采取 60cm×60cm，对于装配整体式混凝土框架 结构而言，项目的重点和难点就在于如何连接不同截面柱和现 浇层和预制层柱，在参考相关资料图集后，本项目采用 现 浇 70cm×70cm 的框架柱中多层锚固多余钢筋的方法，并用半灌浆 套筒方式连接其余钢筋和上部预制柱，这是因为这种连接方式 不仅能够合理锚固好柱钢筋，而且又方便安装叠合梁，减少碰 撞问题。 （ 2） 梁柱连接节点。相对于装配式剪力墙结构而言，位于 装配式框架结构的节点区的预制混凝土叠合梁底部的钢筋其 直径更大，数量更多，不仅需要对柱节点区内和柱钢筋及对向 或侧向叠合梁底部钢筋的碰撞问题进行考虑，而且钢筋锚固的 长度还需得到满足，因而连接节点更加复杂，所以每根预制梁 的底部钢筋位置和外伸长度、柱截面的大小和纵向钢筋的位置 都是由梁柱连接节点的连接方式直接决定了。 （ 3） 主次梁连接节点。本项目主次梁连接采取传统的节点 方式进行，次梁中采取直锚方式和直螺纹套筒方式分别锚固一 端钢筋和连接另一端预留钢筋的接头，为了确保新旧浇混凝土 能够更好的连接，需要处理次梁端部和主梁预留槽口处混凝土 预留键槽的露骨料。 3．5 其他专业设计 机电设备专业采取传统的二维设计方式，将专业图反衬到 PKPM-BIM 协同设计平台上从而建立出三维模型，首先先检查 本专业构件碰撞是否无误，然后上传到服务器后检查专业间的 综合碰撞情况，依据其碰撞结构进行相关专业适当的调整。结 合 PKPM-BIM 协同设计平台可以不定时进行自动检测和解决 管线综合设计初级碰撞问题，这其实也是意味着提早进行校审 工作，提高成图质量的精确度。 3．6 外墙挂板设计 本项目中，外墙 都 是 使 用 装 饰 保 温 节 能 一 体 化 外 挂 墙 板 。 建筑方案设计阶段到，考虑到挂板规格的统一性，南北立面窗 宽都是取为 1．4m，根据位置，窗间挂板宽度分别取为 1．3m 和 1． 6m，此外，并依据建筑的具体情况单独设计其他部分的挂板。 预制外墙挂 板 是 结 构 非 承 重 围 护 构 件，只 会 受 到 自 身 重 力、风荷载和地震作用，其荷载是利用和结构的连接节点传给 主体结构。利用挂板受力情况，节点设计是采取点支撑连接的 方式，墙体和主体节点的上下端分别是使用两个转动节点、两 个承重以及两个转动节点，此外单独设计其他异形墙体。这种 连接方式能够可靠连接墙体。
科技风 2019 年 7 月
工程技术 DOI： 10．19392 / j．cnki．1671－7341．201920096
某装配式混凝土框架结构设计实例分析
梁志峰
广东博意建筑设计院有限公司 广东佛山 528000
摘 要： 本文结合某一综合办公楼施工建设项目，详细的介绍了应用结合建筑、结构、机电设备等专业间的设计的 PKPM-BIM 软件进行装配整体式框架结构综合办公楼项目的设计过程，并对其设计过程中遇到的问题进行概括，得出装配式框架结构的协同 设计方法，希望能对类似的工程起到一定借鉴作用。