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BIM与装配式|装配式设计常见问题及现阶段通用解决办法

近年来国家大力发展装配式建筑,同时各地政府都出台了相关政策,很多单位对于装配式建筑不熟悉甚至不了解,给装配式建筑发展造成了一定的障碍。本文讲述设计过程中碰到的一些常见疑问,提出现阶段通用解决办法。

根据现行结构设计,对于装配式设计主要有以下几个问题:

1)钢筋保护层问题

2)叠合板受力分析问题

3)叠合梁刚度放大问题

4)PC 外墙结构设计

5)脱模设计

6)吊点设计

7)拆分尺寸考虑因素

钢筋保护层问题

现浇钢筋混凝土结构保护层厚度应当从受力钢筋的箍筋算起,结构设计一般由设计单位完成,而构件生产由构件加工厂深化完成.负责拆分的实际人员对于柱子保护层厚度一般用以下三种做法:

1)严格按照设计单位要求,不变混凝土保护层厚度,但是如此做会导致套管在混凝土中的保护层厚度不够,无法满足套筒在混凝土中的锚固和耐久性

2)内移套筒,导致原结构计算高度h变小,减小结构承载力,存在安全隐患

3)人为增加构件尺寸,受力钢筋位置不变,改变结构刚度,导致计算结果失真

BIM与装配式|装配式设计常见问题及现阶段通用解决办法

设计与生产分离,设计人员没有考虑套筒的尺寸导致实际构件存在保护层问题,存在一定的安全隐患,前期设计过程中设计人员不应只考虑现浇设计,还应该考虑后端实际生产。

叠合板导荷分析

叠合楼板一般有现浇和预制两部分组成,设计一般分为单向和双向两种情况,根据接缝构造、支座构造和长宽比确定。某块房间楼板如下图所示:

BIM与装配式|装配式设计常见问题及现阶段通用解决办法

楼板拆分成两块单向密缝楼板,由于认定为单向楼板,所以在设计过程中采用单向板导荷,如下图所示:

BIM与装配式|装配式设计常见问题及现阶段通用解决办法

该房间长度为3300mm宽度为2520mm,楼板上面有70mm的现浇层,按照单向板和双向板的定义,根据长度和宽度的比值,该楼板装配式房屋应该按照双向板导算荷载,虽然中间为密缝,但是实际楼板荷载过程中,还是会按照双向楼板导算荷载,不会按照人为定义的单向板导算荷载。导算荷载的方式不一致,会导致周边的梁构件计算结果出现较大差异,设计过程中如果不加以注意,到存在很大的安全隐患。

叠合梁刚度放大问题

在结构内力与位移计算过程中,楼面梁刚度放大根据翼缘情况取1.5~2.0的增大系数,边梁可取1.2~1.5的放大系数。根据《高规》的规定:当采用叠合楼板时,结构内力与位移计算应该考虑叠合板的增大作用,中梁可根据翼缘情况取1.3~2.0的增大系数,边梁可以取1.0~1.5的增大系数。其中与叠合楼板相连的梁,一般中梁放大系数不超过1.8,边梁取1.2。

P装配式建筑C外墙结构设计

PC外挂墙板根据建筑所处位置不同,分为分梁式外挂墙板、柱式外挂墙板、墙式外挂墙板,梁式外挂墙板和柱式外挂墙板为承重构件,兼作梁或柱,不仅作为围护构件使用。墙式外挂墙板是一种非承重构件,仅作为围护结构使用,像幕墙一样附着在主体结构的外侧,通过连接件和主体结构连接。

现有的墙式外挂墙板根据连接方式的不同分为点支承、线支承。其中点支承根据连接节点的自由度又可细分为平移式外挂墙板和旋转式外挂墙板两种形式。

预制外挂墙板是非承重构件,不参加结构整体受力,只承受自重、风荷载、地震荷载及施工阶段的荷载。考虑各种荷载作用下,预制外挂墙板应满足如下要求:

(1)在承载能力极限状态下,外挂墙板的极限承载能力和相关变形满足规范要求。

(2)在正常使用极限状态下,外挂墙板的平面外挠度、裂缝满足规定的要求。

(3)外挂墙板的连接应有足够的承载能力和承受层间变形的能力,确保外挂墙板连接在正常使用下具有足够的刚度,在极限状态作用下具有足够的变形能力。

(4)墙板的连接接点应与主体结构可靠连接,应传力简捷,受力清晰,宜选用柔性连接接点,可采用点连接或线连接。

脱模设计

脱模时构件和吊具所承受的荷载包括模具对混凝土构件的吸附力和构件在动力作用下的自重。预制构件进行脱模验算时,等效静力荷载标准值应取构件自重标准值乘以动力系数和脱模吸附力之和,且不宜小于构件自重标准值1.5倍。PC构件脱模时构件吊点有三种情况:

1)与吊运安装时的吊点为同一吊点;

2)借用桁架筋、架立筋;

3)专设脱模吊点;

实际设计过程中,采用第一种和第二种方法的比较多,与安装时的吊点为同一吊点或者借用桁架筋、架立筋的方式。

吊点设计

装配式建筑构件的吊装是预制装配式建筑在结构施工过程中的重要环节。吊装过程中由于构件的重心不稳可能会造成构件下降过程过快、使其在空中悠荡,造成因为离心惯性甩出而脱钩事故。吊点选择不合理,对于构件的质量和吊装的管理安全造成不可挽回的影响。

拆分尺寸考虑因素

一般来讲,预制构件的拆分过程中需要考虑到以下几个因素:

1)运输、施工的便利性;构件通过货车运输,由于道路条件,限制预制构件尺寸宽度一般在2.5m左右。施工过程中存在吊装、翻转等情况,这些对预制构件的尺寸、质量都有一定的限制。

2)生产的可行性;每个地区构件厂,生产能力有限,并不是所有构件都可以生产,同时构件的模具成本很大,所以在拆分的时候需要考虑实际生产的可行性及经济性。

预制构件的拆分设计处于第一步,决定后续各个阶段的可行性及操作性,可以起到事半功倍的效果。结构相关预制构件(柱、梁、墙、板)的划分,应遵循受力合理、连接简单、施工方便、少规格、多组合,能组装成形式多样的结构系列原则,其中:

1)预制梁截面尺寸尽量统一,配筋采用大直筋、少种类

2)预制剪力墙两端边缘构件对称配筋

3)预制带飘窗墙体、阳台、空调板、楼梯尽量模数化

4)楼板拆分尽量模块化或者等分法拆分

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