装配整体式混凝土框架结构设计方法研究.pdf

第 6卷第 2期 2 0 1 4年 4月 Vo 1 6 No 2 Ap r 2 01 4 装配整体式混凝土框架结构设计方法研究 杨 旭 李晨光 邓思华 ( 1 北京建筑大学， 北京 1 0 0 0 4 4； 2 北京市建筑工程研 究院有限责任公 司， 北京 1 0 0 0 3 9 ) 【 摘要】本文主要介绍了装配整体式混凝土框架结构的设计方法， 并总结了装配整体式混凝土框架结构设计过 程 中需要 注意 的问题 。 【 关键词】装配整体式； 框架结构； 设计方法 【 中图分类号 T U 3 7 5 4 【 文献标识码】 A 【 文章编号】1 6 7 4 7 4 6 1 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 0 5 3 0 3 引言 装配整体式 混凝土结 构 由预制混凝 土构件或 部件通过各种可靠 的方式 进行连接并 与现场后浇 混凝土形成 的装 配式混凝土 结构。它是实 现住宅 产业化 的一部分 ， 也是 现代建筑最为重要 的结构形 式之一 。 目前 ， 国外装配整 体式 混凝 土框 架结 构采 用 的设计方 法 儿 是基于性 能 的设计 方法 ， 该方法 与整 体现 浇混 凝 土结 构 的设计 方 法有 很 大 的不 同 ， 它具有 优 良 的非 线 性 特 性 。在 线 弹 性 范 围 内， 结构的恢复性能良好 ； 地震作用下， 弹塑性变 形发生在构件 的连接 区域 ， 而 构件本 身并 不会发 生破坏 ， 并 且 当地 震 发生 之 后 ， 只需要 对 预 制构 件连接处的受损部分进行更换或者修复， 即可正 常使用 。 国内目前采用 的装配整体式 混凝土框 架结构 的设计方法 是建立在整体现浇混凝 土框架结 构 的 基础之上 的。利用 该设计方法设计 的建筑结 构 ， 地 震作用下容易使预制构件发生破坏 。 本文研究 的装配整 体式混凝土框 架结构设 计 方法 ， 主要包 括 四个环节 ： 即整体 现浇混凝 土框架 结构设计阶段、 预制构件拆分与归并阶段、 三维碰 撞检测阶段和预制构件深化设计 阶段 。 【 基金项目】 【 作者简介】 1 整体现浇混凝土框架结构设计 本 阶段与整体 现浇混凝土框架结构 的设 计方 法一致 ， 即当设计人员 得知业主 的设计要 求以后 ， 根据要求 ， 采 用整体 现浇混凝 土框 架结 构设计 方 法 ， 完成一个初步的设计方案。 2 预制构件拆分与归并 当初步的设计方案完成 以后 ， 需要按 照以下几 个原则完成预制构件的拆分和归并 ： 1 ) 预制构件拆分之前， 设计人员需要与负责同 一 项 目的施工方进行沟通 ， 如果施工方 尚未确定 ， 应在业主的 同意的前提下 ， 以一般施工水平 为准 ， 确定此环节需要考虑 的施工条件 。譬如 ， 预制构件 的吊具及承载能力等等 ； 2 ) 拆分和归并后的预制构件尽可能地保证截 面形状相同， 长度方 向可 自由调整 ， 这是构件拆分 时的基本原则 ； 3 ) 拆分和归并后 的预制构件 ， 构件种类要尽量 减少， 从而减少模板的种类， 提高模板使用率； 4 ) 了解初步设计方案 中各个 位置 中梁 、 板 、 柱 的功能和联系 ， 同时应了解预制构件制作方 的制作 方法和加工精度等内容 ， 以便于制定预制构件 的装 新型高效大直径钢筋套筒灌浆连接节点产品开发及应用( 北京市科学技术委员会科研成果在城市管理中的应 用与转化( 2 0 1 2追加) ) ( Z 1 2 1 1 0 0 0 0 7 6 1 2 0 1 0 ) ； 北京建筑工程学院“ 学科与研究生教育 一 研究生教育 一 产学研联 合培养研究生基地( 2 0 1 2 ) ” 经费资助 杨旭( 1 9 8 9一) ， 男 ， 在读硕士研究生。主要从事住宅产业化方面研究。 配方案 ； 5 ) 应满足运输 、 堆放、 安装及质量 的控制要求 。 依据上述原则 ， 预制构件拆分与归并完毕 以后 ， 需要利用整体现浇混凝土框架结构的设计方法进行 重新计算， 如果计算结果合理， 满足现行规范的设计 要求 ， 可以进行下一环节， 否则， 需要根据计算结果 ， 有针对性地调整预制构件的拆分与归并方案 ， 进行再 次计算， 直至计算结果满足设计要求为止。 3 三维碰撞检测 当拆分与归并后 的装 配整体式 混凝土框架结 构满足设计要求 以后。为了避免施工过程 中， 预制 构件的装配不能顺利进行 ， 特别是预制构件外伸 的 钢筋发生彼此碰撞， 应当在装配整体式混凝土结构 的设计过程中增加三维碰撞检测环节。 随着 B I M( B u i l d i n g I n f o r ma t i o n M o d e l i n g ) 技术 的不断发展和大力推广 J ， 空间可视化设计有了强 有力的技术支持， 因此也使得装配整体式混凝土结 构构件之间的三维碰撞检测变得简单易行 。 装配整体式混凝 土框架结构 的三维碰撞检测 可以采用 A u t o d e s k R e v i t S t r u c t u r e 和 A u t o d e s k N a v i s W0 r k s 进行。 ( 1 ) A u t o d e s k R e v i t S t r u c t u r e和 A u t o d e s k N a v i s W o r ks R e v i t S t r u c t u r e 是一款专门为结构工程师提供结 构设计与出图的强大工具 ， 它将多材质的物理模型与 独立、 可编辑的分析模型进行 了集成 ， 可实现结构建 模和结构文档的准备， 并为常用的结构分析软件提供 双向链接 ， 它通过参数驱动模型即时三维呈现结构工 程师的设计 ， 实现在施工前对建筑结构进行更加精细 的可视化设计。它可以通过协同工作跟建筑师、 水暖 工程师进行多专业协调工作； “ 一处修改， 处处更新” 的理念， 最大程度地减少 了项 目设计变更 中的失误， 极大地提高了工程师的设计效率( 图 1 ) 。 A u t o d e s k N a v i s Wo r k s 能够再现设计 意图 ， 制定 详细的四维施工 进度计划 ， 实 现施工 项 目的可视 化。在项目动工之前， 设计人员即可在真实的环境 中体验所设计的项 目， 实现冲突检测， 并提供审阅 解决方案 ， 提高施 工文档 的一致性 、 协调性和准确 性 ， 简化贯穿企业 与团 队的整个工作 流程 ， 帮助减 少浪费 、 提升效率 ， 同时显著减少设计变更 ， 更加全 面地评估 和验 证 所用 材 质和 纹理 是 否符 合设 计 图 1 三维模型图 意 图。 ( 2 ) 三维检测方法 三维碰撞检测时 ， 首先应该利用 A u t o d e s k R e v i t S t r u c t u r e 软件进行三维建模 ， 然后利用 A u t o d e s k N a v i s Wo r k s 软件 中的“ C l a s h D e t e c t i v e ” 模块进行三维 碰撞检测。 A u t o d e s k N a v i s w o r k s中的 “ C l a s h D e t e c t i v e ” 工具 可以有效的识别、 检查和报告三维项 目模型中的碰撞 ， 有助于降低模型检测过程中出现人为错误的风险。 三维碰撞检测的具体步骤如下 ： 1 ) 从批处理中选择需要进行的测试项 目； 2 ) 根据检测要求设置碰撞检测 的规则 ； 3 ) 选择要在碰撞检测 中包括的所需项 目， 然后 设置检测类型选项； 4 ) 查看三维碰撞检测结果 ； 5 ) 对碰撞检测 的结果进行排序 ， 以表格的形 式 列出碰撞检测结果 ， 进而根据使用 者需求 ， 选择 指 定的格式生成碰撞检测报告 。 4 预制构 件深化设计 预制构件 的深化设计 是装配整体式混凝 土结 构设计过程 中最为重要 的一个 环节。预制构件 深 化设计的深度应满足建筑 、 结构和机电设备等各专 业 以及构件 、 制作 、 运输 、 安装等各环节的综合要求 。 深化设计 阶段 主要分三个 阶段 ， 即钢筋组装 图 设计、 模具图设计和吊装图设计三个环节。 ( 1 ) 钢筋组装图设计 预制构件 的深化设计 图本质上是钢筋 的组装 图。本环节需要对每种类型 的钢筋进行编号标示 ， 且保证编号唯一 ( 图2 ) 。 ( 2 ) 模具图设计 钢筋组装图设计完成后 ， 设计人员需要根据预 6 0 7刘兴旺等， 基坑开挖地表沉陷理论分析 J 土木工程 学报 ， 2 0 0 0， 3 3 ( 4 ) ： 5 1 - 5 5 8殷德顺等 支护水平位移对支护后土体变形的影响 J 中国水运， 2 0 0 7 ( 9 ) ： 1 2 4 - 1 2 6 9T E R Z A G HI K T h e o r e t i c a l s o i l m e c h a n i c s i n e n g i n e e r i n g p r a c t i c e s M Wi l e y N e w Y o r k ， 1 9 4 8 1 O 吕少伟 上海地铁车站施工周围土体位移场预测及 控制技术研究 D 同济大学 ， 2 0 0 1 1 1 刘国彬等 基坑工程手册 M 北京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 9 Ch a n g i n g Ru l e o f t h e Nu me r i c a l S i mu l a t i o n o f F o u n d a t i o n Pi t Ex c a v a t i o n S pa c e Effe c t Gu a n W e n y a n ( C I G I S ( C H I N A)L I MI T E D， B e n g 1 0 0 0 0 7 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： E x c a v a t i o n l e a d s t o g e n e r a t e c r i t i c a l s l i p s u r f a c e o f s o i l B y MI DAS f i n i t e e l e me n t c a l c u l a t i o n s o f t wa r e ， n u me r i c al a n aly s i s wa s c a r r i e d o u t o n t h e w a n d a s q u a r e f o u n d a t i o n p i t e n g i n e e ri n g I t s u mma ri z e s t h e h a r d e n i n g s o i l mo d e l p a r a me t e r s e l e c t i o n r u l e T a k i n g Wa n d a p l a z a d e e pu n d a t i o n p i t e n g i n e e ri n g a s e x a mp l e ， t h e c alc u - l a t i o n o f h o ri z o n t al d i s p l a c e me n t mo n i t o ri n g c u r v e o f s o i l a n aly z e d t h e d e f o r ma t i o n l a w o f h o r i z o n t al d i s p l a c e me n t o f s o i l T hr o u g h t h e a n aly s i s o f t h e d a t a，a naly s i s o f t h e n u me ric a l a n a l y s i s o f s p a t i a l e f f e c t o fu n d a t i o n p i t e x c a v a t i o n，c o mb i n i n g wi t h t h e wo r k i n g c o n d i t i o n o f S MW me t h o d a n a l y s i s o f s u p p o r t i n g a n d d o u b l e r o w p i l e s u n d e r t h e s u p p o rt o f t h e l a w o f t h e s p a t i a l e f f e c t r a t i o Ke y W o r d s ：S o ft S o i l ；D e f o r ma t i o n；Th e S o i l D i s p l a c e me n t ；S p a c e E ff e c t ( 上接第5 5页) 参考文献 1社团法人预制 建筑协会预制建筑总论 ： 预制建筑 技术集成 M 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 1 2 2社团法人预制建筑协会预制建筑技术集成 M 北京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 1 2 3苏骏 ， 叶红华基于 B I M 的设计可视化技术在世博 会德国馆中的应用 J 土木建筑工程信息技术， 2 0 0 9 ( 1 )： 8 7 - 9 1 4A u t o d e s k A s i a P t e L t d A u t o d e s k R e v i t S t r u c t u r e 2 0 1 2 应用宝典 M 上海 ： 同济大学出版社 ， 2 0 1 2 5韩克 勇N a v i s Wo r k s 在项 目设计和施工 中的应 用 J 城市建设理论研究 ( 电子版) ， 2 0 1 3 ， ( 1 1 ) 6龚志宏装配式住宅 中预制构件的施工技术 J 科技资讯 ， 2 0 1 0 ， 2 2： 8 1 - 8 2 7陈介华预制装配式住宅施工技术的研究 J 建 筑施 工 ， 2 0 1 3， 0 6： 5 5 2 - 5 5 3+ 5 5 6 Re s e a r c h o n M o n o l i t h i c Pr e c a s t Co n c r e t e Fr a me De s i g n M e t h o d Ya n g Xu ，Li Ch e ng u a ng 2 ， De n g S i hu a ( 1 B e n g U n i v e r s i t y o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d A r c h i t e c t u r e ， B e n g 1 0 0 0 4 4，C h i n a ； 2 B e ij i n g B u i l d i n g C o n s t r u c t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e C o ， L t d ， B e ij i n g 1 0 0 0 3 9，C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h i s p a p e r d e s c r i b e s t h e d e s i g n me t h o d o f mo n o l i t h i c p r e c a s t c o n c r e t e fl a me s t r u c t u r e，a n d s u mma r i z e s t he i s s ue s o f d e s i g n p r o c e s s o f mo n o l i t hi c pr e c a s t c o n c r e t e fla me s t r uc t ur e Ke y W o r d s ：Mo n o l i t h i c P r e c a s t ；F r a me；De s i g n Me t h o d