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【摘 要】装配式建筑具有环保、节省模板以及缩短工期等优势。采用工厂化生产预制构件，使得施工现场的建筑垃圾大量减少；主体结构采用预制构件或叠合构件，施工时可减少大量模板；采用预制构件可减少现场湿作业，可去除或减少现场砌筑和抹灰工序，减少人工。本文通过多层装配整体式框架结构实例，就PC结构设计流程及注意要点进行阐述。
【关键词】建筑工业化；多层装配整体式框架；PC结构设计流程和要点
引言
中天集团建筑产业化研发生产基地宿舍楼为6层装配整体式框架結构。预制构件类型包括预制柱、叠合梁预制部分、叠合板预制部分、预制外墙挂板、预制阳台、预制楼梯等。PC设计在一次施工图设计完成后进行，包括技术策划、拆分方案和深化设计施工图、PC构件施工图三个阶段。
一、技术策划阶段
按照不同的使用功能对空间进行合理的划分，结合设计规范、项目定位及产业化目标等要求，并在模数协调原则下，优化预制构件的尺寸和种类，实现预制构件和内装部品的标准化、系列化和通用化；在遵循结构受力合理、连接可靠、施工方便、少规格、多组合的原则下，确定预制构件种类，初步估算预制构件尺寸和重量，方便制造、运输、吊装，提高工程质量，控制建设成本；确定管线布置设计原则，宜采用管井集中布置、减少交叉，穿预制构件的管线应预留洞口或预埋套管。
与建设单位确定宿舍楼采用预制柱、叠合梁、叠合板、预制外墙挂板、预制阳台、预制楼梯等，装配率为78%（按《工业化建筑评价标准》GB/T 51129—2015第2.0.6条，装配率是指工业化建筑中预制构件、建筑部品的数量（或面积）占同类构件或部品总数量（或面积）的比率）。
宿舍楼底层层高为3.90m，标准层层高为3.30m，预制柱截面尺寸为500x500，预估预制柱自重约为2吨；中间跨跨度为8m，叠合梁预制部分尺寸为250x600，预估叠合梁预制部分自重约为3吨；叠合板预制部分厚度为60，最大尺寸为4mx2.5m，预估叠合板预制部分自重约为1.5吨。根据预制构件最大自重结合场地实际情况，选择最小起吊重量为3吨以上的起重机械。
二、拆分方案和深化设计施工图
拆分阶段应根据一次设计提供的施工图和PC技术策划方案，进一步深化预制构件设计。明确预制构件类型、预制构件的外轮廓尺寸及门窗洞尺寸，明确预制构件之间接缝连接构造节点，预制构件轮廓及及门窗洞应符合建筑设计意图，构造节点应满足建筑的防水、保温、防火等要求；明确预制构件之间的拼缝连接节点、预制构件与后浇的连接节点，结构构造节点应符合原结构设计的意图，满足结构受力要求；明确预制构件内预埋设备（管线）、预留孔洞等，设备的连接及预留孔洞应符合设备的要求；协同预制构件（模具）工厂明确预制构件生产方式、工艺工法；协同施工单位明确PC施工技术。
深化设计施工图阶段应根据一次设计提供的施工图和PC拆分方案，进行预制构件深化图设计。明确构件尺寸，门窗洞口尺寸定位，及细部尺寸构造；明确构件配筋及节点钢筋锚固长度，钢筋数量统计；明确预埋件的位置和尺寸，预埋设备和管线的位置，预埋件统计。
图1 单向叠合板板侧分离式拼缝构造示意
1—后浇混凝土叠合层；2—预制板；3—后浇层内钢筋；4—附加钢筋
1、结构平面优化
一次设计平面内次梁较多，为简化平面布置、减少节点和方便施工，取消卫生间与过道之间次梁，减少次梁连接；为方便构件制作、运输和吊装，4m*5m大板均分成两块4m*2.5m小板，减小叠合板预制部分的尺寸和自重。小板为两边支承的单向板，小板间拼缝构造按《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014第6.6.5条，详见图1。
2、外墙挂板、梁柱节点、预制柱连接设计
外墙挂板与主体结构采用线连接，即外墙挂板上部设等间距的箍筋，箍筋挂于叠合梁预制部分之上，与叠合梁后浇部分连接；外墙挂板下部用角钢固定；外墙挂板间设水平缝和竖缝。详见图2。
图2 预制外墙挂板竖缝、水平缝和连接构造
1—预制外墙挂板；2—耐火接缝材料；3—橡胶气密条；4—发泡芯棒；5—耐候胶；6—箍筋；7—角钢
叠合梁端竖向接缝的受剪承载力由垂直穿过结合面的钢筋和键槽根部承担，其受剪承载力设计值应满足《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014，第7.2.2条要求，受剪承载力不足时应增加抗剪钢筋，详见图3。
图3 梁柱连接节点构造
1—预制柱；2—叠合梁预制部分；3—叠合梁后浇部分；4—梁端抗剪钢筋
由于叠合梁预制部分的纵筋伸入梁柱后浇节点内根数太多，为减少节点钢筋，考虑梁端预制部分出一排钢筋伸入梁柱后浇节点内，抗剪不足时增加抗剪钢筋。
以750高主梁（3KL5）为例：
按2个槽键、7根18钢筋计算，
持久设计状况
=0.07x14.3x250x120+0.10x14.3x250x100x2
+1.65x1781x√（14.3x360）=30030+71500+210846=312376N=312KN
地震设计状况
=0.04x14.3x250x120+0.06x14.3x250x100x2
+1.65x1781x√（14.3x360）=17160+42900+210846=270906N=271KN
均大于剪力包络图中的剪力设计值，满足要求，不需要增加梁端抗剪钢筋。
预制柱底水平接缝的受剪承载力由垂直穿过结合面钢筋承担，其受剪承载力设计值应满足《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014，第7.2.3条要求，受剪承载力不足时应加大钢筋直径或增加钢筋根数。预制柱间采用钢筋套筒灌浆连接，由于套筒直径较大，预制柱保护层厚度需适当加厚。 3、预制阳台、预制楼梯设计
预制阳台采用全预制板式阳台。预制阳台上部钢筋伸入叠合板后浇层内，且钢筋直段锚固长度应大于受拉钢筋基本锚固长度；预制阳台下部钢筋伸入叠合梁后浇部分长度应大于12d且至少伸过梁中线，见图4。
图4 预制阳台
1—预制阳台上部钢筋；2—预制阳台下部钢筋
预制板式楼梯采用上端固定铰，下端滑动铰与两端梯梁连接，详见图5。
图5预制楼梯连接
1—预制楼梯；2—水泥砂浆；3—油毡隔离层；4—锚头；5—装饰面层；6—留缝内不填充材料；7—垫片；8—空腔（或填沙子）；9—苯板填充
三、PC构件施工图设计阶段
对各阶段的图纸进行整理和汇总；明确预制构件吊装顺序；明确预制构件支撑方案；对其他部门提出技术要求。
PC构件的计算以预制混凝土外墙挂板为例，在施工阶段的验算应考虑外挂板自重、脱模吸附力、翻板、吊装及运输等环节最不利施工荷载工况计算，并应根据实际情况考虑适当的动力系数。预制混凝土外墙挂板及连接节点按承载能力极限状态计算和按正常使用极限状态验算时，应考虑外挂板自重（含窗重）、风荷载、地震作用及温度应力等荷载作用的不利组合。
PC构件施工图应包含模板图和配筋图。模板图的内容有主视图、俯视图、右视图、仰视图及3D图等，需要详细表示的局部位置，可放大后以细部图的形式表示；配筋图包括主视配筋图及在主视配筋图上各剖面的配筋图，需列构件材料表及钢筋表等，需设构件索引图表示构件在平面的具体位置和吊装方向。
结束语
PC设计一般在一次设计施工图完成以后进行，与一次设计不同的是，技术协调工作已不仅限于设计院内部各專业之间，而是PC设计单位与建设单位、一次设计单位、构件生产单位、施工单位各方协调的过程。PC设计与传统设计相比有其不可逆性，预制构件一旦生产便不可变更，PC设计时应在保证梁柱节点结构安全可靠的同时，兼顾生产与施工，既能使构件顺利生产，又方便现场施工操作。
参考文献：
[1]《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1—2014
[2]《工业化建筑评价标准》GB/T 51129—2015
[3]《预制钢筋混凝土板式楼梯》15G367—1
【摘 要】装配式建筑具有环保、节省模板以及缩短工期等优势。采用工厂化生产预制构件，使得施工现场的建筑垃圾大量减少；主体结构采用预制构件或叠合构件，施工时可减少大量模板；采用预制构件可减少现场湿作业，可去除或减少现场砌筑和抹灰工序，减少人工。本文通过多层装配整体式框架结构实例，就PC结构设计流程及注意要点进行阐述。
【关键词】建筑工业化；多层装配整体式框架；PC结构设计流程和要点
引言
中天集团建筑产业化研发生产基地宿舍楼为6层装配整体式框架結构。预制构件类型包括预制柱、叠合梁预制部分、叠合板预制部分、预制外墙挂板、预制阳台、预制楼梯等。PC设计在一次施工图设计完成后进行，包括技术策划、拆分方案和深化设计施工图、PC构件施工图三个阶段。
一、技术策划阶段
按照不同的使用功能对空间进行合理的划分，结合设计规范、项目定位及产业化目标等要求，并在模数协调原则下，优化预制构件的尺寸和种类，实现预制构件和内装部品的标准化、系列化和通用化；在遵循结构受力合理、连接可靠、施工方便、少规格、多组合的原则下，确定预制构件种类，初步估算预制构件尺寸和重量，方便制造、运输、吊装，提高工程质量，控制建设成本；确定管线布置设计原则，宜采用管井集中布置、减少交叉，穿预制构件的管线应预留洞口或预埋套管。
与建设单位确定宿舍楼采用预制柱、叠合梁、叠合板、预制外墙挂板、预制阳台、预制楼梯等，装配率为78%（按《工业化建筑评价标准》GB/T 51129—2015第2.0.6条，装配率是指工业化建筑中预制构件、建筑部品的数量（或面积）占同类构件或部品总数量（或面积）的比率）。
宿舍楼底层层高为3.90m，标准层层高为3.30m，预制柱截面尺寸为500x500，预估预制柱自重约为2吨；中间跨跨度为8m，叠合梁预制部分尺寸为250x600，预估叠合梁预制部分自重约为3吨；叠合板预制部分厚度为60，最大尺寸为4mx2.5m，预估叠合板预制部分自重约为1.5吨。根据预制构件最大自重结合场地实际情况，选择最小起吊重量为3吨以上的起重机械。
二、拆分方案和深化设计施工图
拆分阶段应根据一次设计提供的施工图和PC技术策划方案，进一步深化预制构件设计。明确预制构件类型、预制构件的外轮廓尺寸及门窗洞尺寸，明确预制构件之间接缝连接构造节点，预制构件轮廓及及门窗洞应符合建筑设计意图，构造节点应满足建筑的防水、保温、防火等要求；明确预制构件之间的拼缝连接节点、预制构件与后浇的连接节点，结构构造节点应符合原结构设计的意图，满足结构受力要求；明确预制构件内预埋设备（管线）、预留孔洞等，设备的连接及预留孔洞应符合设备的要求；协同预制构件（模具）工厂明确预制构件生产方式、工艺工法；协同施工单位明确PC施工技术。
深化设计施工图阶段应根据一次设计提供的施工图和PC拆分方案，进行预制构件深化图设计。明确构件尺寸，门窗洞口尺寸定位，及细部尺寸构造；明确构件配筋及节点钢筋锚固长度，钢筋数量统计；明确预埋件的位置和尺寸，预埋设备和管线的位置，预埋件统计。
图1 单向叠合板板侧分离式拼缝构造示意
1—后浇混凝土叠合层；2—预制板；3—后浇层内钢筋；4—附加钢筋
1、结构平面优化
一次设计平面内次梁较多，为简化平面布置、减少节点和方便施工，取消卫生间与过道之间次梁，减少次梁连接；为方便构件制作、运输和吊装，4m*5m大板均分成两块4m*2.5m小板，减小叠合板预制部分的尺寸和自重。小板为两边支承的单向板，小板间拼缝构造按《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014第6.6.5条，详见图1。
2、外墙挂板、梁柱节点、预制柱连接设计
外墙挂板与主体结构采用线连接，即外墙挂板上部设等间距的箍筋，箍筋挂于叠合梁预制部分之上，与叠合梁后浇部分连接；外墙挂板下部用角钢固定；外墙挂板间设水平缝和竖缝。详见图2。
图2 预制外墙挂板竖缝、水平缝和连接构造
1—预制外墙挂板；2—耐火接缝材料；3—橡胶气密条；4—发泡芯棒；5—耐候胶；6—箍筋；7—角钢
叠合梁端竖向接缝的受剪承载力由垂直穿过结合面的钢筋和键槽根部承担，其受剪承载力设计值应满足《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014，第7.2.2条要求，受剪承载力不足时应增加抗剪钢筋，详见图3。
图3 梁柱连接节点构造
1—预制柱；2—叠合梁预制部分；3—叠合梁后浇部分；4—梁端抗剪钢筋
由于叠合梁预制部分的纵筋伸入梁柱后浇节点内根数太多，为减少节点钢筋，考虑梁端预制部分出一排钢筋伸入梁柱后浇节点内，抗剪不足时增加抗剪钢筋。
以750高主梁（3KL5）为例：
按2个槽键、7根18钢筋计算，
持久设计状况
=0.07x14.3x250x120+0.10x14.3x250x100x2
+1.65x1781x√（14.3x360）=30030+71500+210846=312376N=312KN
地震设计状况
=0.04x14.3x250x120+0.06x14.3x250x100x2
+1.65x1781x√（14.3x360）=17160+42900+210846=270906N=271KN
均大于剪力包络图中的剪力设计值，满足要求，不需要增加梁端抗剪钢筋。
预制柱底水平接缝的受剪承载力由垂直穿过结合面钢筋承担，其受剪承载力设计值应满足《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014，第7.2.3条要求，受剪承载力不足时应加大钢筋直径或增加钢筋根数。预制柱间采用钢筋套筒灌浆连接，由于套筒直径较大，预制柱保护层厚度需适当加厚。 3、预制阳台、预制楼梯设计
预制阳台采用全预制板式阳台。预制阳台上部钢筋伸入叠合板后浇层内，且钢筋直段锚固长度应大于受拉钢筋基本锚固长度；预制阳台下部钢筋伸入叠合梁后浇部分长度应大于12d且至少伸过梁中线，见图4。
图4 预制阳台
1—预制阳台上部钢筋；2—预制阳台下部钢筋
预制板式楼梯采用上端固定铰，下端滑动铰与两端梯梁连接，详见图5。
图5预制楼梯连接
1—预制楼梯；2—水泥砂浆；3—油毡隔离层；4—锚头；5—装饰面层；6—留缝内不填充材料；7—垫片；8—空腔（或填沙子）；9—苯板填充
三、PC构件施工图设计阶段
对各阶段的图纸进行整理和汇总；明确预制构件吊装顺序；明确预制构件支撑方案；对其他部门提出技术要求。
PC构件的计算以预制混凝土外墙挂板为例，在施工阶段的验算应考虑外挂板自重、脱模吸附力、翻板、吊装及运输等环节最不利施工荷载工况计算，并应根据实际情况考虑适当的动力系数。预制混凝土外墙挂板及连接节点按承载能力极限状态计算和按正常使用极限状态验算时，应考虑外挂板自重（含窗重）、风荷载、地震作用及温度应力等荷载作用的不利组合。
PC构件施工图应包含模板图和配筋图。模板图的内容有主视图、俯视图、右视图、仰视图及3D图等，需要详细表示的局部位置，可放大后以细部图的形式表示；配筋图包括主视配筋图及在主视配筋图上各剖面的配筋图，需列构件材料表及钢筋表等，需设构件索引图表示构件在平面的具体位置和吊装方向。
结束语
PC设计一般在一次设计施工图完成以后进行，与一次设计不同的是，技术协调工作已不仅限于设计院内部各專业之间，而是PC设计单位与建设单位、一次设计单位、构件生产单位、施工单位各方协调的过程。PC设计与传统设计相比有其不可逆性，预制构件一旦生产便不可变更，PC设计时应在保证梁柱节点结构安全可靠的同时，兼顾生产与施工，既能使构件顺利生产，又方便现场施工操作。
参考文献：
[1]《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1—2014
[2]《工业化建筑评价标准》GB/T 51129—2015
[3]《预制钢筋混凝土板式楼梯》15G367—1