CN106284643A - 建筑工业化混凝土水平结构预制构件应用一次设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建筑工业化混凝土水平结构预制构件应用一次设计方法。本发明编制通用的“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”、不同混凝土标号和截面尺寸叠合底梁的各种形式“弯、剪、扭配筋编号组合表”及汇编“水平预制混凝土叠合底梁标准图集”；编制通用的“标准叠合楼板选用参数和对应编号表格”等；进而编制的“水平预制叠合底梁标准图形参数数据库”、水平预制叠合楼板标准图形参数数据库”等，与将建筑结构分析设计软件改编得到的水平结构预制构件应用一次设计软件的参数、软件模块及计算结果相匹配。本发明可降低新型建筑工业化结构构件的设计、预制、安装应用成本，可突破目前工业化的装配式混凝土建筑结构应用发展瓶颈。
Description
技术领域
本发明涉及建筑设计、制作、施工和绿色建筑领域，具体地说是一种推广新型建筑工业化装配式混凝土水平结构预制叠合楼面梁、预制叠合楼面板、预制叠合阳台板、预制楼梯板构件应用的建筑结构一次设计方法。
背景技术
当今世界能源短缺和生态环境恶化日益突出，建筑能耗是与工业能耗、交通能耗并列的三大社会能耗，同时传统建筑的建造方式落后，效率低，耗能高，浪费材料，污染环境，而绿色建筑是可持续发展的重要方向，绿色建筑要求在建造全过程中，采用以标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理为主要特征的新型建筑工业化生产方式的建造，完成从现场建造方式向大产量定制建造方式的转变。
现有建筑工业化的结构体系和部品部件的技术是基本健全和成熟的。但是，目前国内遇到推广应用的困难，特别是混凝土建筑结构体系，全国范围应用面和数量很小，影响了当前建筑工业化的起步和持续发展，面临要如何突破建筑工业化发展应用瓶颈的问题。其原因在于：①工业化装配式混凝土结构分部件或者构件，全行业通用的标准技术文件不足，首先是承重结构垂直构件(柱子、剪力墙)及围护结构外墙板，因直接关联到建筑层数总高度或者建筑外形需求，实现垂直预制构件的标准化、通用性难度较高，竖向预制柱、预制剪力墙均无通用标准图。其次水平预制梁构件目前国内外也无行业通用的标准图，有标准图的叠合楼面板也存在模数协调、标准化、通用性较差。造成采用现有的工业化装配式混凝土结构的建造，目前都需要通过一次结构软件设计加上二次深化预制结构构件拆分设计完成，设计程序增加，设计工时和成本增大。②通过二次深化设计的混凝土结构分部件通用性差，一栋建筑对应设计一批预制结构部构件，预制构件种类多，必须专门加工制作，预制模板利用率和功效低，导致生产制作成本也增高。③新型建筑工业化的设计、制作、施工技术通用性差，仍然局限于少数专业化的大企业掌握，行业的普及性差，社会一般设计、制作、施工单位难以介入，造成国内应用量很小，规模化效应不够，现有运输施工成本和造价难以下降。④采用目前的工业化装配式混凝土结构的设计、预制、施工方式的建造综合成本，与采用现浇混凝土结构施工的国内劳动力的价格相比，仍然偏高。这些综合技术因素使得工业化装配式混凝土结构建筑应用面小，成本高，发展遇到了瓶颈。
面对当前的工业化装配式混凝土结构建筑应用发展瓶颈，不应强求全预制化、全装配化技术应用，可按照“先易后难”原则，先突破建筑结构水平构件的标准化和通用化，实现部分构件预制装配化(例如水平梁、楼板占承重结构的预制率达50-80％)和行业通用化，以在水平预制结构构件应用中形成规模化效应，降低成本满足市场需求。今后，可根据形势发展和各种价格变化，逐步扩大各类建筑工程的预制构件种类、预制率和装配率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种模数协调及标准化程度高、通用性强、易于大范围推广、应用成本降低的建筑工业化混凝土水平结构预制构件应用一次设计方法。
为此，本发明采用的技术方案如下：建筑工业化混凝土水平结构预制构件应用一次设计方法，其步骤如下：
1)将建筑工业化的钢筋混凝土结构预制构件，按照其位置方向划分为水平结构预制构件和垂直结构现浇构件，水平结构预制构件包括水平梁、水平楼板、水平阳台板及半水平楼梯板，垂直结构现浇构件包括垂直柱和垂直剪力墙；
2)水平结构预制构件跨度尺寸的模数化和标准化；
利用建筑楼层平面的水平开间尺寸、进深尺寸基本模数较为明确，易协调、易标准化的优势，并且开间尺寸、进深尺寸采用模数化规定后，对建筑立面变化需要和个性化设计要求的影响较小，即楼面水平梁、水平楼板、阳台板和楼梯板部件的跨度可实现模数系列，因此本发明主要针对楼层水平结构构件的应用；
3)水平结构预制构件截面尺寸及配筋的模数化和标准化；
在水平结构构件跨度尺寸模数化标准化的基础上，利用建筑水平楼面板、阳台板、半水平楼梯板的结构设计仅考虑本层楼面垂直荷载影响，而水平梁的结构设计主要考虑本层楼面垂直荷载影响和水平风荷载、地震荷载分散分布的影响的特性，各个楼层的水平梁、板的截面尺寸变化较小及配筋变化范围不大，并且建筑结构分析设计软件已经进行了混凝土梁、板完整内力包络分析及完整的弯、剪、扭的配筋强度设计的条件，从而保证水平结构构件的截面尺寸和配筋处理可实现模数系列、标准化设计，因此本发明首先针对水平结构梁、板构件采用工业化的预制标准构件；
4)除楼梯板为全预制外，楼面的水平梁、水平楼板、水平阳台板均采用预制底梁或者预制底板加现浇叠合面层的制作形式；建筑结构主体利用水平梁、水平楼板、水平阳台板的后浇混凝土叠合层，与现浇的柱、梁、剪力墙形成整体结构，并利用后浇混凝土叠合层的现场施工条件，按照结构内力和强度设计要求，对混凝土叠合层中的负钢筋进行较大范围的配置变化，在保证水平梁、水平楼板、水平阳台板的跨度、截面尺寸标准化模数化的同时，实现水平预制底梁、水平楼板及水平阳台板的预制底板的标准化配筋(包括预埋纵向抗弯钢筋、横向箍筋和纵向抗扭钢筋)；
该步骤可减少水平预制构件的类型、截面、配筋的种类，通用性增强，进而实现建筑结构水平预制底梁、楼板、阳台板的标准化、通用化，及大批量工业化生产，降低水平结构预制构件的设计和生产成本，满足目前新型建筑工业化的市场对减少投资的需要；
5)将建筑垂直结构现浇构件仍然按照现浇混凝土构件设计实施；
建筑的垂直柱、垂直剪力墙的结构设计需要考虑建筑的各层楼面的垂直荷载作用，水平风荷载、地震荷载叠加的集中影响也主要由柱子和剪力墙承担，与建筑的楼层数、总高度密切相关，造成垂直柱、垂直剪力墙的截面形状和尺寸变化多，也造成柱子、剪力墙的配筋范围大、种类多。此外，如果采用目前的全预制柱、剪力墙，预制柱、剪力墙的全部受力钢筋必须在预制生产时预埋，没有后浇筑的受力叠合层，现场施工时不能再调整，使得全预制柱、剪力墙的标准化和通用化性能相对较差，必须通过结构的二次深化专项设计，以确定个性化的垂直预制柱、剪力墙的截面尺寸和配筋。这些都会增加预制柱、剪力墙分部、构件的设计成本、生产成本和造价，相对目前建筑结构的混凝土现浇施工价格偏低的现状，投资增加直接影响了新型建筑工业化的推广应用，故本发明将建筑垂直结构部、构件仍然按照现浇混凝土部、构件设计实施；
6)针对和利用水平梁的结构设计主要考虑本层楼面垂直荷载影响和水平风荷载、地震荷载分散分布影响的特性，各个楼层的水平梁的截面尺寸变化较小及水平底梁配筋变化不大，并且现有建筑结构分析设计软件已经进行了水平梁完整内力包络分析及完整的弯、剪、扭的配筋强度设计的基础条件，编制通用的“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”、不同混凝土标号和截面尺寸叠合底梁的各种形式“弯、剪、扭配筋编号组合表”及汇编“水平预制混凝土叠合底梁标准图集”；编制的“水平预制混凝土叠合底梁标准图集”与将现有建筑结构分析设计软件(如PKPM软件、赢建科软件等)改编得到的水平结构预制构件应用一次设计软件的混凝土标号、截面尺寸、配筋计算结果相匹配，任一根预制混凝土叠合底梁的结构组成，都能从标准图集的“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”中的7组编号中选择组成。
进一步地，所述“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”的第一组为混凝土叠合底梁的混凝土标号，例如居住建筑等常用混凝土叠合梁的混凝土标号基本为C30、C35、C40三种，相应第一组编号为101、102、103；第二组为混凝土叠合梁的截面尺寸，例如居住建筑叠合梁的截面尺寸基本为200×300、200×350、200×380、200×400、200×450、200×480、200×500、200×550、200×570、250×350、250×380、250×400、250×450、250×480、250×500、250×550、250×570、300×350、300×400共19种(还可适当调整不同截面种类)，相应第二组编号为201、202、203…219；混凝土叠合梁的后浇叠合层厚度，按照叠合楼板的叠合层厚度要求统一设置，叠合层厚度为60-110mm，叠合梁承载力不受叠合层厚度影响，预制叠合底梁高度按照叠合楼板不同叠合层厚度的要求调整，进行预制；第三组为混凝土叠合底梁的纵向正截面Ⅲ级钢筋的抗弯配筋钢筋根数，通常为2根、3根、4根、5根、6根、8根六种，相应编号为301、302、303、304、305、306；第四组为混凝土叠合底梁的纵向正截面抗弯配筋钢筋直径，分别为C12、C14、C16、C18、C20、C22、C25、C28共八种，相应编号为401、402…408；第五组为混凝土叠合底梁Ⅲ级钢筋的横向箍筋直径，分别为C6、C8、C10、C12、C14共五种，编号相应为501、502、503、504、505；第六组为箍筋间距，分别为@250、@200、@180、@150、@120、@100、@80、@70共八种，相应编号为601、602…608；第七组为混凝土叠合底梁的纵向抗扭腰筋，抗扭筋按照2根或者4根Ⅲ级钢筋纵向腰筋配置，分别为0、2C10、2C12、2C14、2C16、2C18、2C20、4C12、4C14共九种，编号相应为701、702…709。
进一步地，将上述全部混凝土标号、各种截面、各种纵向正截面抗弯配筋、横向箍筋配筋、纵向抗扭腰筋及各自对应编号，按照7组顺序汇编成“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”、不同混凝土标号和截面尺寸叠合底梁的各种形式“弯、剪、扭配筋编号组合表”；同时，按照装配式钢筋混凝土相关标准要求，绘制预制叠合梁-现浇柱节点、预制叠合梁-现浇剪力墙节点、预制叠合梁-预制叠合梁节点的相关构造详图；最后，将“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”、不同混凝土标号和截面尺寸叠合底梁的各种形式“弯、剪、扭配筋编号组合表”、设计要求、材料要求、工艺要求和节点构造详图全部合并成“水平预制混凝土叠合底梁标准图集”。
进一步地，建筑结构设计者根据建筑结构分析设计软件计算参数、结果整理得出，每一根水平钢筋混凝土预制梁的混凝土标号、截面尺寸、最大正截面抗弯配筋、最大箍筋直径和间距、最大纵向抗扭腰筋，并计算水平预制底梁的净长度，进行预制梁编号，再按照叠浇混凝土施工时的荷载、净长度及简支状态，进行水平叠合底梁的跨中正截面抗弯、支座斜截面抗剪配筋复核比较，确定相对较大的预制底梁抗弯配筋及抗剪配筋；设计者再从配套的“水平预制混凝土叠合底梁标准图集”中的“标准叠合底梁选用参数和对应编号表格”选择相应7组编号，并将计算得出的每根水平预制梁净长度数据列为第8组，每根预制梁的编号列为第9组，将每根预制叠合底梁进行类型整理分类，每根梁的类型数据列为第10组；设计者进而将全部水平预制梁汇编成预制梁类型、预制梁编号、预制叠合底梁配筋的输出综合表，并打印；同时将每根预制梁的编号、类型编号及预制底梁的净长度绘制在结构施工图相应的每一根梁上；叠合底梁的现浇叠合层中纵向支座负钢筋及架立钢筋仍然按照建筑结构分析设计软件的计算结果配置，并保留绘制在结构施工图上；
预制梁生产者根据设计者提供的预制梁类型、梁编号、底梁配筋的输出综合表，以及施工图中每一根水平预制叠合底梁的组合信息及净长度，对照标准图集“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”及“弯、剪、扭配筋编号组合表”，按梁编号、对应的混凝土标号、梁尺寸数值、抗弯、剪、扭的钢筋配置，按照标准图集对预制生产工艺、纵向钢筋锚固长度、节点构造要求，加工制作水平预制底梁；
建筑施工者根据施工图及“水平预制叠合底梁标准图集”的施工要求、构造要求，将施工图上对应编号的每一根水平预制底梁吊装装配到主体结构对应梁位置上。
进一步地，上述水平预制混凝土叠合底梁的拆分设计工作由现有建筑结构分析设计软件改编得到的水平结构预制构件应用一次设计软件(简称一次结构预制拆分设计软件)完成，改编内容如下：
1)增加“水平预制梁混凝土标号、截面尺寸、抗弯、抗剪、抗扭强度配筋、梁编号的数据汇编软件模块”，对建筑结构分析设计软件采用的输入数据、分析计算结果数据进行整理、汇编，作为水平预制叠合梁构件拆分设计的基础参数，供拆分设计应用；
2)增加“水平预制底梁净长度计算软件模块”，根据水平梁的跨度、支撑节点尺寸、水平预制底梁的搁置尺寸要求，针对相应编号的预制叠合底梁计算净长度；
3)利用建筑结构分析设计软件已经完成的水平梁的内力组合和抗弯、抗剪、抗扭强度配筋迭代计算的现浇混凝土整体施工的结果，并根据叠合预制底梁在装配式施工的不同受力状态复核验算，增加“水平预制底梁强度配筋设计复核软件模块”：按照叠浇混凝土施工时的荷载、预制底梁净长度及简支状态，进行水平叠合底梁的跨中正截面抗弯、支座斜截面抗剪配筋复核计算，两者比较，确定相对较大数值的抗弯配筋及抗剪配筋，作为水平预制叠合底梁的正截面抗弯纵向钢筋设计值及横截面抗剪钢筋设计值，按照此值确定钢筋直径及根数的设计参数，以供选择对应图形编号参数；
4)增加相应“水平预制叠合底梁标准图形参数数据库软件模块”，按照配套的“水平预制叠合底梁标准图集”中的“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”、“弯、剪、扭配筋编号组合表”，建立水平预制叠合底梁标准图形的参数数据库，以供将设计参数选择转换为编号参数；
5)增加“水平预制底梁的设计参数、编号参数转换软件模块”，针对每一根预制梁，进行上述的水平预制混凝土叠合底梁的各个设计参数转换为编号参数的检索、转换；
6)增加“水平混凝土预制底梁输出综合表、标注施工图软件模块”，进行编号参数组合，分类汇编，输出打印全部预制底梁构件一览表，输出打印经过分类汇编的预制梁类型、预制梁编号、预制底梁配筋的预制构件输出综合表，并将编号参数组合标注在施工图上。
进一步地，水平预制混凝土叠合楼板、水平预制混凝土叠合阳台板、预制混凝土楼梯板的预制构件的尺寸、荷载、强度等设计参数转换为编号参数的拆分设计、输出预制构件综合表和相应施工图的标注，同样按照上述水平预制混凝土叠合底梁的预制拆分设计的模式，由改编的混凝土水平结构预制构件应用一次结构设计软件完成；但是与上述水平预制混凝土叠合底梁的预制拆分设计方式不同之处在于：水平预制混凝土叠合楼板、水平预制混凝土叠合阳台板、预制楼梯板的强度设计只与该层楼面的跨度、荷载大小及组合有关，增加相应预制板构件的强度设计软件模块，直接利用增添了各个参数编号的预制叠合楼板、预制叠合阳台板、预制楼梯板的标准图进行强度设计，则不采用建筑结构分析设计软件计算的内力和强度配筋。
进一步地，增加的预制叠合楼板的折分设计内容及模块如下：
1)按照编制的“标准叠合楼板选用参数和对应编号表格”，在预制叠合楼板标准图集中增加设置设计参数对应的编号参数，增加相应的“水平预制叠合楼板标准图形参数数据库软件模块”，将叠合楼板标准图形的设计参数转换为编号参数的标准图形参数数据库；
2)增加“信息整理、预制楼面叠合底板净长度、进深计算软件模块”：整理基本参数信息，针对每一层楼面的每一块楼板，根据楼面板的支座尺寸、进深尺寸，及预制底板的支撑尺寸，确定该块楼面板的叠合底板净长度及编号，楼面进深为1200mm标准宽度的倍数、余数及编号；
3)增加“水平预制混凝土楼板叠合底板分析检索编号参数软件模块”，按照每一层楼面的每一块楼板跨度、垂直荷载大小及组合，从“水平预制叠合楼板标准图形参数数据库软件模块”中确定相应的预制板的配筋、叠合现浇层的支座负抗弯配筋及分布钢筋设计值，以及对应的编号参数；
4)增加“预制楼面叠合底板输出软件模块”，检索、汇编每一层楼面每一块楼板的水平预制混凝土叠合楼板的相关编号参数，进行类型分类，输出打印“预制叠合楼板的类型、楼板编号、楼板配筋综合表”，并将每块预制楼板的楼面编号、类型、预制楼板净长度、楼面板进深为1200mm的倍数及余数信息，标注在施工图的每层楼面的每间楼板平面上。
进一步地，预制叠合阳台板、预制楼梯板的预制拆分设计方式和施工图标注形式，同样按照上述水平预制混凝土叠合楼板拆分设计模式进行。
以预制混凝土叠合楼板中的“平板型预应力混凝土叠合板”(另外还有钢筋桁架混凝土叠合楼板、预制带肋混凝土叠合楼板等)标准图集引入拆分设计为例，拆分设计内容及模块如下：
(1)针对现有的预制混凝土叠合楼板中的“平板型预应力混凝土叠合板”标准图集，编制相应的平板型预应力混凝土叠合板的“标准叠合楼板选用参数和对应编号表格”，表格结构层次为：楼面叠合底板+叠合层尺寸(mm)及编号1**(叠合尺寸共9种，编号为101-109)→混凝土标号及编号2**(C30为201，C35为202，C40为203)→楼面叠合板计算跨度及编号3**，(跨度从3300mm到6900mm,共13种跨度，编号为301-313)→楼面板承受的附加恒载、可变荷载及对应荷载组合编号4**(共7种组合，编号为401-407)→边跨代码编号或者中间跨代码编号5**(边跨为501，中间跨为502)→预制楼面叠合底板配筋及编号6**(共6种配筋形式，编号为601-606)→楼面板叠合层的支座负钢筋及编号7**(共13种配筋形式，编号为701-713)。利用增加的由设计参数对应编号参数的“水平预制叠合楼板标准图形参数数据库软件模块”，进而将平板型预应力混凝土叠合板标准图转换为相应的“水平预制混凝土叠合楼板标准图形参数数据库”。对于水平预制叠合楼板标准图中荷载类型不同，但是配筋相同的，在“水平预制混凝土叠合楼板标准图形参数数据库”中可以进行适当的合并。
按照上述同样预制拆分设计方式，将其他的钢筋桁架混凝土叠合楼板标准图、预制带肋混凝土叠合楼板标准图集，制定相应的“标准叠合楼板选用参数和对应编号表格”，进而将标准图转换为相应的标准图形参数数据库。
(2)利用增加的“信息整理、预制楼面叠合底板净长度、进深计算软件模块”进行叠合楼板的基本信息整理及数据计算:每一块楼板的编号、混凝土标号、楼面进深及跨度、楼板搁置支座宽度、边跨或中间跨编号、叠合底板和现浇层厚度等尺寸，楼面承受的附加恒载、可变荷载，根据输入的每一间楼面的进深、每一间楼面的跨度、楼板搁置支座宽度，计算得出的每一块楼板的预制底板净长度；计算得出楼面进深为标准宽度1200mm的倍数及余数；增加整理得出的预制楼面板编号。并形成预制楼面叠合底板净长度及编号8****→预制楼面叠合底板标准宽度1200mm的倍数及余数的编号9****→预制楼面板编号10****。
(3)利用增加的“水平预制混凝土楼板叠合底板分析检索编号参数软件模块”，根据输入的每一块楼板的编号、混凝土标号、预制楼面叠合底板净长度及编号、预制楼面叠合底板标准宽度1200mm的倍数和余数及编号、楼面进深及跨度、边跨或中间跨编号、叠合底板和现浇层厚度等尺寸，楼面承受的附加恒载、可变荷载，进入相应的“水平预制叠合楼板标准图形参数数据库”，针对相应楼板型式，检索、将每一层楼面每一块楼板的水平预制混凝土叠合楼板的所有设计参数转换为相关编号参数，并进行预制叠合楼板类型分类，获取每块叠合楼板相应的编号参数组合：底板和叠合层厚度尺寸编号+混凝土编号+楼面叠合底板配筋编号+支座负钢筋编号+预制楼面叠合底板净长度及编号+进深为标准宽度1200mm倍数及余数及编号+预制楼面板编号+预制楼面板分类编号。
(4)利用增加的“预制楼面叠合底板输出软件模块”，汇总全部叠合楼板的信息，形成并打印输出包括每块叠合楼板详细编号参数的“底板和叠合层厚度尺寸编号1**+混凝土编号2**+楼面叠合底板配筋编号(包括预制底板纵向钢筋、横向钢筋)(6**)+支座负钢筋编号(7**)+预制楼面叠合底板净长度及编号(8****)+进深为标准宽度1200mm的倍数及余数及编号(9****)+预制楼面板编号10****+预制楼面板分类编号11***”的一览表信息。形成并打印输出楼面预制板拆分设计“预制叠合楼板的类型、楼板编号、楼板配筋综合表”综合表格文件。并将每块预制楼板编号、预制叠合楼板类型、预制叠合楼面底板净长度、楼面进深为1200mm的倍数及余数的组合信息打印标注在输出的施工图相应的每间楼面的每块楼板平面上，预制板楼面施工图不再打印现浇楼板配筋，但是必须现浇的卫生间厨房间楼板配筋仍按照软件原有设计打印。叠合底板的预制、叠合层的支座分布负钢筋配筋及绑扎、支座节点构造均按照上述编号组合信息和对应的“预制混凝土叠合楼板标准图集”详图实施和施工。
同样，按照上述叠合楼板的预制拆分设计方式，编制相应的叠合阳台板、预制钢筋混凝土楼梯板的“标准叠合阳台板选用参数和对应编号表格”、“标准预制楼梯板选用参数和对应编号表格”，利用设计参数和对应编号参数表格，改编现有的预制混凝土叠合阳台板标准图、预制钢筋混凝土楼梯板标准图，进而按照标准图编制为相应的“水平预制混凝土叠合阳台板标准图形参数数据库”、“预制混凝土楼梯板标准图形参数数据库”。
水平结构预制构件应用一次设计软件增加相应软件模块，可进入“水平预制混凝土叠合阳台板标准图形参数数据库”、“预制混凝土楼梯板标准图形参数数据库”，进行检索，将预制叠合阳台板、预制混凝土楼梯板的设计参数转换为编号参数。
水平结构预制构件应用一次设计软件中增加相应输出软件模块，将设计的预制叠合阳台板类型、预制阳台板编号、预制阳台板配筋及分类编号，或者预制楼梯板类型、预制楼梯板编号、预制楼梯板配筋及分类编号形成预制构件一览表及输出综合表，并可选择输出打印预制构件一览表、输出综合表。同时将每块预制阳台板或者预制楼梯板编号参数组合信息打印在输出的施工图上相应的每块阳台板位置或者预制楼梯板位置上。阳台叠合底板、楼梯板的预制、叠合层的负钢筋配筋及绑扎、支座节点构造、安装节点构造，均按照上述组合信息和对应的“预制混凝土叠合阳台板标准图集”、“预制混凝土楼梯板标准图集”中的构造、节点详图实施和施工。
采用上述的建筑水平混凝土结构构件(楼面的水平叠合梁、水平叠合楼板、水平叠合阳台板和半水平的全预制楼梯板)，在建筑混凝土承重结构中所占的预制率相当高，统计显示，多层建筑中＞80％，高层建筑中为55-65％，相应权重大，推广应用各类水平预制构件具有相当大的突破作用。
上述改编的水平结构预制构件应用一次设计软件可方便提供给所有的建筑设计单位掌握使用，不需要再进行水平预制结构构件的二次深化拆分设计工作，既推广应用了量大面广的建筑工业化结构水平预制构件，又不增加应用设计工作量和成本，推广易行。
上述钢筋混凝土水平叠合梁、水平叠合楼板、水平叠合阳台板和半水平的全预制楼梯板，都按照标准图集设计、制作、安装、施工，模数化及标准化程度高，每种梁、板构件的种类、型号大大减少，同时具有很强的通用性，水平预制构件可就地生产、就地采购，可大大增加在民用建筑中预制构件的应用量，因此有利于降低混凝土结构构件的预制生产制作成本，也有利于安装施工企业组织专业化施工队伍，提高施工效率，降低施工成本。
本发明针对新型建筑工业化推广应用面临的发展瓶颈，即混凝土承重结构的预制构件通用性差，承重预制构件开发应用必须通过二次拆分深化设计，虽然水平预制梁、预制楼板佔混凝土承重结构的预制率很高，但是目前国内尚无通用的“水平预制混凝土叠合梁标准图集”，尚无通用的水平预制混凝土叠合梁标准图形参数数据库、水平预制混凝土叠合楼板、阳台板、楼梯板标准图形参数数据库，现有建筑结构分析软件不具备混凝土预制承重构件拆分设计功能等问题。
本发明提出了新型建筑工业化的混凝土承重结构水平预制构件应用一次设计方法，提出了水平预制构件的“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”、“标准叠合楼板选用参数和对应编号表格”等，编制配套的具有编号参数的通用“水平预制混凝土叠合梁标准图集”，按照“标准叠合楼板选用参数和对应编号表格”等改编配套的具有编号参数的通用混凝土叠合楼板标准图集、混凝土叠合阳台板标准图集、混凝土预制楼梯板标准图集，提出了水平预制混凝土叠合梁标准图形参数数据库、水平预制混凝土叠合楼板、阳台板、楼梯板标准图形参数数据库的技术方法，以及由此增加相应的软件模块。该技术可提供给国内一般设计单位、预制生产单位、施工单位普遍直接采用，可在国内量大面广的民用建筑中普遍开发应用混凝土水平预制梁、预制楼面板、预制阳台板、预制楼梯板，通过量的扩大和规模化效应的形成，降低新型建筑工业化结构构件的设计、预制、安装应用成本，突破目前工业化的装配式混凝土建筑结构应用发展瓶颈，推动新型建筑工业化进入新阶段。
附图说明
图1为本发明水平结构预制构件应用一次设计软件输出的预制混凝土叠合底梁的施工图表达形式。
图2为预制叠合梁ZL(主梁)的预留后浇段示意图。
图3为本发明水平结构预制构件应用一次设计软件输出的预制混凝土叠合楼板施工图表达形式。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做详细说明。
我国新型建筑工业化遇到发展瓶颈，装配式混凝土结构的工程应用量很小。混凝土结构的预制部件、构件的标准化程度低，相应设计都必须采用二次深化专项设计的方式，增高了设计成本，参与的设计单位很少，应用的工程也少。结构的预制构件通用性差，预制构件的生产模板利用率低，生产量也小，使得预制部件、构件生产成本较大，进而制约了业主方推广应用工业化的装配式混凝土结构工程的积极性。因此需要采用新的技术方法，针对水平预制混凝土构件，采用新编和改编的标准图，提高其标准构件的通用性，利用改编的一次结构设计软件，实现装配式混凝土承重结构水平预制构件的一次拆分设计，并且推动实现水平预制构件就地通用化预制生产，以及水平预制构件就地采购安装施工，降低预制装配式混凝土结构的应用成本。
首先，分析预制混凝土承重结构水平构件特性，预制混凝土承重结构水平构件定义指预制混凝土叠合梁、预制叠合楼板、预制叠合阳台板及半水平的预制楼梯板。建筑水平梁、楼板的尺寸与建筑平面的跨度、进深有关，跨度和进深的模数化协调易实现，跨度、进深可采用固定的模数化，对建筑立面要求变化和特色丰富的影响不大。而且，预制叠合楼板、预制叠合阳台板及预制楼梯板内力分析及强度设计仅仅与本楼层的垂直荷载相关，构件截面尺寸及强度配筋均在一定的范围，容易实现标准化设计，国内已经有部分标准图，但是，因缺少相应技术，目前预制楼板、阳台板、楼梯板的装配式拆分设计与预制垂直柱子、预制垂直剪力墙设计一样，仍然采用人工二次深化专项设计。预制叠合梁的内力分析及强度设计主要与本楼层的垂直荷载相关，一定程度与水平风荷载、地震荷载的分散分布影响有关(垂直荷载、风荷载、地震荷载的叠加影响主要集中在垂直柱子、剪力墙)，对水平梁的截面尺寸及强度配筋的影响程度要小一些，但是目前国内尚无相应的水平预制混凝土叠合梁的标准图集，也缺少通用的装配式水平预制梁拆分的配套软件设计方法，与水平预制楼板、阳台板、楼梯板一样，也与预制垂直柱子、预制垂直剪力墙设计一样，仍然采用人工二次深化专项设计方式。
本发明针对我国建筑工业化的发展瓶颈，研究建筑混凝土结构水平构件的标准化、通用化，编制新形式的标准图集和标准图形参数数据库，利用水平结构预制构件应用一次设计软件完成结构水平预制构件的一次性拆分设计，形成装配式水平预制构件设计、制作、施工的普及化市场，实现建筑行业混凝土结构水平构件的规模化应用。
水平预制混凝土叠合梁的预制拆分设计，要考虑到水平梁受到弯、剪、扭的共同作用，其内力分析和强度配筋设计较为复杂，如果采用现有的建筑结构构件的标准图方式，也无法编制出通用的水平预制叠合梁标准图和标准数据库。因此为解决这个问题，要充分利用现有混凝土建筑结构分析设计软件的功能和分析结果数据，因为现有的建筑结构分析设计软件通常进行完整的内力分析及强度设计，混凝土水平梁构件的强度设计已经综合考虑了弯、剪、扭的共同作用和混凝土强度影响，计算得出的水平梁构件截面的纵向抗弯钢筋、横向抗剪抗扭箍筋、纵向抗扭钢筋数据可以直接采用，同时结合水平预制梁在叠浇混凝土施工时的荷载及简支状态，进行水平叠合底梁的跨中正截面抗弯、支座斜截面抗剪配筋复核比较，确定相对较大的抗弯配筋及抗剪配筋，水平叠合底梁配筋包括：梁底跨中正纵向抗弯钢筋根数、直径，横向双肢箍筋加密区的单肢箍筋直径、间距，梁纵向的2根或者4根腰部抗扭钢筋直径。也需要新编制与建筑结构分析设计软件分析结果相配套的水平“预制混凝土叠合底梁标准图集”和标准图形参数数据库，以将建筑结构分析设计软件提供的各种工程结构的水平梁构件的强度配筋数据与水平“预制混凝土叠合底梁标准图集”、标准节点图联系起来，在水平“预制混凝土叠合底梁标准图集”中设计了“预制混凝土叠合底梁选用参数和对应编号表格”，如表1所示。表1适用于小跨度、小截面的民用建筑，大跨度、大截面的大型公共建筑的“预制混凝土叠合底梁选用参数和对应编号表格”可另行编制。
表1.“预制混凝土叠合底梁选用参数和对应编号表格”
表1表格中框定和包括了居住、办公等建筑结构通常采用的混凝土标号、梁截面尺寸，同时框定了混凝土叠合底梁构件通常采用的纵向正截面抗弯钢筋根数和直径、横向双肢箍筋的直径和加密区间距、纵向抗扭腰筋根数和直径，并分别按照7个数据组进行了分组编号。表1表格主要包括和解决“预制叠合底梁”的强度配筋的标准形式，梁构件复杂的支座负钢筋配置仍然按照建筑结构分析设计软件的计算结果，在叠合梁的现浇叠合层中现场绑扎施工及调整，降低了混凝土结构装配式预制梁的设计、预制、施工难度，保证了标准化和通用性。上述“预制标准叠合底梁选用参数和对应编号表格”，与详细的各种配筋编号组合表格，以及由混凝土标号、截面尺寸、各种配筋方式列出的叠合梁构件详图、设计标准的构造要求和规定、钢筋锚固方式及长度、节点详图等组合成“预制混凝土叠合底梁标准图集”。表2为“预制混凝土叠合梁标准图集”中预制叠合底梁的抗弯纵向钢筋的配筋编号组合表(例)，表3为预制叠合底梁的横向双肢箍筋的配筋编号组合表(例)，表4为预制叠合底梁的抗扭纵向腰筋的配筋编号组合表(例)。“预制混凝土叠合梁标准图集”可为广大设计、预制、施工企业提供一份通用、共享的技术文件。
表2.预制叠合底梁的抗弯纵向钢筋的配筋编号组合表(例)
表3.标准图集中预制叠合底梁的横向双肢箍筋的配筋编号组合表(例)
表4.标准图集中预制叠合底梁的纵向抗扭腰筋的配筋编号组合表(例)
建筑结构设计人员可以根据建筑结构设计分析软件整理计算输出的该建筑结构水平预制梁构件相关数据：每一根水平预制梁混凝土标号、截面尺寸、最大正截面抗弯配筋、最大箍筋直径和间距、最大纵向抗扭腰筋、水平梁的净长度及预制混凝土梁的编号，对照“水平预制混凝土叠合底梁标准图集”的“预制标准叠合梁选用参数和对应编号表格”，比较选择相应7组数据。并将计算得出的水平梁净长度表达为第八组数据，其表达形式为8****，后四位数值为净长度，单位为毫米。第9组数据为预制梁的编号数据，表达形式为9****，**前两位数字为楼层数，**后两位数字为此预制梁在该楼层中预制梁的序号。
设计者依据该建筑的全部梁构件的数据组合进行相同类型的分类及编号，按照混凝土标号、梁截面尺寸、预制底梁的纵向抗弯钢筋根数、直径、预制底梁横向箍筋直径、间距、预制底梁纵向抗扭钢筋、预制底梁净长度的顺序，进行分类编号，完全相同的为1个分类号，完成全部梁的分类，形成第10组梁类型编号数据，形式为10****。每根梁具有了对应的10组数据组合编号。
设计者将前8组数据编号转换为实际预制梁的混凝土标号、截面尺寸、纵向抗弯配筋、箍筋配筋、抗扭配筋、净长度，结合第9组、第10组数据，绘制全部水平预制混凝土叠合底梁的类型编号、同类型梁编号、同类型梁数量(第11组数据11***)、底梁配筋的输出综合表格，输出综合表格(例)如下表5所示。
表5.全部水平预制混凝土叠合底梁的类型编号、同类型梁编号、同类型梁数量、混凝土标号、梁截面尺寸、底梁净长度、底梁配筋的输出综合表(例)
上述表5也可以分为表5-1、表5-2表示。
表5-1全部水平预制混凝土叠合底梁的类型编号、混凝土标号、梁截面尺寸、底梁净长度、底梁配筋的输出综合表(例)
表5-2全部水平预制混凝土叠合底梁的类型编号、同一类型的底梁编号、同一类型的底梁数量的输出综合表(例)
设计者在设计中，将第9组每根底梁梁编号、第10组底梁类型编号及预制底梁净长度(或者再加上1-8组编号)绘制在结构施工图相应的每一根梁上。第11组同一类型底梁数量列入输出综合表内。
预制梁生产者可以根据提供的施工图中全部水平预制混凝土叠合底梁的类型、数量、梁编号、预制底梁净长度、梁配筋的输出综合表，对照标准图集和“预制标准叠合梁选用参数和对应编号表格”，按照标准图集对预制生产工艺、纵向钢筋锚固长度、节点构造要求，配筋以及计算的水平梁净长度，加工制作全部水平预制混凝土叠合底梁。
建筑施工者根据施工图及“水平预制叠合底梁标准图集”的构造和施工工艺、程序要求，就地采购需要的预制叠合底梁，将对应编号的水平预制混凝土叠合底梁吊装装配到主体结构对应位置上。
上述的水平预制混凝土叠合底梁的深化设计工作，均由将现有建筑结构分析设计软件改编得到的水平结构预制构件应用一次设计软件完成，首先要利用现有建筑结构设计分析软件中已经完成的水平梁的内力组合后的抗弯、抗剪、抗扭强度配筋迭代计算的结果，由改编得到的水平结构预制构件应用一次设计软件进行现浇混凝土叠合层施工时的荷载、预制底梁净长度及简支状态，进行水平叠合底梁的跨中正截面抗弯、支座斜截面抗剪配筋复核比较，确定相对较大的抗弯配筋及抗剪配筋，再通过水平结构预制构件应用一次设计软件进行水平预制混凝土叠合底梁的上述预制深化设计。水平结构预制构件应用一次设计软件在现有建筑结构设计分析软件上增加的拆分设计内容及模块如下。
(1)增加“水平预制梁混凝土标号、截面尺寸、抗弯、抗剪、抗扭强度配筋、梁编号的数据汇编软件模块”，对建筑结构分析设计软件采用的输入数据、分析计算结果数据进行整理、汇编，作为水平预制叠合梁构件拆分设计的基础参数，供拆分设计应用。数据内容:每一根梁的编号，混凝土标号，梁截面尺寸，正截面抗弯纵向钢筋根数、直径，横向箍筋直径及间距，2根或者4根纵向抗扭腰筋直径，及根据模数网格基准线、柱子或者剪力墙的截面尺寸、预制底梁搁置长度要求；
(2)增加“水平预制底梁净长度计算软件模块”，根据水平梁的跨度、模数网格基准线、不同支撑节点柱子或者剪力墙的截面点尺寸、水平预制底梁的搁置尺寸要求，按照相应编号计算每一根预制底梁的预制净长度；
(3)利用建筑结构设计分析软件已经完成的水平梁的内力组合和抗弯、抗剪、抗扭强度配筋迭代计算的现浇混凝土整体施工的结果，并根据叠合预制底梁在装配式施工的不同受力状态复核验算。增加“水平预制底梁强度配筋设计复核软件模块”，按照叠浇混凝土施工时的荷载、预制叠合底梁净长度及简支状态，进行水平叠合底梁的跨中正截面抗弯、支座斜截面抗剪配筋复核计算，两者比较，确定相对较大数值的抗弯配筋及抗剪配筋，作为水平预制叠合底梁的正截面抗弯纵向钢筋设计值及横截面抗剪钢筋设计值，按照此确定钢筋直径及根数的设计参数，以供选择对应图形编号参数；
(4)增加“水平预制叠合底梁标准图形参数数据库软件模块”，按照配套的“水平预制叠合底梁标准图集”中的“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”，建立水平预制叠合底梁标准图形的参数数据库，“水平预制混凝土叠合底梁标准图形参数数据库”的结构层次为：叠合底梁的混凝土标号及相应编号1**→叠合底梁截面尺寸及相应编号2**→叠合底梁的纵向正截面抗弯纵向钢筋根数及相应编号3**、抗弯纵向钢筋直径及相应编号4**→叠合底梁横向箍筋直径及相应编号5**、箍筋间距及相应编号6**→叠合底梁2根或者4根纵向抗扭腰筋直径及相应编号7**→叠合底梁净长度及相应编号8****。第9组数字为每根底梁梁编号。以供将设计参数选择转换为编号参数。
(5)增加“水平预制底梁的设计参数、编号参数转换软件模块”，针对每一根预制梁，进行上述的水平预制混凝土叠合底梁的各个设计参数的组合编号查询、转换，根据输入的每一根梁的编号、混凝土标号、梁截面尺寸、正截面抗弯纵向钢筋根数、直径，横向箍筋直径及间距，2根或者4根纵向抗扭腰筋直径及计算得出的预制底梁的净长度，进入“水平预制叠合底梁标准图形参数数据库软件模块”，检索、转换获取每一根预制底梁的输出9组的组合数字信息为编号参数：“混凝土标号的编号+截面尺寸的编号+正截面抗弯纵向钢筋根数、直径及锚固长度相应编号+横向箍筋直径及间距相应编号+纵向抗扭腰筋相应编号+叠合底梁净长度编号及填入的净长度四位数字+预制梁编号”的编号的组合信息。最终，汇总全部的预制叠合底梁编号组合信息，形成相应数据文件。
(6)增加“水平混凝土预制底梁输出综合表、标注施工图软件模块”，将上述查询、转换的每一根预制梁的编号参数进行汇编，并利用软件进行同类型预制梁的分类编号，根据输入的每根预制底梁的9组编号参数：“混凝土标号的编号+截面尺寸编号+正截面抗弯纵向钢筋根数、直径及锚固长度相应编号+横向箍筋直径及间距相应编号+纵向抗扭腰筋相应编号+叠合底梁净长度编号及填入的净长度四位数字+预制梁编号”编号组合信息，利用软件进行分类编号，前8组编号参数完全相同的为同一个分类号，完成全部梁的分类，形成第10组梁类型编号数据，形式为10****，后4位*为类型编号参数。每根梁具有了对应的10组数据组合编号。统计计算同类型预制底梁数量的形式为11***，后3位*为同一类型预制底梁数量参数。利用软件模块形成“水平预制叠合底梁一览表”，包括每一根梁的编号、混凝土标号、梁截面尺寸、正截面抗弯纵向钢筋根数、直径，横向箍筋直径及间距，2根或者4根纵向抗扭腰筋直径，计算得出的预制底梁的净长度，该预制梁的编号。利用软件模块形成“水平预制叠合底梁类型综合表”，包括该工程的预制梁类型、数量、预制梁编号、预制底梁配筋。“水平预制叠合底梁一览表”和“水平预制叠合底梁类型综合表”均可通过软件模块选择性打印输出。同时，通过软件模块将第10组底梁类型编号及预制底梁净长度(或者再加上1-8组编号)标注在结构施工图相应的每一根梁上。
(7)建筑结构设计软件分析计算的原有的每根水平梁在叠合现浇层中的负钢筋信息(负钢筋直径、根数、长度、负钢筋分布位置、绑扎要求等)，仍然按照建筑结构设计软件原有现浇混凝土规定输出，并绘制在施工图上。此外，竖向的柱子、剪力墙仍是现浇施工，建筑结构设计软件仍然按照现浇混凝土规定要求绘制在施工图。从而形成新型的预制混凝土叠合梁结构施工图。预制叠合梁-现浇柱、预制叠合梁-现浇剪力墙、预制叠合梁-预制叠合梁节点的构造按照“水平预制混凝土叠合底梁标准图集”的构造详图实施施工。
(8)附图1为某项住宅工程楼面采用水平结构预制构件应用一次设计软件输出的水平预制混凝土叠合底梁的施工图表达形式。
(9)通常的建筑结构设计是预制混凝土叠合梁与预制叠合楼板同时采用，预制叠合梁的现浇叠合层厚度，按照叠合楼板设计选定的现浇叠合层厚度尺寸预留，进行预制。
(10)输出综合表格和施工图中预制叠合梁标注有“ZL(主梁)”的为跨中连接有次梁的预制叠合梁，预制生产时需要按照标准图要求预留后浇段，并按标准图的节点和混凝土浇筑要求施工。预制叠合梁ZL(主梁)的预留后浇段示意图如图2所示。
水平预制混凝土叠合楼板、水平预制混凝土叠合阳台板、预制混凝土楼梯板的预制部件设计，同样按照上述水平预制叠合梁的预制拆分方式进行设计，可以由改编后得到的水平结构预制构件应用一次设计软件完成。但是与上述水平预制混凝土叠合底梁的组合设计方式不同，水平预制混凝土叠合楼板、水平预制混凝土叠合阳台板、预制楼梯板的抗弯强度设计只与该层楼面的跨度、荷载大小及组合有关，预制板构件的选择设计则不利用现有建筑结构设计软件计算的内力和强度配筋，而是直接利用该层楼面的跨度、荷载大小及组合，从标准图集中直接选择相应的预制板的配筋和叠合现浇层的支座负抗弯配筋。
以预制混凝土叠合楼板中的“平板型预应力混凝土叠合板”标准图集引入预制拆分设计为例，增加的拆分设计内容及模块如下。
(1)针对现有的预制混凝土叠合楼板中的“平板型预应力混凝土叠合板”标准图集，编制相应的平板型预应力混凝土叠合板的“标准叠合楼板选用参数和对应编号表格”，其结构层次为：楼面叠合底板+叠合层尺寸(mm)及编号1**(叠合尺寸共9种，编号为101-109)→混凝土标号及编号2**(C30为201，C35为202，C40为203)→楼面叠合板计算跨度及编号3**，(跨度从3300mm到6900mm,共13种跨度，编号为301-313)→楼面板承受的附加恒载、可变荷载及对应荷载组合编号4**(共7种组合，编号为401-407)→边跨代码编号或者中间跨代码编号5**(边跨为501，中间跨为502)→预制楼面叠合底板配筋及编号6**(共6种配筋形式，编号为601-606)→楼面板叠合层的支座负钢筋及编号7**(共13种配筋形式，编号为701-713)。利用增加的由设计参数对应编号参数的“水平预制叠合楼板标准图形参数数据库软件模块”，进而将平板型预应力混凝土叠合板标准图转换为相应的“水平预制混凝土叠合楼板标准图形参数数据库”。对于水平预制叠合楼板标准图中荷载类型不同，但是配筋相同的，在“水平预制混凝土叠合楼板标准图形参数数据库”中可以进行适当的合并。
按照上述同样方式，将其他的钢筋桁架混凝土叠合楼板标准图、预制带肋混凝土叠合楼板标准图集，制定相应的“标准叠合楼板选用参数和对应编号表格”，进而将标准图转换为相应的标准图形参数数据库。
编制以“平板型预应力混凝土叠合板”为例的“标准叠合楼板选用参数和对应编号表格”，如表6所示。
表6.以“平板型预应力混凝土叠合板”为例的“标准叠合楼板选用参数和对应编号表格”
(3)按照上述“标准叠合楼板选用参数和对应编号表格”，将现有的“平板型预应力混凝土叠合板”标准图集改编为相应的数据表格形式。表7为“平板型预应力混凝土叠合板”标准图集改编的图形编号数据表格形式(例)。
表7.“平板型预应力混凝土叠合板”标准图集改编的图形编号数据表格形式(例)
(2)水平结构预制构件应用一次设计软件中增加“信息整理、预制楼面叠合底板净长度、进深计算软件模块”：进行叠合楼板的基本信息整理及数据计算:每一块楼板的编号、混凝土标号、楼面进深及跨度、楼板搁置支座宽度、边跨或中间跨编号、叠合底板和现浇层厚度等尺寸，楼面承受的附加恒载、可变荷载，根据输入的每一间楼面的进深、每一间楼面的跨度、楼板搁置支座宽度，计算得出的每一块楼板的预制底板净长度；计算得出楼面进深为标准宽度1200mm的倍数及余数；增加整理得出的预制楼面板编号。并形成预制楼面叠合底板净长度及编号8****→预制楼面叠合底板标准宽度1200mm的倍数及余数的编号9****→预制楼面板编号10****。编号9****的前一位*为倍数，后三位***为小于1200mm的余数。10****前两位**为楼层编号，后两位**为该楼层各楼板的编号。
(3)水平结构预制构件应用一次设计软件中增加“水平预制混凝土楼板叠合底板分析检索编号参数软件模块”，根据输入的每一块楼板的编号、混凝土标号、预制楼面叠合底板净长度及编号、预制楼面叠合底板标准宽度1200mm的倍数和余数及编号、楼面进深及跨度、边跨或中间跨编号、叠合底板和现浇层厚度等尺寸，楼面承受的附加恒载、可变荷载，进入相应的“水平预制叠合楼板标准图形参数数据库”，针对相应楼板型式进行检索，将每一层楼面每一块楼板的水平预制混凝土叠合楼板的所有设计参数转换为相关编号参数。并进行预制叠合楼板类型分类，将全部楼面的各个预制楼板构件的数据组合进行相同类型的分类编号，按照楼面板尺寸、混凝土标号、楼面叠合板计算跨度、边跨代码或者中间跨、预制楼面叠合底板配筋、楼面板叠合层的支座负钢筋、预制楼面叠合底板净长度、预制楼面叠合底板标准宽度1200mm的倍数及余数的顺序，进行分类编号，完全相同的为1个分类号，完成全部楼面的预制板的分类，预制叠合楼板类型的表达形式为11***，***为分类的类型编号数字。最终获取每块叠合楼板相应的编号参数组合：底板和叠合层厚度尺寸编号1**+混凝土编号2**+楼面叠合板计算跨度编号3**+荷载组合编号4**+边跨板或者中间跨板编号5**+预制楼面叠合底板配筋编号6**+支座负钢筋编号7**+预制楼面叠合底板净长度编号8****+楼面进深为预制叠合底板标准宽度1200mm的倍数及余数编号9****+预制楼板编号10****+预制楼板类型编号11***。
(4)水平结构预制构件应用一次设计软件中增加“预制楼面叠合底板输出软件模块”，汇总全部叠合楼板的信息，形成①包括每块叠合楼板详细编号参数组合的“底板和叠合层厚度尺寸编号1**+混凝土编号2**+楼面叠合底板配筋编号(包括预制底板纵向钢筋、横向钢筋)(6**)+支座负钢筋编号(7**)+预制楼面叠合底板净长度及编号(8****)+进深为标准宽度1200mm的倍数及余数及编号(9****)+预制楼面板编号10****+预制楼面板分类编号11***”的预制楼面板输出一览表格文件。形成②楼面预制板拆分设计“预制叠合楼板的类型、楼板编号、楼板配筋综合表”输出综合表格文件。这两类表格文件可选择打印输出。并将每间预制楼板楼面编号、预制叠合楼板类型、预制叠合楼面底板净长度、楼面进深为1200mm的倍数及余数编号的组合信息，打印标注在输出的施工图相应的每间楼面的楼板平面上，预制板楼面施工图不再打印按现浇楼板计算的配筋要求，但是现浇的卫生间厨房间楼板配筋仍按照软件原有设计打印。叠合底板的预制、叠合层的支座分布负钢筋配筋及绑扎、支座节点构造均按照上述组合信息和对应的“预制混凝土叠合楼板标准图集”详图实施和施工。
以“平板型预应力混凝土叠合板”为例的全部楼面的水平预制混凝土叠合楼板的类型、各间楼面板编号、位置、叠合底板配筋、支座负钢筋、预制叠合底板净长度、标准预制板倍数及余数的输出综合表格(例)，如下表8所示。
表8.楼面水平预制混凝土叠合楼板输出综合表格--“平板型预应力混凝土叠合板”为例
附图3为通过水平结构预制构件应用一次设计软件输出的某项住宅工程的预制混凝土叠合楼板施工图表达形式。
相对预制叠合梁、预制叠合楼板，每个楼层中预制叠合阳台板、预制楼梯板数量较少，进行一次预制构件拆分设计更加容易。
同样，按照上述叠合楼板的预制拆分设计方式，编制相应的叠合阳台板、预制钢筋混凝土楼梯板的“标准叠合阳台板选用参数和对应编号表格”、“标准预制楼梯板选用参数和对应编号表格”，利用设计参数和对应编号表格，改编现有的预制混凝土叠合阳台板标准图、预制钢筋混凝土楼梯板标准图，进而按照标准图编制为相应的“水平预制混凝土叠合阳台板标准图形参数数据库”、“预制混凝土楼梯板标准图形参数数据库”。
水平结构预制构件应用一次设计软件增加相应软件模块，进行预制叠合阳台板、预制混凝土楼梯板的基本信息整理及相关数据计算，输出这些信息和数据。
水平结构预制构件应用一次设计软件增加相应软件模块，利用基本整理信息和数据，可进入“水平预制混凝土叠合阳台板标准图形参数数据库”、“预制混凝土楼梯板标准图形参数数据库”，进行检索，将预制叠合阳台板、预制混凝土楼梯板的设计参数转换为编号参数组合，并进行分类形成分类参数。
水平结构预制构件应用一次设计软件中增加相应输出软件模块，将设计的预制叠合阳台板类型、预制阳台板编号、预制阳台板配筋及分类编号，或者预制楼梯板类型、预制楼梯板编号、预制楼梯板配筋及分类编号进行整理，形成拆分设计预制构件一览表和预制构件输出综合表，并输出打印预制构件一览表、输出综合表。同时将每块预制阳台板或者预制楼梯板组合编号信息打印在输出的施工图上相应的每块阳台板位置或者预制楼梯板位置上。阳台叠合底板、楼梯板的预制、叠合层的负钢筋配筋及绑扎、支座节点构造、安装节点构造，均按照上述组合信息和对应的“预制混凝土叠合阳台板标准图集”、“预制混凝土楼梯板标准图集”中的构造、节点详图实施和施工。
上述新编“预制混凝土叠合梁标准图集”及改编的“预制混凝土叠合楼板标准图集”、“预制混凝土叠合阳台板标准图集”和“预制混凝土楼梯板标准图集”，为标准设计、预制生产、安装施工企业提供了可供行业通用的标准技术资料，通过上述的一次结构预制构件拆分软件可以利用这些标准技术资料，实现建筑混凝土结构的水平预制构件一次拆分设计，避免了二次专项设计，国内的一般设计单位和民用建筑(分小跨度和大跨度两种类型)的设计都可采用此方法，不用增加设计费用。如果该技术能够普及各地，大量设计的施工图提出了水平预制叠合梁、楼板、阳台板、楼梯板的需求，各地一般预制生产企业就可按照施工图和标准图，进行大批量的预制叠合梁、楼板、阳台板、楼梯板的生产，形成规模效应，预制模板利用率提高，且预制模板类型减少，预制成本可以降下。随着规模效应形成，还可实现预制构件就地生产就地供应，各地施工企业可就地购买预制水平结构构件，一些采用垂直叠合剪力墙、垂直钢结构等的大型总包企业也不用在各地购地建厂，各类水平预制构件的价格及运输成本减少，可明显降低施工成本。
Claims (8)
1.建筑工业化混凝土水平结构预制构件应用一次设计方法，其步骤如下：
1)将建筑工业化的钢筋混凝土结构构件，按照其位置方向划分为水平结构预制构件和垂直结构现浇构件，水平结构构件包括水平梁、水平楼板、水平阳台板及半水平楼梯板，垂直结构现浇构件包括垂直柱和垂直剪力墙；
2)水平结构预制构件跨度尺寸的模数化和标准化；
3)水平结构预制构件截面尺寸及配筋的模数化和标准化；
4)除楼梯板为全预制外，楼面的水平梁、水平楼板、水平阳台板均采用预制底梁或者预制底板加现浇叠合面层的制作形式；建筑结构主体利用水平梁、水平楼板、水平阳台板的后浇混凝土叠合层，与现浇的柱、剪力墙形成整体结构，并利用后浇混凝土叠合层的现场施工条件，按照结构内力和强度设计要求，对混凝土叠合层中的负钢筋进行较大范围的配置变化，在保证水平梁、水平楼板、水平阳台板的跨度、截面尺寸标准化模数化的同时，实现水平预制底梁、水平楼板及水平阳台板的预制底板的标准化配筋；
5)将建筑垂直结构现浇构件仍然按照现浇混凝土构件进行设计及施工实施；
6)针对和利用水平梁的结构设计主要考虑本层楼面垂直荷载影响和水平风荷载、地震荷载分散分布影响的特性，各个楼层的水平梁的截面尺寸变化较小及预制底梁配筋变化不大，并且现有建筑结构分析设计软件已经进行了水平梁完整内力包络分析及完整的弯、剪、扭的配筋强度设计的基础条件，编制通用的“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”、不同混凝土标号和截面尺寸叠合底梁的各种形式“弯、剪、扭配筋编号组合表”及汇编“水平预制混凝土叠合底梁标准图集”；编制的“水平预制混凝土叠合底梁标准图集”与将现有建筑结构分析设计软件改编得到的水平结构预制构件应用一次设计软件的混凝土标号、截面尺寸、配筋计算结果相匹配，任一根预制混凝土叠合底梁的结构组成，都能从标准图集的“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”中的7组编号中选择组成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”的第一组为混凝土叠合底梁的混凝土标号，第二组为混凝土叠合梁的截面尺寸，第三组为混凝土叠合底梁的纵向正截面Ⅲ级钢筋的抗弯配筋钢筋根数，第四组为混凝土叠合底梁的纵向正截面抗弯配筋钢筋直径，第五组为混凝土叠合底梁Ⅲ级钢筋的横向箍筋直径，第六组为箍筋间距，第七组编号为混凝土叠合底梁的纵向抗扭腰筋，抗扭腰筋按照2根或者4根Ⅲ级钢筋的纵向腰筋配置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将上述全部混凝土标号、各种截面、各种纵向正截面抗弯配筋、横向箍筋配筋、纵向抗扭腰筋及各自对应编号，按照7组顺序汇编成“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”及不同混凝土标号和截面尺寸叠合底梁的各种形式“弯、剪、扭配筋编号组合表”；同时，按照装配式钢筋混凝土相关标准要求，绘制预制叠合梁-现浇柱节点、预制叠合梁-现浇剪力墙节点、预制叠合梁-预制叠合梁节点的相关构造详图；最后，将“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”、不同混凝土标号和截面尺寸叠合底梁的各种形式“弯、剪、扭配筋编号组合表”、设计要求、材料要求、工艺要求和节点构造详图全部合并成“水平预制混凝土叠合底梁标准图集”。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，建筑结构设计者根据建筑结构分析设计软件计算参数、结果整理得出，每一根水平钢筋混凝土预制梁的混凝土标号、截面尺寸、最大正截面抗弯配筋、最大箍筋直径和间距、最大纵向抗扭腰筋，并计算水平预制底梁的净长度，进行预制梁编号，再按照叠浇混凝土施工时的荷载、净长度及简支状态，进行水平叠合底梁的跨中正截面抗弯、支座斜截面抗剪配筋复核比较，确定相对较大的预制底梁抗弯配筋及抗剪配筋；设计者再从配套的“水平预制混凝土叠合底梁标准图集”中的“标准叠合底梁选用参数和对应编号表格”选择相应7组编号，并将计算得出的每根水平预制梁净长度数据列为第8组，每根预制梁的编号列为第9组，将每根预制叠合底梁进行类型整理分类，每根梁的类型数据列为第10组；设计者进而将全部水平预制梁汇编成预制梁类型、预制梁编号、预制叠合底梁配筋的输出综合表，并打印；同时将每根预制梁的编号、类型编号及预制底梁的净长度绘制在结构施工图相应的每一根梁上；叠合底梁的现浇叠合层中纵向支座负钢筋及架立钢筋仍然按照建筑结构分析设计软件的计算结果配置，并保留绘制在结构施工图上；
预制梁生产者根据设计者提供的预制梁类型、梁编号、底梁配筋的输出综合表，以及施工图中每一根水平预制叠合底梁的组合信息及净长度，对照标准图集“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”及“弯、剪、扭配筋编号组合表”，按梁编号、对应的混凝土标号、梁尺寸数值、抗弯、剪、扭的钢筋配置，按照标准图集对预制生产工艺、纵向钢筋锚固长度、节点构造要求，加工制作水平预制底梁；
建筑施工者根据施工图及“水平预制叠合底梁标准图集”的施工要求、构造要求，将施工图上对应编号的每一根水平预制底梁吊装装配到主体结构对应梁位置上。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，上述水平预制混凝土叠合底梁的拆分设计工作由现有建筑结构分析设计软件改编得到的水平结构预制构件应用一次设计软件完成，改编内容如下：
1)增加“水平预制梁混凝土标号、截面尺寸、抗弯、抗剪、抗扭强度配筋、梁编号的数据汇编软件模块”，对建筑结构分析设计软件采用的输入数据、分析计算结果数据进行整理、汇编，作为水平预制叠合梁构件拆分设计的基础参数，供拆分设计应用；
2)增加“水平预制底梁净长度计算软件模块”，根据水平梁的跨度、支撑节点尺寸、水平预制底梁的搁置尺寸要求，针对相应编号的预制叠合底梁计算净长度；
3)利用现有建筑结构分析设计软件已经完成的水平梁的内力组合和抗弯、抗剪、抗扭强度配筋迭代计算的现浇混凝土整体施工的结果，并根据叠合预制底梁在装配式施工的不同受力状态复核验算，增加“水平预制底梁强度配筋设计复核软件模块”：按照叠浇混凝土施工时的荷载、预制底梁净长度及简支状态，进行水平叠合底梁的跨中正截面抗弯、支座斜截面抗剪配筋复核计算，两者比较，确定相对较大数值的抗弯配筋及抗剪配筋，作为水平预制叠合底梁的正截面抗弯纵向钢筋设计值及横截面抗剪钢筋设计值，按照此值确定钢筋直径及根数的设计参数，以供选择对应图形编号参数；
4)增加相应“水平预制叠合底梁标准图形参数数据库软件模块”，按照配套的“水平预制叠合底梁标准图集”中的“标准叠合梁选用参数和对应编号表格”、“弯、剪、扭配筋编号组合表”，建立水平预制叠合底梁标准图形的参数数据库，以供将设计参数选择转换为编号参数；
5)增加“水平预制底梁的设计参数、编号参数转换软件模块”，针对每一根预制梁，进行上述的水平预制混凝土叠合底梁的各个设计参数转换为编号参数的检索、转换；
6)增加“水平混凝土预制底梁输出综合表、标注施工图软件模块”，进行编号参数组合，分类汇编，输出打印全部预制底梁构件一览表，输出打印经过分类汇编的预制梁类型、预制梁编号、预制底梁配筋的预制构件输出综合表，并将编号参数组合标注在施工图上。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，水平预制混凝土叠合楼板、水平预制混凝土叠合阳台板、预制混凝土楼梯板的预制构件的尺寸、荷载、强度等设计参数转换为编号参数的拆分设计、输出预制构件一览表、预制构件综合表和相应施工图的标注，同样按照上述水平预制混凝土叠合底梁的预制拆分设计的模式，由改编得到的水平结构预制构件应用一次结构设计软件完成；但是与上述水平预制混凝土叠合底梁的预制拆分设计方式不同之处在于：水平预制混凝土叠合楼板、水平预制混凝土叠合阳台板、预制楼梯板的强度设计只与该层楼面的跨度、荷载大小及组合有关，因此增加了相应预制板的强度设计软件模块，以改编后增添了各个参数编号的预制叠合楼板、预制叠合阳台板、预制楼梯板的标准图进行强度设计，而不采用建筑结构分析设计软件按现浇混凝土板计算的内力和强度配筋结果。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，增加的预制叠合楼板的拆分设计内容及模块如下：
1)按照编制的“标准叠合楼板选用参数和对应编号表格”，在预制叠合楼板标准图集中增加设置设计参数对应的编号参数，增加相应的“水平预制叠合楼板标准图形参数数据库软件模块”，将叠合楼板标准图形的设计参数转换为编号参数的标准图形参数数据库；
2)增加“信息整理、预制楼面叠合底板净长度、进深计算软件模块”：整理基本参数信息，针对每一层楼面的每一块楼板，根据楼面板的支座尺寸、进深尺寸，及预制底板的支撑尺寸，确定该块楼面板的叠合底板净长度及编号，楼面进深为1200mm标准宽度的倍数、余数及编号；
3)增加“水平预制混凝土楼板叠合底板分析检索编号参数软件模块”，按照每一层楼面的每一块楼板跨度、垂直荷载大小及组合，从“水平预制叠合楼板标准图形参数数据库软件模块”中确定相应的预制板的配筋、叠合现浇层的支座负抗弯配筋及分布钢筋设计值，以及对应的编号参数；
4)增加“预制楼面叠合底板输出软件模块”，检索、汇编每一层楼面每一块楼板的水平预制混凝土叠合楼板的相关编号参数，进行类型分类，输出打印“预制叠合楼板的类型、楼板编号、楼板配筋综合表”，并将每块预制楼板的楼面编号、类型、预制楼板净长度、楼面板进深为1200mm的倍数及余数信息，标注在施工图的每层楼面的每间楼板平面上。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，预制叠合阳台板、预制楼梯板的预制拆分设计方式和施工图标注形式，同样按照上述水平预制混凝土叠合楼板拆分设计模式进行。
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- 2016-09-30 CN CN201610866079.5A patent/CN106284643B/zh not_active Expired - Fee Related
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