以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准化设计方法与流程

本发明涉及预制装配式建筑领域，涉及一种预制装配式建筑标准化设计方法，尤其涉及一种以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准化设计方法。

背景技术：

预制装配式建筑是指将建筑拆分为多个预制构件，在工厂生产预制构件，在施工现场将预制构件装配形成整体建筑。预制装配式建筑的特点之一是标准化设计，即：针对预制装配式建筑事先建立标准构件库，设计时从标准构件库中选取标准预制构件组装形成整体建筑。标准化设计使设计工作变得简单、高效、安全、经济，同时有利于工厂大批量、低成本生产标准预制构件。

预制叠合楼板是预制装配式建筑中应用最普遍的预制构件之一，针对预制叠合楼板的标准化设计，国内已出台了一些标准设计图集供楼板标准化设计选用，如：国家建筑标准设计图集，15g366-1《桁架钢筋混凝土叠合板(60mm厚底板)》；四川省工程建设标准设计图集，川16g118-ty《桁架钢筋混凝土叠合板》；及江苏省工程建设标准设计图集，苏g25-2015《钢筋桁架混凝土叠合板》。但这些标准设计图集并没有很好的实现预制叠合楼板的标准化设计。主要原因如下：

1)标准设计图集使用不便

现行的预制叠合板标准设计图集均是以单块预制叠合板为基本单元编制的，即在图集中给出一些标准尺寸规格的预制叠合板施工图，供设计师选用。设计师在设计楼板时需要从标准设计图集中选择预制叠合板单元去组合、匹配实际的建筑房间。由于实际建筑房间形状各异，大小不一，而标准设计图集中预制叠合板的标准规格有限，用预制叠合板单元去组合、匹配建筑的房间相当繁琐，有时甚至是无法完全匹配的，还需要通过现浇板带来填补。这就给楼板设计带来不便，以致设计师并不愿采用预制叠合板标准设计图集进行楼板设计。

2)标准设计图集与现行设计方式的矛盾

目前预制装配式建筑一般的设计流程均是先按照现浇结构设计出施工图，设计师再在现浇结构的基础上拆分预制构件，进而对预制构件进行深化设计。为保证设计的一致性和安全性，设计师拆分出的预制叠合楼板构件的配筋一般均按照原现浇结构施工图确定。实际工程中经常会遇到原现浇结构施工图楼板配筋与预制叠合板标准设计图集中预制叠合板配筋不一致的情况，此时，处于安全考虑设计师也不敢采用标准设计图集中的预制叠合板。

基于上述两条主要原因，尽管我国目前已出台了多部预制叠合板标准设计图集，但在实际设计中的应用并不理想。已有预制叠合板标准设计图集并未能实现预制叠合楼板的标准化设计。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准化设计方法，方便设计人员使用，方便生产企业大批量、低成本生产预制叠合楼板。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准化设计方法，采用模块化设计方法，将一个房间的预制叠合楼板组合看作一个整体，编制以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准设计图集，图集的第一部分给出不同规格的标准房间单元，标准房间的楼板由一块或多块标准预制叠合板组合而成；图集第二部分给出标准预制叠合板单元的示意图；利用标准设计图集进行住宅建筑楼板标准化设计。

优选的，所述编制以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准设计图集的具体步骤是：

1)住宅建筑样本房间分析，尺寸归并与概率统计；

2)选择标准房间单元；

3)将标准房间的楼板拆分为预制叠合板；

4)标准预制叠合楼板的优化设计。

优选的，所述住宅建筑样本房间分析，尺寸归并与概率统计的具体步骤是：

1)收集住宅建筑样本，将住宅建筑的房间按功能分类；从样本中剔除形状不规则的房间、楼板有大量穿孔和预埋的房间以及适合单独做标准化设计的房间，剩余房间中形状为矩形的规则房间，不区分房间功能均作为统计样本房间；

2)记录统计样本房间的长宽尺寸，将统计样本房间的长宽尺寸按照就近归并的原则向300mm模数尺寸归并；

3)所有统计样本房间的长宽尺寸归并后，统计出各种长宽尺寸房间在统计建筑中出现的概率，并按大概率至小概率排序。

优选的，所述标准房间单元的选择的具体步骤是：

1)根据图集编制的规模，确定标准房间单元的数量n；

2)根据概率统计结果，选取出现概率最大的前n个房间作为收入图集的标准房间单元的规格。

优选的，所述将标准房间的楼板拆分为预制叠合板的具体拆分规则为：

a)预制叠合板长度不大于6m；

b)预制叠合板宽度不大于3m；

c)确定标准房间周边的墙、梁的宽度均为200mm；

d)预制叠合板边缘深入房间周边墙、梁支撑构件边缘的长度为10mm；

e)同一房间内，多块预制叠合板之间的拼缝宽度为300mm。

优选的，所述标准预制叠合楼板的优化设计的具体步骤是：

1)以一个房间为整体，对标准房间拆解出的预制叠合板进行配筋设计，标准房间的长宽比大于3时，房间楼板按单向板进行设计；其它情况，房间楼板按双向板进行设计；

2)确定预制叠合板的配筋后，再对预制叠合板进行构造、吊装、支撑、预埋管线的深化设计和优化设计；

3)对预制叠合板进行编号。

进一步地，所述标准设计图集中还给出各种规格预制叠合板在建筑中出现概率由大到小的排序，各种规格预制叠合板的出现概率根据房间样本统计的结果计算得到，便于生产厂家选择预制叠合板生产库存、调峰，

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明给设计单位带来的好处：以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准化设计方法引入了模块化设计思想，极大的简化了住宅建筑楼板的设计工作。设计师只要根据建筑户型选择标准房间即可。标准房间楼板的拆分和预制叠合楼板的深化设计已在标准图集内完成，不需要设计师再进行重复的拆分和深化设计工作。相比于现行的以单块叠合板为单元的预制叠合板标准设计图集，设计师也不需要自行选择叠合板再组合、匹配房间，极大的简化了楼板设计工作。

2、本发明给构件生产企业带来的好处：以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准化设计方法给出了住宅建筑中常用规格的标准预制叠合板施工图，且具有通用性；有利于工厂大批量、低成本生产预制叠合板构件，根据图集给出的预制叠合板出现概率的排序，工厂可选择最常用的预制叠合板预先生产，库存、调峰，有利于产能均匀释放。

3、本发明给统一住宅建筑楼板安全和质量水准带来的好处：以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准化设计方法将楼板设计的主要工作放在标准设计图集内完成，避免了设计师个人的设计习惯和水平差异对楼板设计安全和质量的影响。以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准化设计方法的推广使用有利于统一全国住宅建筑楼板设计安全和质量水准。

4、本发明给住宅建筑楼板标准化设计带来的好处：以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准化设计方法方便设计使用，有利于实现住宅建筑预制叠合楼板标准化设计和模块化设计。

附图说明

图1为本发明标准设计图集的第一部分标准房间单元示意图；

图2为本发明标准设计图集的第二部分标准预制叠合板单元的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明提供的以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准化设计方法的实施方式是：采用模块化设计方法，将一个房间的预制叠合板组合看作一个整体，编制以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准设计图集；利用标准设计图集进行住宅建筑楼板标准化设计。

1.编制以房间为单元的住宅建筑预制叠合楼板标准设计图集的具体实施方式如下：

1)住宅建筑样本房间分析，尺寸归并与概率统计

收集大量住宅建筑样本，将住宅建筑的房间按功能分类，如：卧室、书房、起居室、客厅、餐厅、厨房、卫生间、走廊、储藏间、阳台、楼梯间等。

找出形状不规则的房间，如走廊、储藏间等；楼板有大量穿孔和预埋的房间，如卫生间、厨房等；以及适合单独做标准化设计的房间，如阳台和楼梯间等，将上述这些不适于做预制叠合楼板的房间从样本中剔除，剩余房间中形状为矩形的规则房间作为统计样本房间。

记录统计样本房间的长宽尺寸(轴线间尺寸)，若某房间的长宽尺寸不是300mm的倍数，则将该房间的长宽尺寸按照就近归并的原则向300mm模数尺寸归并。例如：某统计样本房间的长宽尺寸为5000mmx4000mm，由于长宽均不是300mm的倍数，因此，此房间的长宽尺寸按照就近归并的原则归并为5100mmx3900mm。

根据我国现行《建筑结构荷载规范》，住宅建筑中除阳台和卫生间(此类房间不在预制叠合楼板标准化设计之列)以外其它房间的活荷载均相同，因此，住宅建筑预制叠合楼板的结构设计并不需要区分房间的功能，只要房间形状和尺寸相同，楼板的结构设计均是相同的。

所有统计样本房间的长宽尺寸归并后，统计出各种长宽尺寸房间在统计建筑中出现的概率(不区分房间功能，仅根据房间长宽尺寸统计)。将各尺寸房间按照房间出现概率的大小由大概率至小概率排序。

2)标准房间单元的选择

根据图集编制的规模，确定标准房间单元的数量n。根据上述概率统计结果，选取出现概率最大的前n个房间作为收入图集的标准房间规格。

例如：若图集规模确定为20个标准房间单元，则选取出现概率最大的前20个房间的尺寸规格作为标准房间单元的规格。若图集规模确定为50个标准房间单元，则选取出现概率最大的前50个房间的尺寸规格作为标准房间单元的规格。

将标准房间编号，如3900mmx4500mm尺寸规格的房间可编号为：r3900x4500。对于房间尺寸完全相同，但房间楼板的预埋管线不同的房间可用编号后加后缀字母加以区分。如：无预埋管线的房间编号为r3900x4500；预埋管线情况a的房间编号为r3900x4500-a；预埋管线情况b的房间编号为r3900x4500-b；以此类推。

以一张标准宽度乘以标准长度(标准宽度和标准长度均为300mm的倍数)的表格的形式给出图集中所有规格的标准房间的宽长尺寸和房间编号，以便设计人员选用。

如下表所示：

表1标准房间选用表

3)标准房间楼板的拆分

将标准房间的楼板拆分为预制叠合板。拆分规则如下：

a)预制叠合板长度不大于6m。一般住宅建筑标准房间短边的长度均不会大于6m。

b)预制叠合板宽度不大于3m。若标准房间某一边的长度小于3m，则拆分为一块预制叠合板；若标准房间两边长度均大于3m，则拆分为两块或两块以上预制叠合板。

c)确定标准房间周边的墙、梁的宽度。标准房间周边的墙、梁为预制叠合板提供支座，墙、梁的宽度会对叠合板的实际尺寸有影响。常见住宅建筑标准房间周边的墙、梁宽度一般均为200mm。若房间周边墙、梁宽度不是200mm，则可以按实际情况考虑。

d)预制叠合板边缘深入房间周边墙、梁支撑构件边缘的长度按10mm考虑。

e)同一房间内，多块预制叠合板之间的拼缝宽度按300mm考虑。

每一个标准房间都拆解为确定的预制叠合板的组合。

4)标准预制叠合板的优化设计

对标准房间拆解出的预制叠合板进行配筋设计。预制叠合板设计时以一个房间为整体计算楼板配筋。标准房间的长宽比大于3时，房间楼板按单向板进行设计；其它情况，房间楼板按双向板进行设计。

确定预制叠合板的配筋后，再对预制叠合板进行构造、吊装、支撑、预埋管线等内容的深化设计和优化设计。在保证结构安全的前提下，做到经济合理，便于生产运输和施工安装。

对预制叠合板进行编号。对尺寸、配筋、构造相同的预制叠合板采用同一编号。对预埋管线不同的情况采用编号后加后缀字母进行区分。如：宽长尺寸为2100mmx3900mm的无预埋管线的预制叠合板编号为b2100x3900；预埋管线情况为a的预制叠合板编号为b2100x3900-a；预埋管线情况为b的预制叠合板编号为b2100x3900-b；以此类推。

根据房间样本统计的结果，计算各种预制叠合板在建筑中的出现概率。在图集中给出各种规格预制叠合板出现概率由大到小的排序。

如图1所示，本发明提供的标准设计图集的第一部分给出不同规格的标准房间单元，标准房间的楼板由一块或多块标准预制叠合板组合而成，图集中给出各标准房间内预制叠合板的组合形式。

2.利用标准设计图集进行住宅建筑楼板标准化设计

1)标准化设计

利用标准设计图集进行住宅建筑楼板标准化设计应充分考虑预制装配式建筑标准化设计的特点，改变一些传统的设计习惯。

建筑师在建筑方案设计时，主要房间规格尺寸尽量选用标准设计图集内的标准房间规格尺寸，避免任意选取。结构工程师在设计楼板时不需要对标准房间楼板再按照现浇楼板进行配筋设计，也不需要进行拆分和预制叠合板的深化设计，直接选用标准设计图集的标准房间即可，标准设计图集已完成标准房间内楼板设计的全部工作。

2)组织生产

如图2所示，本发明提供的标准设计图集的第二部分标准预制叠合板的示意图，生产企业根据标准设计图集组织生产。当生产线空闲时可按照标准设计图集内给出的标准预制叠合板使用概率的排序，选择使用概率较大的预制叠合板预先生产，用于库存、调峰。