0.4 混凝土结构施工图平法制图基础知识
0.4.1 平法的基本概念
“平法”是混凝土结构施工图平面整体表示方法的简称。平法的表达形式概括来讲,就是把结构构件的尺寸和配筋等,按照平面整体表示方法制图规则,整体直接表达在各类构件的结构平面布置图上,再与标准构造详图相配合,构成一套完整的结构设计施工图纸。平法是我国结构施工图设计方法的重大创新,它改变了传统的将构件从结构平面布置图中索引出来,再逐个绘制配筋详图的繁琐方法。
1995年,由山东大学陈青来教授首先提出并创编了混凝土结构施工图平面整体表示方法,而且通过了原建设部科技成果鉴定,被原国家科委列为“九五”国家级科技成果重点推广计划项目,也是国家重点推广的科技成果。自2003年开始,平法系列标准图集全面出版发行并在全国推广应用。目前,由中国建筑标准设计研究院编制的《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》系列图集(16G101-1、2、3)是国家建筑标准设计图集,广泛应用于建筑结构设计、施工、监理等各个领域。
0.4.2 平法的基本原理
0.4.2.1 平法的系统构成
平法的系统构成原理为:视全部设计过程与施工过程为一个完整的主系统,主系统由多个子系统构成,包括基础及地下结构、柱墙结构、梁结构、板结构及楼梯结构。平法各子系统具有明确的层次性、关联性和相对完整性,其特征为:
(1)层次性 基础(底部支承体系)、柱墙(竖向支承体系)、梁(水平支承体系)、板(平面支承体系)、楼梯(斜面支承体系),均为完整的独立子系统。
(2)关联性 柱、墙以基础为支座——柱、墙与基础相关联;梁以柱为支座——梁与柱相关联;板或楼梯以梁为支座——板或楼梯与梁相关联。
(3)相对完整性 指在平法施工图中,各构件自成体系,可单独表达设计内容。基础自成体系,仅有自身的设计内容而无柱或墙的设计内容;柱、墙自成体系,仅有自身的设计内容(包括在支座内的锚固纵筋)而无梁的设计内容;梁自成体系,仅有自身的设计内容(包括在支座内的锚固纵筋)而无板的设计内容;板和楼梯自成体系,仅有自身的设计内容(包括在支座内的锚固纵筋)。
0.4.2.2 平法施工图的构成
平法施工图以结构设计师的知识产权归属为依据,将结构施工图设计分为结构设计内容和构造设计内容两大部分。图0-8为平法施工图的构成示意图。
图0-8 平法施工图的构成示意图
平法施工图中,结构设计内容是由结构设计师采用数字化、符号化的平面整体表示方法制图规则完成的创造性设计内容部分,而构造设计内容是以编制成国家标准图集的标准构造详图为依据进行的重复性(非创造性)设计内容部分,这两部分为对应互补关系,合并构成完整的结构设计图纸。
0.4.3 平法的实用效果
(1)结构设计实现标准化。绘制平法施工图时,采用标准化的设计制图规则,使结构施工图表达数字化、符号化,单张图纸的信息量大而且集中。构件分类明确,层次清晰,表达准确,设计速度快,效率成倍提高。平法使设计者易掌握全局,易进行平衡调整,易修改,易校审,改图可不牵连其他构件,易控制设计质量。平法分结构层设计的图纸与水平逐层施工的顺序完全一致,对标准层可实现单张图纸施工,更有利于施工质量管理。
(2)构造设计实现标准化。平法采用标准化的构造设计,形象、直观,施工易懂、易操作。标准构造详图可集国内较成熟、可靠的常规节点构造做法,集中分类归纳后编制成国家建筑标准设计图集供设计选用,可避免构造做法反复引用以及由此伴生的设计失误,保证节点构造在设计与施工两个方面均达到高质量。
(3)平法大幅度降低设计成本,节约自然资源。平法施工图是有序化、定量化的设计图纸,与其配套使用的标准设计图集可以重复使用,与传统方法相比图纸量减少70%以上,综合设计工日减少三分之二以上,大大降低了设计成本,在节约人力资源的同时又节约了自然资源。
(4)平法大幅度提高设计效率,推动人才分布格局的改变。平法大幅度提高设计效率可立竿见影,实质性地影响了全国建筑结构领域的人才分布状况。设计单位对土建类专业大学毕业生的需求量已经显著减少,大量土建类专业毕业生到施工部门择业已成普遍现象。人才分布趋向合理,大批土建类高级技术人才必将对施工建设领域的科技进步发挥积极作用。
0.4.4 如何学好平法
用平法表示的结构施工图是工程设计、施工、监理、招投标、审计等项目建设各环节的最重要依据,正确识读结构施工图是土建类专业技术人员的必备技能之一。因此,平法知识也是建筑工程技术、工程造价、工程监理等相关专业学生学习的重点专业知识。
平法结构施工图比较抽象、难以理解,其中又涉及很多设计规范,对于初学者来说有一定的困难。现将平法的学习方法总结如下。
(1)系统梳理平法知识
平法知识是一个系统体系,这个体系由基础、柱墙、梁、板和楼梯等基本构件组成,它们之间既相互关联又相对独立。基础是柱或墙的支座,柱或墙是梁的支座,梁或墙是板的支座。因此,柱钢筋贯通,梁在柱内锚固;梁钢筋贯通,板在梁内锚固。同时这些构件又相对独立而自成体系,都有各自的标准构造详图。
(2)规则与详图对照
平法图集包括“制图规则”和“构造详图”两部分。制图规则是设计人员绘制结构施工图的制图依据,也是施工、造价、监理、审计人员阅读结构施工图的技术语言;构造详图是结构构件标准化的构造做法,也是钢筋施工下料与算量计价的依据。
在各类构件的结构平面布置图上按制图规则标注的尺寸及配筋等信息,必须与标准构造详图相配合,才能构成完整的结构设计内容。在16G101图集里,比较难以理解的是节点构造详图,虽然节点构造繁多,但是它们之间是有规律可循的。如:柱的中间节点和梁的中间节点构造就有类似之处,即能通则通(条件相似)、不通则断(直锚优先);柱、梁、板构件主筋采用弯锚时的弯钩长度,除顶层柱中为12d之外,其余均为15d等。
(3)加强要点记忆
平法学习过程中,有些基本的要点知识是需要着重记忆的,如lab(受拉钢筋基本锚固长度)、labE(受拉钢筋抗震基本锚固长度);混凝土保护层最小厚度;钢筋的弯锚与直锚等。同时要明白一些基本表达式的意思,如:max{35d、500}表示取35d和500mm两者的最大值。还有关于结构施工图中构件编号的含义,每一个编号代表一种类型的构件,比如:KZ代表框架柱,KL代表框架梁,Q代表剪力墙等,这些是平法识图的基本要点。
(4)反复训练与实践
学习平法需要一个过程,要把理论知识与工程实践紧密联系,以工程实例图纸为载体,结合本书给出的大量三维立体模型图,化抽象为形象,化死记硬背为理解记忆,循序渐进地深入学习。并通过识图案例和实操项目,反复进行识图与绘图训练,有效解决“平法”识图难题。