PC结构设计是涵盖全专业（建筑、结构、水、暖、电）全过程（方案设计、初步设计、施工图设计、深化图设计、生产制作、施工安装）的设计，是集成一体化的设计。如果把PC当作一个专业来理解的话，PC是个整合设计、制作、施工安装的专业。《装标》3.0.1规定：装配式混凝土建筑应采用系统集成的方法统筹设计、生产运输、施工安装，实现全过程的协调。目前PC结构设计最为突出的问题就是一体化集成、全过程覆盖衔接闭环的问题。装配式建筑市场急剧发展，带来了供需不平衡、设计周期不合理、协同不到位、综合性人才缺乏等各种现实问题。

（1）专业间协同不到位

传统设计专业“界面”细分清楚，专业间“界面”的存在给PC系统化集成设计带来一些障碍，有的会认为这不是本专业的工作内容，使得需要协同协调的内容无法有效地落实，而项目负责人在特定的专业性上又存在或多或少的不足，带来协同不到位的问题；另外，专业间二维协同本身存在先天不足，设计各专业间以及设计、制作、施工各环节间的二维提资和反馈，难以把信息有效传递，做到无缝衔接，主要依赖于提资方的表达清晰性、完整性，受资方经验判断能力和理解程度，信息传递容易遗漏和误解。要靠有丰富经验的项目负责人把整个环节闭环串起来，而目前具备这样综合素质的人才相对缺乏，供需不平衡。因此提高一个维度设计，采用三维同步协同，应该是行之有效的途径。

（2）设计周期不合理

目前装配式建筑项目的设计周期往往被压缩得和传统项目差不多，装配式建筑设计集成化、精细化的要求与设计周期不匹配，导致设计考虑不充分、协调不到位，带来后期的修改、变更，甚至凿改的情况。这种压缩设计时间的现象，在通过开发贷款拿地的房地产开发项目上尤其突出，由于贷款利息高昂带来开发项目财务成本上的压力，开发企业都希望尽快地把面粉做成面包，以最快的速度回笼资金，归还贷款，用时间换取利润空间。在我国传统项目上的设计周期与国外一些发达国家相比，我们的设计也是“快周期”的，“快周期”很难实现“高”效率，这种相对粗放的设计建造方式势必要回到正常的轨道上来，尤其是装配式建筑项目，边设计、边施工、边修改的做法是行不通的，粗放式的设计建造带来的修正错误的代价同样巨大，粗放型的开发建设模式一定会回到精细化上来。2016年12月21日住建部印发了《全国建筑设计周期定额（2016版）》，强调了合理的设计周期是满足设计质量与设计深度的必要条件。

（3）前置工作考虑不充分

目前很多建设单位都是第一次面临装配式建筑项目的开发建设，在一定程度上需要熟悉装配式项目配合协作流程的设计单位来做前期的指引推动。在装配式项目上，需要提前介入协同作业的单位，如果还按照传统项目来进行管控，相关单位招采滞后，就会导致前期设计和后期生产制作、安装环节无法闭环。比如：精装修交付的住宅项目，装修点位一体化预留预埋工作未前置考虑，按传统思路在主体设计单位完成施工图设计后，根据项目销售定位再来考虑精装修设计，这是完全跟不上项目的进度要求的，也满足不了PC设计一体化集成、精细化的要求，导致的结果就是工期延误或者后面二次、三次整改造成大量的浪费，违背工业化的初衷。有关工作前置的内容和建议参照第198问的叙述。

（4）设计对生产制作工艺的不熟悉

目前传统设计院的设计师对PC工厂生产工艺和流程还不熟悉，容易产生设计与生产脱节，在设计和工厂沟通及调研不充分的情况下，会带来所设计的PC构件生产困难或成本上升的情况。目前PC设计资源相对来说跟不上发展的需要，还需要通过大量的培训，调整相关从业人员结构才能逐步跟上市场的需求。

（5）设计对道路运输条件不熟悉

对PC运输车基本参数和道路运输限高要求等不了解，拆分设计时未充分考虑运输的限制条件，导致PC构件超高无法运输或运输效率下降。比如：虽然PC构件混凝土外包尺寸未超高，但未注意预埋插筋等出筋长度，导致PC构件竖运超高的情况，工程中曾见到过将插筋强行折弯后运输，到现场再调直的做法，这样会导致钢筋性能受损，不满足规范要求，带来拼缝连接上的安全隐患。

（6）设计对施工安装条件不熟悉

传统现浇设计做法，设计师大多数对施工单位的脚手架方案、模板支设方案，塔式起重机扶墙撑等施工方案不关心，也不了解、不熟悉，而施工单位也缺乏对设计单位提资的经验。按传统思路设计出的装配式PC构件无法有效地满足现场安装需要。比如：现在装配整体式剪力墙结构体系，大量的PC构件与现浇构件衔接穿插使用，在PC构件上预埋的模板支设埋件，时常发生模板支设连接困难、与其他埋件互相干涉的情况。没有将施工环节一体化集成的设计要求协调落实，带来大量的后期施工困难的情况，调整起来费时费力，造成大量的浪费。

（7）设计对相关配套材料的不熟悉

PC设计高度集成一体化的要求，对项目负责人（或设计师）的综合素质要求很高，不懂材料，不跨界多了解相关的配套产品，就做不好PC设计。比如：在夹心保温外墙的设计上，如果设计师对保温连接件不了解，对夹心保温墙受力原理不熟悉，会导致设计构造错误，连接件布置不合理，因为设计原因出现相关的质量问题。《中华人民共和国建筑法》第五十七条规定：建筑设计单位对设计文件选用的建筑材料、建筑构配件和设备不得指定生产厂、供应商。设计不能“指定”产品，这条法规给了设计师偷懒的理由，在设计时没有很好考虑设计的产品的适用性和合理性，在装配式项目中不去了解市面上的相关配套产品，就很难做好PC设计，比如：灌浆套筒预埋钢筋进入套筒的长度，规范有8d基本要求，但是不同厂家所提供的产品会有所差异，若甲方或设计不提前把所需要的产品确定下来，后面就会出现不匹配的情况。

（8）设计乙方单位协调能力有限

装配式建筑发展处于急速发展期，我们要用10年的时间赶上其他一些发达国家半个多世纪的路。目前很多开发建设单位对装配式建筑项目开发管控流程还不太熟悉，还要依赖有较多设计和咨询顾问经验的单位来协助甲方协调各单位，但设计单位作为乙方单位，协调其他平行的乙方单位是有一定困难的。在项目开发建设模式上采用EPC模式或许是个解决途径和出路。EPC总承包模式下，开发建设单位定位有所调整，仅需专注于确定项目标准和范围、项目总体把控和协调外部资源即可，EPC模式对开发建设单位来说具有成本可控、节约工期、责任明确、管理简化和降低风险等优势。

（9）人工二维协同设计易出差错

目前设计单位还是采用CAD的二维设计为主，PC设计考虑的内容多，集成度高，靠阶段性互相提资和反馈进行设计作业，导致提资信息不能全面有效传递，滞后性和人工复核的覆盖不完整，导致设计产生差错。PC专业单独采用BIM作业有很大的局限，相当于将其他专业的二维设计内容翻成三维信息模型，再用二维出图、出成果，在目前来看，这种单环节采用BIM的模式，BIM的优势得不到很好的发挥。如果从方案设计开始就进行三维协同设计，完成信息的各专业无缝传递，同步协调，避免人工提资和人工复核导致的缺失，能真正将BIM三维信息模型的作用发挥出来。

（10）三维设计二维表达的局限性

目前各设计专业的施工图以及PC专业的深化设计图成果交付方式仍然以二维平面图成果交付为主，即使采用三维信息模型设计，还是回到二维标准来出图。建筑专业三维模型信息目前也难以有效转化成结构力学分析的三维信息模型，另外，如何将结构计算分析后的三维信息模型再有效地同步协同到其他专业的三维信息模型中去，把通道打通，还有大量的工作要做。结构的三维分析模型转化为二维平法（截面、钢筋等信息都采用规则化的抽象的数字来表达）方式来表达，这个过程丢失了大量的直观、有效的信息。结构平法是在二维设计时代，我国在结构设计施工图表达方法上的独创，当时确实解放了结构师，提高了设计效率。但展望不远的将来，设计会全面进入三维时代，类似于结构平法等这种不直观、抽象的表达方式一定会被淘汰。将来的设计信息模型中，结构的每一个构造是什么要求，钢筋怎么弯折，都会以三维的信息完整准确地表达出来，所见即所得。设计院要完成从二维到三维的提升，突破一个维度，才能提升自己的市场竞争力。

（11）地方政策性指标与现行规范技术要求的脱节

从近几年装配式建筑的工程实践来看，一些地方存在推进速度偏快，对高预制率、高装配率的盲目追求的现象，这可能会为建设工程带来一些不良影响。对于实验性、示范性项目，在经过充分的研究和专家论证，各方面考虑周全的情况下，做到高预制率或超高预制率，甚至突破现行规范标准来实施，是没有问题的。但是对于全面推广应用的指标要求，还是要循序渐进，不可一蹴而就。在某些方面，地方政策性指标要求与现行规范技术要求存在着脱节现象，比如框架-剪力墙（筒体）结构体系，《装规》《装标》对这种体系的剪力墙是规定必须现浇的，我们测算过一个80m高的框剪体系的项目，叠合楼板采用60mm（PC层）+80mm（现浇叠合层），叠合板现浇层和核心筒区域现浇板混凝土占比约22%，剪力墙的混凝土体积占比约30%，按《装规》规定，底层框架柱、小震下出现拉力的框架柱、屋面板等这些构件不宜预制，在实际项目中对截面过小且数量少的梁、柱等一些效率低的构件也不会优先采用，这些构件混凝土体积占比约18%左右，因此全楼混凝土体积占比约70%部分是不能预制或不适合预制的，这就意味着预制率30%左右是比较适合这个项目的，如果要提高到更高的要求，就要预制一些不太适合预制的PC构件。

（12）综合性人才缺乏

PC设计涵盖全专业全过程，是个整合设计、制作、施工安装的专业，与项目相关的协作单位都与PC设计有关，在目前还没有非常成熟、全面完整的作业指导手册来指导设计。并且长期以来，现浇混凝土结构在我国占据主要地位，结构工程师大多只熟悉现浇混凝土结构的设计方法，对预制混凝土结构的设计方法、特点和构造则比较陌生；而施工现场的工程管理技术人员往往也缺乏预制混凝土结构的施工经验。我国在20世纪80年代到90年代预制混凝土技术产生了一个断代，使得掌握这项技术的机构和人才也产生了断代，且随着抗震要求的不断提高，预制混凝土结构的设计难度也更大了。因此，具备全面综合素质的专业人员的缺乏也是目前客观存在的现实问题。为满足全国装配式建筑发展要求，当前需着力培育具有装配式建筑设计经验的技术人才，包括建筑、结构各专业的专门人才，尤其是能掌握主体与装修一体化设计的综合性人才。

（13）规范理论体系有待进一步完备

图15-1 螺栓连接预制框架柱（室外）

装配式建筑结构体系按材料分有装配式混凝土结构体系、装配式钢结构体系、装配式木结构体系。对于预制装配式混凝土结构体系，在现行规范体系上是以“等同现浇”设计理念为主的，即装配式整体式混凝土结构体系；而全装配混凝土结构体系在规范上还不完备，工程实践上也少，有的话也是以单层建筑为主，有待科研及设计单位进一步研究和实践。对于全装配式混凝土结构体系，有其特定的适用范围和应用优势，可以真正做到现场没有湿作业，实现结构的完全装配化、工业化施工，真正地节约工期，节省造价。美国亚利桑那州凤凰城图书馆（见第6章图6-64），就是绿色、节能的全装配式结构的典范，1992年建成时，引起了极大反响，其竖向构件由预制柱采用螺栓连接装配而成（见图15-1，第6章图6-65），预制框架梁搁置在预制柱扩大的柱头上装配连接而成（见图15-2），楼盖采用预制双T板结构来满足公共建筑大空间的需要（见第5章图5-6），屋盖采用张弦梁体系（见图15-3）。像这样的全装配式结构，在我国还有待进一步完备规范体系，给予其应有的发展空间，发挥其全装配的优势。

(www.daowen.com)

图15-2 柱头扩大的装配梁柱节点

图15-3 张弦梁屋盖体系

（14）隔震、减震优势未能在装配式混凝土结构里发挥

在抗震设防要求高的地区，隔震、减震技术可以大大减少结构的地震响应，使得结构构件内力大为减小，从而减少配筋量、减少钢筋连接接头，更加有利于装配式建筑的实施。在国内隔震、减震技术与装配式结构结合使用，目前基本上还处于空白阶段，加大装配式建筑结构的隔震、减震技术研究和应用力度，具有非常现实的积极意义。将隔震、减震技术和装配式建筑结合使用，在国外已有比较成熟的应用经验，如世界最高的装配式混凝土建筑——日本北浜大厦（图15-4）就采用了相应的技术，北浜大厦平面布置图如图15-5所示，减震耗能装置如图15-6所示，减震耗能装置概念图如图15-7所示，隔震装置示意图如图15-8所示。

图15-4 北浜大厦——最高预制装配建筑

图15-5 北浜大厦平面布置图

图15-6 北浜大厦减震耗能装置

图15-7 北浜大厦减震耗能装置概念图

图15-8 隔震装置示意图

（15）我国地域辽阔，地区差异性大

装配式建筑是高度集成化的有机系统，有其地区适应性。我国的装配式建筑尚处于发展的初级阶段，虽然有着后发优势，但是我们面临着发展适合我国不同地区的装配式建筑的课题，尤其是在不同气候区域装配式外围护系统的课题等。因此充分重视地区差异性，发展和完善适合本地区的装配式建筑体系和系统，有着非常现实和积极的意义。

PC设计容易出现的质量问题、危害、原因和预防处理措施见表15-1。

表15-1 PC设计常见质量问题一览表

（续）

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图15-9 PC墙板顶部凹槽内埋式螺母吊点与吊具干涉

图15-10 叠合层附加抗剪筋