裝配式建筑預制混凝土外掛墻板設計解析

文/李海文 江西中聯建設集團有限公司 江西南昌 330002

裝配式建筑預制混凝土外掛墻板設計解析

文/李海文 江西中聯建設集團有限公司 江西南昌 330002

隨著環境問題與經濟發展的矛盾日益突出，一種新型的建筑形式——裝配式建筑應用而生。裝配式建筑具有建造時間短、受環境影響小、對環境污染小等特點。預制混凝土外掛墻板作為裝配式建筑重要的組成部分，在設計中經常使用，本文簡單概述了裝配式建筑發展歷史和類別，以及外掛墻板設計原則和荷載設計。

裝配式建筑；預制混凝土；外掛墻板設計

裝配式建筑指用預制構件在工地裝配而成的建筑，這種建筑結建造周期短、施工效率高、能降低對環境污染，因此在全世界范圍大面積推廣，早期的裝配式建筑形式比較單一，完全按照工業生產模式施工。隨著建筑行業的快速發展，建筑設計師對裝配式建筑在設計上做了改進，裝配式建筑的樣式更加多樣化。

1、裝配式建筑預制混凝土外掛墻板的類型

如今，裝配式建筑預制混凝土外掛墻板的類型很多元化，根據墻板的自身結構可以分為夾芯保溫墻板和單層混凝土墻板。夾芯保溫墻板一般需要在墻板內添加保溫材料，可以與內保溫、外保溫層以及外裝飾層相結合，組成復合型的保溫外墻板。夾芯保溫墻板主要作用保溫，防止室內冷風進入室內或者防止室內暖氣溢出。夾芯保溫墻板一般比較比較適合嚴寒地區，比如我國的北方城市，南方比較少，但是針對部分嚴寒地區也可以使用，這種保溫材料不需要通電或者其他能源為墻板提供熱能，因此是一種非常安全和環保的材料，它將墻體的裝飾、保溫和防水功能等有效地結合起來。但是夾芯保溫墻板在處理混凝土和連接金屬材料的時候會產生熱橋作用，會影響保溫墻板的性能。因為保溫材料一般都在兩層墻板中間，所以不便更換，這就對保溫材料的保溫性能提出了更高的要求。保溫材料必須具有耐久性，否則如果保溫材料的保溫性能不佳，更換起來十分麻煩。單層混凝土墻板只有一層混凝土墻板，但是墻板本身比較厚，還可以與內保溫、外保溫和外飾面結合。按照連接方式可以分成干式連接和濕式連接。干式連接方式一般需要本層建筑主體結構完工以后，再安裝外掛墻板，它不需要現場澆筑，只要與預埋件、主體結構相連即可。濕式連接指的是裝配式建筑施工時，先安裝外掛墻板，然后對拉結鋼筋和主體結構進行澆筑，使其相連。

2、外掛墻板設計解析

2.1 外掛墻板設計原則

外掛墻板不需要承載主體建筑結構的負荷，只需要承受自身的重量、地震等荷載，為了保證外掛墻板的能夠滿足各種荷載，外掛墻板在設計的時候必須滿足以下要求：第一，在承受最大限值范圍內，外掛墻板的承載力必須滿足裝配式建筑的規范要求。第二，在正常使用的情況下，外掛墻板的平面撓度必須滿足建筑施工要求，外掛墻板的裂縫必須符合施工裂縫的寬度要求；第三，必須要有足夠的承載力和對吸收層變形問題進行協調，便于墻板的連接。

2.2 荷載設計

2.2.1 重力荷載

外掛墻板的重力荷載應該納入墻體自身重量以及攀附于外掛墻體的材料或者結構的總重量。在實際應用過程中，外掛墻板和連接節點通常都不在同一個平面內，而重力荷載會影響連接節點，導致節點位置出現偏離的現象，在設計的時候必須考慮到這種荷載影響。

2.2.2 地震荷載

一般采用等效側立法計算預制外掛墻板的抗地震能力。計算公式如下：qEhpk=βEαmaxGk/A ，其中qEhpk表示垂直于墻板平面的分布水平地震作用標準值；βE表示動力放大系數，一般是5.0；αmax表示水平地震影響系數最大值，Gk表示墻板重力荷載代表值 ，A表示墻板平面面積。

2.2.3 風荷載

按照國家頒布的《國家建筑結構負載規范》GB500009中對外掛墻體的規定，在不考慮局面風荷載體形系數逐漸遞減，在設計和預埋件的時候，要考慮正風壓和負風壓這兩種情況，如果外掛墻板的形心和埋件中心不重合時，還需要考慮風荷載對連接點的影響。

2.2.4 施工荷載

預制混凝土外掛墻板在施工脫模、吊運、運輸、安裝等環節時，也會對構架產生一定的負載，所以在設計的時候也要考慮到這些因素。

3、裝配式建筑混凝土外掛墻板設計具體施工案例

某公寓外圍護體采用150毫米的預制混凝土外掛墻板，需要通過頂部二合一掛件進行安裝。按照《裝配式混凝土結構技術規范》（JCJ—2014）公寓的外掛墻板必須使用支承式外掛墻板，按照非結構構件設計。在設計的時候，還要避開梁塑性鉸也就是梁端600毫米區域內。外掛墻板的兩個承重節點用于安裝在墻板，連接鋼筋錨入疊合板內。混凝土外掛墻板在墻內設置了三道防水板，內側則用22毫米的三元一丙膠條密封，外側用耐候膠增加了30毫米的泡沫。根據裝配式建筑的設計方案，公寓使用長度6680毫米、厚度150毫米的外掛墻板，洞口高度為1500毫米，寬度是900毫米，去掉洞口的面積，外掛墻板的面積為20平方米，墻板總重量為7.512噸，按照地震荷載、風負載的影響，該公寓的外掛墻內8毫米&200毫米的雙向雙層鋼筋，配筋率為0.34%。

4、裝配式混凝土外掛墻體發展方向

隨著中共中央國務院出臺的《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》中就提出，要發展新型建造方式。因此，大力推廣裝配式建筑，減少建筑垃圾污染，提高建筑施工效率和工程質量。并制定裝配式建筑的設計、施工和驗收標準；建立國家級裝配式建筑生產基地，國家加大力度扶持裝配式建筑的發展，計劃用十年時間，裝配式建筑的比例達到新建建筑的30%。2016年9月27日國務院辦公廳發布了發展裝配式建筑的指導意見。將在長三角、珠三角等一些經濟發達的城市，先行試點推廣裝配式建筑。可以預見的是在國家的大力支持下，未來裝配式建筑將會成為我國建筑的主要結構形式。混凝土外掛墻板作為裝配式建筑重要的組成部分，它的應用范圍也會越來越廣，因此研究外掛墻板的設計要點，對未來裝配式建筑發展具有一定的積極意義。

結語：

混凝土外掛墻板構件能夠提高裝配式建筑結構主體的變形能力，而且它施工簡單、而且減低耗能和環境污染，與國家提倡的節約型經濟一脈相承。

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