裝配式建筑預制混凝土外墻的結構設計分析

馮穎彥

（鄭州市建筑設計院， 河南 鄭州 450052）

由于我國在房屋建筑中所消耗的能源不斷增加，對周圍生態環境的污染現象也越發嚴重，裝配式建筑就是在這種情況下應運而生，其不僅能夠提升建筑的實際質量與安全，也能夠在縮短施工周期的同時，降低對周圍生態環境所造成的污染。在裝配式建筑中預制混凝土外墻是較為關鍵的一部分，也被人們稱之為PC掛板，其對于整個建筑的美觀、質量、節能等多方面都可以起到一定的影響作用，因此，一定要針對裝配式建筑中預制混凝土外墻結構的相關設計展開詳細分析，從而確保其能夠符合我國可持續性發展的相關要求。

1 裝配式建筑預制混凝土外墻的類型

1.1 預制混凝土外墻的類型

在連接預制混凝土的外墻時主要有兩種方法，分別是干式連接與濕式連接。在這其中干式連接主要指的就是當建筑的主體結構裝配之后，再將預制混凝土外墻吊裝其中，這種連接方法不用現澆，只需要將預埋件連接到建筑的主體結構中就可以，而濕式連接主要指的就是先將預制混凝土外墻吊裝上，再利用拉結鋼筋使其與建筑的主體結構現澆。根據預制混凝土外墻自身的結構可以將其劃分為兩種，一種是單層的混凝土墻板，這種墻板自身較厚，可以將其與內、外保溫層相互結合，另一種是夾芯的保溫墻板，這種墻板主要指的是把保溫材料安置在墻體中心的位置，屬于組成型的外墻板，而且這種墻板會更加適用于較為寒冷的地區，自身在安全方面的性能較高，可以將其與整個墻體防水、保溫相互結合，但因為這種墻板的位置在兩層墻板之中，非常不利于隨時更換，所以在其中的保溫材料通常都有著較強的耐久性能[1]，另外在應用夾芯的保溫墻板時，一定要及時解決混凝土肋與金屬連接部件之間所形成的熱橋效應。

2 裝配式建筑預制混凝土外墻的結構設計分析

在設計裝配式建筑時，為了能夠在真實意義上實現工業化建筑，大多數預制混凝土外墻都是由模具統一生產的標準件，但這樣就會導致其外觀的立面靈活與自由度較大，而且因為裝配式建筑的立面不合適做出尺度太大的收進與挑出，還需要根據標準與序列的相關原則，因此，就可以根據以下幾方面對預制混凝土外墻展開多樣化的結構設計[2]。

2.1 預制混凝土外墻的規格設計

采用干式連接方法的預制混凝土外墻，可以根據實際功能將其分成圍護板與裝飾板這兩種系統，而圍護板可以根據裝配式建筑在立面中的主要特征分成三個體系，分別是橫條版、豎條板與整間板，在設計體系各不相同的外墻規格時也有著各不相同的要求，如以下表1所示：

表1：不同外墻規格的設計參數

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在裝配式建筑的設計中立面以橫向的方式作為主時，就可以應用橫條板作為在樓層之中劃分成許多墻板的預制件；以豎向的方式作為主時，就可以應用豎條板作為開間中所有樓層墻板的預制件；還可以從墻板和窗洞之間的關聯來展開劃分，在外墻板中采取預留窗洞的方法時，就可以應用整間板作為所有開間的標準外墻板；當外墻板和窗洞之間處于分開狀態時，就可以采用橫向或是豎向的窗臺板當做標準外墻板。

2.2 預制混凝土外墻的材質設計

通過預制混凝土外墻的材質處理外觀的方法非常多，但主要可以將其分為兩種，一種是直接采用預制混凝土板來呈現混凝土獨有的特點，另一種是直接涂刷顏料或與其他材料結合。第一種方法主要就是把混凝土材料自身的顏色以及生產模具所留下的紋路當做立面外觀，可以為人們帶來最為淳樸的自然感受。因為混凝土這種材料自身就具備一定的表現力，所以在處理混凝土的材料時所使用的手法有所不同時，最終所呈現在人們眼前的立面效果也會有所不同。例如：在北京市某區中一裝配式建筑，所采用的就是預制混凝土的外墻掛板，呈現出來的外形主要是由橫向與豎向的窗間板與立柱所形成，完全呈現出混凝土這種材料獨有的特點。第二種方法主要就是在生產預制混凝土外墻時，在其表面上粘貼石材與瓷磚等裝飾材料，或者是在預制混凝土板上涂抹彩色的顏料，也可以在制作混凝土板時填入顏料變成彩色混凝土板，這些都可以呈現出較為充實的立面效果。例如：在上海某裝配式建筑的工程項目中，就采取了現澆框架的剪力墻結構，并在外墻板中加入了其他材料，如顏料與瓷磚等加以復合，從而大幅度增添了整棟建筑的表現力[3]。

2.3 預制混凝土外墻的組合設計

通常在設計預制混凝土外墻的組合方法時，都會選擇同一性或是復合性這兩種重復方法。同一性主要是由標準的外墻掛件所組成較為簡潔的立面效果，通過標準外墻板的材質與色彩，根據疊加或是錯動的形式所組成各不相同的外形，這種組成方法較為簡單，但卻存在一定的限制性。而復合性則是由幾個材質、尺寸各不相同的標準外墻掛件，通過有所規律或是無規律的組成，所形成的立面外形。

3 結束語

綜上所述，如今我國在裝配式建筑中設計預制混凝土的外墻結構時，會因為目前的施工工藝與施工設備等因素有所限制，而且PC掛板在耐久、防水與保溫等多方面問題也是解決難點。由于我國在建筑方面的發展一直處于不斷加速的狀態，而在發展的過程中具體應該怎樣處理裝配式建筑中，預制混凝土外墻在限制性、靈活性、多樣化、標準化之間所產生的矛盾，就會成為建筑行業在發展過程中需要共同處理與討論的重點。