裝配式預制墻體構造與設計方法研究

俞麗陽

摘要：隨著社會的發展，我國的裝配式建筑的發展也有了進展。目前采用不同材料及構造工藝的裝配式預制墻板層出不窮，然而相較于傳統砌筑墻，具有更高強度與剛度的預制墻板對主體結構的受力影響，特別是地震作用下二者相互作用的影響，截至目前仍未定論。針對目前常用裝配式預制墻板與主體結構的連接構造，結合既有墻板承載力及墻板與主體結構相互作用影響的研究，探討了裝配式預制墻板的設計方法。結果表明，裝配式預制墻板的設計模式主要可歸納為：①完全避免墻板與主體結構相互作用;②完全考慮墻板參與結構抗震的貢獻;③只考慮罕遇地震作用下墻板對結構的抗側力貢獻。在墻板與主體結構間采用柔性連接，一方面可滿足中震以下工況中墻板與結構的協同變形，另一方面若設計參數選取得當在大震下墻板將以對角斜撐的受力模式增加結構整體的側向剛度及抗震耗能性能，滿足我國抗震規范的三水準設防要求，是推薦的設計方案。

關鍵詞：裝配式預制墻體;構造;設計方法

引言

外墻墻體是裝配式建筑的主要組成部分，直接與外部環境接觸，常常要承受多種荷載、收縮變形乃至凍融循環的耦合作用，其不僅要滿足一定的強度要求，且還需具有保溫隔熱、隔聲和防水等功能。當墻體處于承重結構體系中時，墻體還會承受其頂部樓板或屋頂傳遞下來的荷載、墻體自重、風荷載、甚至地震荷載等的作用，因此外墻板的構造及材料性能對建筑能耗、室內舒適性和建筑質量都有著重要的影響。本文通過對裝配式建筑預制外墻墻體研究現狀的分析，并結合預制外墻墻體的相關規程和標準，著重探討了裝配式建筑外墻墻體的技術性能、墻體及墻材性能改性，以及實際應用中存在的問題，旨在對我國裝配式建筑預制外墻墻體的生產制造和推廣應用提供技術借鑒。

1施工方法

準備工作→測量放線→校正墻體豎向鋼筋→封堵墻外側縫及坐漿分倉→吊裝預制墻板→安裝臨時固定支撐→預制墻板精確調節→檢查驗收

1.1準備工作

1.1.1材料準備

預制墻板支撐體系：預制墻板斜支撐結構由支撐桿與U形卡座組成。調平套筒：采用M20螺栓;5mm厚定位鋼板：用于墻體豎向連接鋼筋定位;定位鋼板加工圖。

1.1.2預制墻體存放

1）預制墻體存放時采用定型存放架，每個樓設一個墻體構件存放架，采用方鋼管組裝，周邊設置防護欄桿。2）預制外墻板插放時，在200厚內承重墻下墊一根100*100mm的方木，以防對保溫板及外葉板造成損壞。3）存放架搭設要求a.存放板架子立柱為150*150*8mm方鋼管，高2.52m，底座為12mm厚鋼板牛腿與立柱焊接，焊縫等級為二級;b.立柱上下各一道水平方鋼管，水平方鋼管為120*120*8mm，長度為4m，上面留孔，孔內徑52mm，間距140mm;c.立柱與水平方鋼管現場組裝，立柱底部做500*500*500mm混凝土基礎，基礎埋入地面以下。

1.2測量放線

根據施工圖紙在樓板上彈出墻體控制線，包括：墻體左右位置線、內外墻邊線，門窗洞口邊線（砼樓板上），墻體50cm水平位置控制線（砼樓板上），作業層50cm標高控制線（豎向鋼筋上）;墻體邊線彈完后，在墻體位置標注出墻體型號;預制墻體與樓板有20mm灌漿層，在預先埋設的螺栓套筒上擰上螺栓，用水準儀將螺母頂調節至墻體底部設計標高處，標高調節誤差不超過3mm。

1.3校正豎向鋼筋

1.3.1吊裝前預留鋼筋校正

用按照墻體1：1比例制作的定位鋼板調整豎向鋼筋位置，將定位鋼板套入插筋，根據定位鋼板采用圓鋼管對鋼筋位置進行精確調整;以鋼板邊線與控制線對齊為準即可。

1.3.2現澆層與預制層轉換位置豎向鋼筋控制

轉換層時，下部現澆墻體鋼筋做收頭處理，需根據預制墻體預埋套筒位置重新插筋;連接鋼筋構造：端部一側貼焊5d（兩面焊），連接鋼筋具體位置詳見施工圖紙，長度詳見設計圖紙：1）轉換層插筋固定措施在轉換層預留鋼筋的埋入長度部分加設兩道水平梯子筋，水平梯子筋與墻體豎向梯子筋及墻體水平筋用綁扎絲綁扎牢固，其中第二道水平梯子筋待墻體合模后，根據控制線精確綁扎。2）連接鋼筋位置校正。

2裝配式預制墻體承載性能設計方法

從前述裝配式預制墻板的構造方式來看，其技術關注點往往集中在墻板建筑功能，及墻板自身以吊裝安全性與安裝靜定性為度量的承載性能，而預制墻板對主體結構的影響研究較少。以下針對預制墻板自身承載性能及預制墻板對主體結構影響2方面的研究現狀，對墻板設計方法進行討論。

2.1墻體自身承載性能

利用數值方法對采用斜插筋對拉的混凝土夾芯板面外抗彎性能進行了分析，結果表明混凝土夾芯板撓曲剛度的重要影響因素為：①對拉鋼筋彈性模量;②斜插筋的構造方式。對斜插筋對拉的混凝土夾芯板在地震作用下的抗側力性能進行了試驗研究，結果表明墻葉配筋網格尺寸相同的情況下，配筋率越大或墻葉配筋率相同但鋼筋網格更密的墻體抗側整體性更好。對裝配式混凝土預制外圍護墻在風荷載與溫度荷載下，墻底水平拼縫的形成機理進行了數值分析。結果表明，溫度荷載對裝配式外墻的裂縫發展起著決定性作用，建議設置踢腳線以解決溫差引發的預制墻體底部滲水裂縫。對ALC墻板的面外抗彎性能進行了試驗研究，結果表明配筋率相同時，配筋根數增加有利于限制裂縫的寬度，配筋根數少時ALC與鋼筋粘結握裹能力較差，易出現粘結滑移。對一批鋼筋泡沫混凝土夾芯復合墻板進行了抗彎、抗剪性能試驗，結果表明夾芯板材料類型、混凝土強度、墻板厚等因素對復合墻板的彎剪性能影響顯著。從上述研究可知，增大預制墻板承載力及整體性的關鍵因素主要包括：①選擇合適的內外葉墻拉結構造及提高拉結件的剛度;②提高墻葉配筋率及適度減少鋼筋網尺寸;③增大墻板厚度、墻板材料強度、芯材強度。

2.2墻體對主體結構承載性能的影響

在裝配式建筑大力發展潮流的最初幾年，由于“等同現澆”設計理念的不斷宣貫，在設計與施工為主導的裝配式市場格局下，以設計人員為主的大量裝配式從業者常將“等同現澆”理念狹隘地采納于建筑功能設計及結構構造設計的各方各面，在少考慮甚至是不考慮構件生產及施工安裝便利性的基礎上，發展出了一系列硬搬現澆結構設計理論的裝配式建筑設計構造方法，認為如此即可保障結構的各項性能。隨著行業對裝配式建筑力學性能認知的不斷加深，目前關于裝配式設計方法的研究也逐漸轉移至對裝配式特有力學性能的探討中。對采用預制條板填充的鋼筋混凝土框架抗震性能進了試驗研究，條形預制板間、墻板與主體框架間采用植筋或預埋件連接。結果表明，采用植筋連接的條形墻板在結構側向變形較大時能適應主體框架的變形，對主體框架最終破壞形態影響不大，但在較小側移時結構剛度提高較大。

結語

隨著我國建筑工業化進程的不斷推進，建筑節能已經成為一個熱點領域。現階段我國外墻墻材的設計和研究仍大量借用規范公式，套用現有的計算模型，不同類型的墻體結構也沒有明確的分類。對此，筆者對裝配式建筑外墻墻體的深入研究提出以下幾點建議：（1）完善對新型材料的預制外墻相關承載能力以及熱工性能參數的相關規范，以明確構件生產中不同材料墻體的基本性能參數，有利于大力推廣預制裝配式墻材。（2）關于預制砌體結構墻片的研究較少，現階段對不同類型的砌體墻片研究仍采用砌體結構規范中的計算模型，應考慮機械化生產的優勢和條件，有針對性地對預制砌體墻片結構、梁柱等的吊裝方式、自動化砌筑工藝進行完善。

參考文獻

[1]裝配式混凝土結構技術規程JGJ1-2014

[2]裝配式混凝土結構工程施工與質量驗收規程DB11/T1030-2013