裝配式建筑預(yù)制混凝土外掛墻板設(shè)計(jì)解析

文/李海文 江西中聯(lián)建設(shè)集團(tuán)有限公司 江西南昌 330002

裝配式建筑預(yù)制混凝土外掛墻板設(shè)計(jì)解析

文/李海文 江西中聯(lián)建設(shè)集團(tuán)有限公司 江西南昌 330002

隨著環(huán)境問(wèn)題與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾日益突出，一種新型的建筑形式——裝配式建筑應(yīng)用而生。裝配式建筑具有建造時(shí)間短、受環(huán)境影響小、對(duì)環(huán)境污染小等特點(diǎn)。預(yù)制混凝土外掛墻板作為裝配式建筑重要的組成部分，在設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用，本文簡(jiǎn)單概述了裝配式建筑發(fā)展歷史和類別，以及外掛墻板設(shè)計(jì)原則和荷載設(shè)計(jì)。

裝配式建筑；預(yù)制混凝土；外掛墻板設(shè)計(jì)

裝配式建筑指用預(yù)制構(gòu)件在工地裝配而成的建筑，這種建筑結(jié)建造周期短、施工效率高、能降低對(duì)環(huán)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(yè)生產(chǎn)模式施工。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)師對(duì)裝配式建筑在設(shè)計(jì)上做了改進(jìn)，裝配式建筑的樣式更加多樣化。

1、裝配式建筑預(yù)制混凝土外掛墻板的類型

如今，裝配式建筑預(yù)制混凝土外掛墻板的類型很多元化，根據(jù)墻板的自身結(jié)構(gòu)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(nèi)添加保溫材料，可以與內(nèi)保溫、外保溫層以及外裝飾層相結(jié)合，組成復(fù)合型的保溫外墻板。夾芯保溫墻板主要作用保溫，防止室內(nèi)冷風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)或者防止室內(nèi)暖氣溢出。夾芯保溫墻板一般比較比較適合嚴(yán)寒地區(qū)，比如我國(guó)的北方城市，南方比較少，但是針對(duì)部分嚴(yán)寒地區(qū)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(huán)保的材料，它將墻體的裝飾、保溫和防水功能等有效地結(jié)合起來(lái)。但是夾芯保溫墻板在處理混凝土和連接金屬材料的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生熱橋作用，會(huì)影響保溫墻板的性能。因?yàn)楸夭牧弦话愣荚趦蓪訅Π逯虚g，所以不便更換，這就對(duì)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(lái)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(nèi)保溫、外保溫和外飾面結(jié)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(jié)構(gòu)完工以后，再安裝外掛墻板，它不需要現(xiàn)場(chǎng)澆筑，只要與預(yù)埋件、主體結(jié)構(gòu)相連即可。濕式連接指的是裝配式建筑施工時(shí)，先安裝外掛墻板，然后對(duì)拉結(jié)鋼筋和主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑，使其相連。

2、外掛墻板設(shè)計(jì)解析

2.1 外掛墻板設(shè)計(jì)原則

外掛墻板不需要承載主體建筑結(jié)構(gòu)的負(fù)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(shè)計(jì)的時(shí)候必須滿足以下要求：第一，在承受最大限值范圍內(nèi)，外掛墻板的承載力必須滿足裝配式建筑的規(guī)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(duì)吸收層變形問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)，便于墻板的連接。

2.2 荷載設(shè)計(jì)

2.2.1 重力荷載

外掛墻板的重力荷載應(yīng)該納入墻體自身重量以及攀附于外掛墻體的材料或者結(jié)構(gòu)的總重量。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，外掛墻板和連接節(jié)點(diǎn)通常都不在同一個(gè)平面內(nèi)，而重力荷載會(huì)影響連接節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)位置出現(xiàn)偏離的現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)的時(shí)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(cè)立法計(jì)算預(yù)制外掛墻板的抗地震能力。計(jì)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(biāo)準(zhǔn)值；βE表示動(dòng)力放大系數(shù)，一般是5.0；αmax表示水平地震影響系數(shù)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(fēng)荷載

按照國(guó)家頒布的《國(guó)家建筑結(jié)構(gòu)負(fù)載規(guī)范》GB500009中對(duì)外掛墻體的規(guī)定，在不考慮局面風(fēng)荷載體形系數(shù)逐漸遞減，在設(shè)計(jì)和預(yù)埋件的時(shí)候，要考慮正風(fēng)壓和負(fù)風(fēng)壓這兩種情況，如果外掛墻板的形心和埋件中心不重合時(shí)，還需要考慮風(fēng)荷載對(duì)連接點(diǎn)的影響。

2.2.4 施工荷載

預(yù)制混凝土外掛墻板在施工脫模、吊運(yùn)、運(yùn)輸、安裝等環(huán)節(jié)時(shí)，也會(huì)對(duì)構(gòu)架產(chǎn)生一定的負(fù)載，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候也要考慮到這些因素。

3、裝配式建筑混凝土外掛墻板設(shè)計(jì)具體施工案例

某公寓外圍護(hù)體采用150毫米的預(yù)制混凝土外掛墻板，需要通過(guò)頂部二合一掛件進(jìn)行安裝。按照《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)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(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，還要避開梁塑性鉸也就是梁端600毫米區(qū)域內(nèi)。外掛墻板的兩個(gè)承重節(jié)點(diǎn)用于安裝在墻板，連接鋼筋錨入疊合板內(nèi)?；炷镣鈷靿Π逶趬?nèi)設(shè)置了三道防水板，內(nèi)側(cè)則用22毫米的三元一丙膠條密封，外側(cè)用耐候膠增加了30毫米的泡沫。根據(jù)裝配式建筑的設(shè)計(jì)方案，公寓使用長(zhǎng)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(fēng)負(fù)載的影響，該公寓的外掛墻內(nèi)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(fā)展方向

隨著中共中央國(guó)務(wù)院出臺(tái)的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》中就提出，要發(fā)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(zhì)量。并制定裝配式建筑的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；建立國(guó)家級(jí)裝配式建筑生產(chǎn)基地，國(guó)家加大力度扶持裝配式建筑的發(fā)展，計(jì)劃用十年時(shí)間，裝配式建筑的比例達(dá)到新建建筑的30%。2016年9月27日國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布了發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)。將在長(zhǎng)三角、珠三角等一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市，先行試點(diǎn)推廣裝配式建筑。可以預(yù)見(jiàn)的是在國(guó)家的大力支持下，未來(lái)裝配式建筑將會(huì)成為我國(guó)建筑的主要結(jié)構(gòu)形式?；炷镣鈷靿Π遄鳛檠b配式建筑重要的組成部分，它的應(yīng)用范圍也會(huì)越來(lái)越廣，因此研究外掛墻板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對(duì)未來(lái)裝配式建筑發(fā)展具有一定的積極意義。

結(jié)語(yǔ)：

混凝土外掛墻板構(gòu)件能夠提高裝配式建筑結(jié)構(gòu)主體的變形能力，而且它施工簡(jiǎn)單、而且減低耗能和環(huán)境污染，與國(guó)家提倡的節(jié)約型經(jīng)濟(jì)一脈相承。

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