PCPF部分疊合預制混凝土外墻模板在鋼結(jié)構(gòu)建筑上的應用分析

田宇治 顧林

【摘要】本文結(jié)合實際工程項目，提出一種部分疊合節(jié)點區(qū)現(xiàn)澆的半墻板半模板的圍護體系，將外掛墻板的支座集中荷載轉(zhuǎn)為線荷載傳至主體結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了傳統(tǒng)做法中需要次級結(jié)構(gòu)才能實現(xiàn)的通長橫條窗間墻的建筑立面效果，并從建筑構(gòu)造設計和受力分析驗算兩方面驗證該結(jié)構(gòu)的合理性，提出了一種利用臨時支撐的安裝工藝方法。

【關(guān)鍵詞】鋼框架;外墻模板;部分疊合;橫條窗間墻

鋼結(jié)構(gòu)建筑作為建筑工業(yè)化領域的一個重要組成部分，有著PC裝配式建筑無法具有的一系列優(yōu)勢，比如結(jié)構(gòu)體系成熟，自重輕，抗風抗震性能優(yōu)秀，施工周期短，現(xiàn)場人工成本低，資源可再生利用等等。但也存在一些例如需要增加額外的防火包覆、結(jié)構(gòu)部分隔音較差、層間位移較大影響其它構(gòu)件配合性等等問題，這其中大部分的問題都可以由純鋼結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換為鋼混組合體系實現(xiàn)解決，不再贅述，本文詳細分析的是其中預制裝配式外墻與鋼結(jié)構(gòu)建筑配合性的解決問題。

1.裝配式鋼結(jié)構(gòu)配套外墻分類

《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標準》中相關(guān)外墻章節(jié)，將鋼結(jié)構(gòu)建筑配置的裝配式外墻分為三類[1]：混凝土預制外墻板、拼裝大板和預制條板（夾芯條板），分別代表了三個不同方向：預制構(gòu)件方向、輕質(zhì)單元體方向和條板后處理方向，其中參考《裝配式預制混凝土技術(shù)規(guī)程》[2]的混凝土預制外墻板由于規(guī)范指向明確、受力模式清晰，且可以同時增加建筑預制率和裝配率得分，成為預制鋼結(jié)構(gòu)建筑在外墻方向的一個重要的分支。

2.PC外掛墻板常用分類及掛裝點形式介紹[3]

常用的混凝土預制外墻板有以下幾種受力模式：

跨層安裝三種模式（圖1），四點支撐體系，底部均為固定支座，頂部由左至右分別為平移式、滑動式和旋轉(zhuǎn)式。

同層安裝的橫向條板兩種模式（圖2），四點支撐體系，頂部為固定支座，底部由左至右為滑動式和平移式。

3.掛裝點受力分析

跨層安裝的支撐點位布置比較合理，整體板下支座承重，混凝土板自身受壓區(qū)域較大，能夠比較有效地利用混凝土板本身的抗壓抗彎能力。同層安裝的橫向條板，上支座承重，中心區(qū)域的混凝土受拉，本身受力較跨層安裝略差，當結(jié)構(gòu)能夠提供的上下支點位置不合理的情況下，尤其是碰到鋼梁高度很小的實際情況，上下掛點距離過近，板處于懸挑受力狀態(tài)的區(qū)域過大，最不利的情況是板本身還需要承受其他構(gòu)件如窗、欄桿等的荷載，此時板體變形過大，節(jié)點區(qū)域受荷相對不合理。

4.解決思路及方法

4.1傳統(tǒng)解決辦法的兩個思路

（1）增加板厚及配筋，以板自身剛度抵抗附加荷載及扭矩。

（2）在鋼梁上增加局部架高牛腿，拉開預制混凝土板的掛接點距離。

但此兩種方法均會較大的增加造價，方案1增加預制混凝土用量，且由于重量增加會相應的增加主體用鋼量;方案2的鋼牛腿同樣會增加主體用鋼量，且增加了大量的現(xiàn)場焊接工作。

考慮到傳統(tǒng)預制混凝土建筑在外墻上曾經(jīng)使用的一些連接方法[4]，我們在此處提出一種解決方向，將單純的應用于鋼結(jié)構(gòu)建筑的混凝土外掛墻板轉(zhuǎn)變?yōu)榘雺Π灏肽０宓囊环N圍護體系，將外掛墻板的支座集中荷載轉(zhuǎn)為線荷載傳至主體結(jié)構(gòu)，從而簡單實現(xiàn)了通長橫條窗間墻的效果，繞過了支座區(qū)的受力不合理情況，且節(jié)省了樓板翻邊的側(cè)邊模，一舉數(shù)得。

圖3為典型的部分疊合預制混凝土外墻模板節(jié)點詳圖（下文簡稱PCPF板）。

4.2 PCPF板的特點

（1）起承重作用的下掛裝點僅在安裝階段起主要作用，上掛裝點為斜向撐桿臨時支撐，待現(xiàn)澆部分起作用后即可拆除。

（2）層間樓板位置表面拉毛并預留雙排胡子筋，筋直徑應由計算確定，并不宜小于板內(nèi)配筋直徑。

（3）PCPF板頂及板底可局部加厚或翻邊附加預埋鋼副框以連接其他附屬構(gòu)件。

（4）翻邊形成的內(nèi)側(cè)空間可作為內(nèi)保溫空間使用。

5.危險截面相關(guān)計算

由于PCPF板的典型截面高度及寬度均不宜超過傳統(tǒng)PC板，所以我們對于板本身不做額外計算。僅校核后澆部分的危險截面，相關(guān)項目及結(jié)果如下：

5.1按照單向板截面驗算

C30混凝土，危險截面尺寸按120mm高通長考慮。彎矩設計值1.7KN.m，剪力設計值6KN.

5.2驗算截面

V=6KN<βh f t Bh0 =100.1KN，通過。

5.3正截面受彎承載力及配置鋼筋驗算

（1）按單筋計算as下=20mm，相對受壓區(qū)高度ξ= x/h0=0.012<ξb=0.518;

（2）下部縱筋As=48mm2，ρ=0.04%<ρmin=0.20%，按構(gòu)造配筋As=240mm2;

（3）下部縱筋實配E8@200 As=251mm2，通過。

5.4混凝土裂縫驗算

（1）受拉鋼筋應力σsk= MK/（0.87h0As）=34.3N/mm2

（2）裂紋寬度Wmax=0.007mm

部分基礎參數(shù)計算過程不做詳細介紹，由上可知，相對計算余量較大，截面安全。

6.相關(guān)安裝工藝過程[5]

6.1施工框架梁，預做外伸鋼牛腿（僅當需要PCPF板遠離結(jié)構(gòu)時需要）（圖4）。

6.2安裝預制樓板，其中疊合樓板需要預置連接撐桿用套筒，鋼筋桁架樓承板需要留后澆帶并預留預埋件（圖5）。

6.3吊裝PCPF板，將板內(nèi)預埋擱置在牛腿上調(diào)整到位并焊接固定。

6.4使用斜撐桿臨時支撐，安裝后澆帶底模板并綁扎鋼筋（圖6）。

6.5將預留胡子筋與翻邊鋼筋綁扎并澆筑成整體，并在后澆帶達到預定強度時拆除斜撐桿（圖7）。

6.6安裝其他附屬構(gòu)件如窗、包覆板、內(nèi)保溫等（圖8）。

7.可能存在的問題分析

7.1臨時支撐構(gòu)件，包括承重件及斜撐桿均應有可調(diào)措施。

7.2當由于施工順序的問題導致斜撐桿在使用鋼筋桁架樓承板作為樓板時可能存在不能支撐至樓板的情況，需要附加臨時支撐構(gòu)件。

7.3二次澆筑時需處理PCPF板背后的拉毛面以免發(fā)生裂紋，此條在應用于女兒墻板時尤其重要。

7.4應注意澆筑時可能會發(fā)生的漲模位移。

參考文獻

[1]郭學明.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑的設計、制作與施工[M].北京，機械工業(yè)出版社，2017.1

[2]顧林.一種PCF局部疊合窗間墻構(gòu)造的施工方法[P].201910486068.8

[3]GBT51232-2016《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標準》[S]

[4]JGJ1-2014《裝配式預制混凝土技術(shù)規(guī)程》[S]

[5]16G333 16J110-2：《預制混凝土外墻掛板》[S]

（作者單位： 浙江綠筑集成科技有限公司）

【中圖分類號】TU755.21

【文獻標識碼】A

【文章編號】1671-3362（2020）06-0060-03