裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

陳仁勇

【摘要】隨著近些年來(lái)建筑行業(yè)不斷發(fā)展，建筑工程規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)于建設(shè)精度的要求也向著越來(lái)越高的方向發(fā)展。這也使得建筑工程在建設(shè)的過(guò)程之中所耗費(fèi)的能源越來(lái)越多，而且很多建筑機(jī)構(gòu)在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行建設(shè)時(shí)，往往不注意衛(wèi)生的控制以及其他方面的問(wèn)題，這也為建筑工地周圍的環(huán)境帶來(lái)了非常大的威脅，甚至?xí)绊懙骄用竦娜粘Ｉ詈推鹁?。而裝配式建筑非常良好的解決了這一問(wèn)題，在建設(shè)的過(guò)程之中會(huì)產(chǎn)生比普通建筑建設(shè)更少的污染物，而且總體耗費(fèi)的能源更低。但是目前我國(guó)裝配式建筑的發(fā)展仍舊處于起步階段，比如在混凝土外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還存在著一些問(wèn)題，所以本文針對(duì)裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中存在的問(wèn)題，進(jìn)行了一定的研究分析。這樣可以為裝配式建筑的發(fā)展做出一定的參考和貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】裝配式建筑;預(yù)制混凝土;外墻;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

裝配式結(jié)構(gòu)興起于歐美，近幾年，通過(guò)引入加拿大等國(guó)家的技術(shù)，通過(guò)本土化消化改良，在低層住宅領(lǐng)域也取得了優(yōu)異成績(jī)。相對(duì)于前兩者，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)由于其穩(wěn)定性、耐火性、持久性等特點(diǎn)，在高層住宅領(lǐng)域獲得國(guó)家的大力推廣并且已經(jīng)取得了長(zhǎng)足發(fā)展;與此同時(shí)，在近幾年的實(shí)踐和探索中，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)也暴露出許多技術(shù)和施工層次的問(wèn)題，這些問(wèn)題一定程度上制約了其發(fā)展速度和規(guī)模。

1、裝配式建筑概述

裝配式建筑從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，就是將傳統(tǒng)的建筑工程進(jìn)行一定的模塊分割，而后將特定的模塊在工廠之中直接生產(chǎn)出來(lái)，運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行組裝，這在一定程度上降低了建筑施工過(guò)程之中所帶來(lái)的污染以及對(duì)施工場(chǎng)地的影響。另外由于局部的構(gòu)建，直接進(jìn)行模式化的生產(chǎn)，也可以在源頭上節(jié)約能源。這是當(dāng)下建筑工程發(fā)展的一大趨勢(shì)。在裝配式建筑的建設(shè)過(guò)程之中，最為主要采取的建筑模式就是內(nèi)澆外掛體系。具體來(lái)說(shuō)就是建筑的內(nèi)部采用澆筑的模式進(jìn)行構(gòu)建，外部則進(jìn)行直接的掛件組裝。而在這其中非常重要的一個(gè)部分就是外部的混凝土外墻。預(yù)制的混凝土外墻對(duì)建筑整體的質(zhì)量具有非常重要的影響作用?；炷镣鈮υ谕獠康难b配形式有兩種，分別是懸掛式和側(cè)簾式，需要根據(jù)建筑本身不同的情況進(jìn)行選擇，另外兩種方式在預(yù)防地震級(jí)數(shù)以及其他方面的強(qiáng)度都有所不同。

2、裝配式預(yù)制混凝土外墻結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)

2.1有利于工程建設(shè)效率、提升外墻質(zhì)量

由于預(yù)制外墻是在工廠構(gòu)建的，安裝速度更快，因此只需將預(yù)制構(gòu)件安裝到外墻的預(yù)制位置即可，無(wú)需執(zhí)行更復(fù)雜的操作。

2.2有利于節(jié)能降耗目標(biāo)落實(shí)

傳統(tǒng)的建筑工程在進(jìn)行建設(shè)的過(guò)程之中，建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)往往會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，有的時(shí)候還會(huì)影響到周圍居民的人身健康。所以裝配式建筑在建設(shè)的過(guò)程之中，可以較為良好的解決這一問(wèn)題，比如裝配式建筑由于是在工廠之中進(jìn)行局部構(gòu)建的生產(chǎn)，所以可以使用更為多元化的原料，降低能源的利用和消耗。另外由于在施工現(xiàn)場(chǎng)，往往只需要對(duì)相應(yīng)零部件進(jìn)行整裝與傳統(tǒng)的建筑建設(shè)不同，所以產(chǎn)生的污染也較低。不過(guò)未來(lái)在裝配式建筑建設(shè)的技術(shù)提升上還需要不斷進(jìn)行改進(jìn)，比如對(duì)相應(yīng)原料的使用相應(yīng)技術(shù)的更新等，要不斷向著節(jié)能降耗的目標(biāo)進(jìn)行落實(shí)。

2.3有利于降低勞動(dòng)成本

工廠為實(shí)施構(gòu)件加工和生產(chǎn)提供了出色的外部產(chǎn)品加工支持。這消除了許多手動(dòng)投資，降低了人工和人工成本，并對(duì)整個(gè)建筑的施工成本控制產(chǎn)生了積極影響。由于預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量具有一定的保護(hù)期，可以直接安裝在外墻上，因此可以在確保施工質(zhì)量的同時(shí)降低外墻工作量的這部分成本。

3、裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

3.1點(diǎn)支承連接外墻

外墻板與主體結(jié)構(gòu)采用點(diǎn)支承連接時(shí)，可分為平移式外墻板和旋轉(zhuǎn)式外墻板兩種形式。一般情況下，外墻板與主體結(jié)構(gòu)的連接設(shè)置為4個(gè)支承點(diǎn)：當(dāng)下部?jī)蓚€(gè)為承重節(jié)點(diǎn)時(shí)，上部?jī)蓚€(gè)為非承重節(jié)點(diǎn);相反，當(dāng)上部?jī)蓚€(gè)為承重節(jié)點(diǎn)時(shí)，下部?jī)蓚€(gè)為非承重節(jié)點(diǎn)。外墻板連接節(jié)點(diǎn)不僅要有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證墻板與主體結(jié)構(gòu)的可靠連接，還要避免主體結(jié)構(gòu)位移受到約束，形成反作用力作用于墻板。外墻主體結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下會(huì)發(fā)生層間位移，或由于溫度作用產(chǎn)生變形，如果墻板的每個(gè)連接節(jié)點(diǎn)都固接在外墻主體結(jié)構(gòu)上，主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)層間位移時(shí)，墻板就會(huì)隨之外墻沿板平面內(nèi)扭曲，產(chǎn)生較大內(nèi)力。為了避免這種情況，連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)具有相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)的可“移動(dòng)”性，能夠自由的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。由此避免了主體結(jié)構(gòu)變形作用施加給墻板的作用力，也避免了墻板對(duì)主體結(jié)構(gòu)的反向約束作用。外墻板的連接節(jié)點(diǎn)分為固定支座和活動(dòng)支座，固定支座的螺栓需要擰緊，但如果活動(dòng)支座的螺栓也擰緊的話，就會(huì)影響節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)，形成剛性約束，所以設(shè)計(jì)應(yīng)給出活動(dòng)節(jié)點(diǎn)螺栓扭矩及預(yù)緊力的具體要求。

3.2預(yù)制混凝土外墻的規(guī)格設(shè)計(jì)

根據(jù)相應(yīng)混凝土外墻在裝配式建筑的建設(shè)過(guò)程之中的作用，可以進(jìn)行兩大分類。分別可以分為圍護(hù)板混凝土外墻和裝飾板混凝土外墻。具體來(lái)說(shuō)，圍護(hù)板混凝土外墻的作用就是在建設(shè)的過(guò)程之中對(duì)建筑整體內(nèi)部的澆筑，部分起到維護(hù)的作用，也就是混凝土外墻的核心作用。而裝飾板主要是對(duì)內(nèi)部的圍護(hù)外墻板起到裝飾的作用，也是為了建筑整體的形狀和美觀性，兩者由于作用不同，所以在具體生產(chǎn)過(guò)程之中所使用的原料和技術(shù)也各不相同。另外對(duì)預(yù)制混凝土外墻進(jìn)行規(guī)格設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，還需要考慮建筑本身的設(shè)計(jì)特性，比如在裝配式建筑中，以橫向的力為主要受力時(shí)，往往就需要以橫條板作為主要的預(yù)制件，以豎向的外墻力為主要受力時(shí)，則需要采用豎條板作為主要的預(yù)制件。另外在預(yù)制的過(guò)程之中，還需要考慮到墻板和沖力之間的關(guān)系，對(duì)整個(gè)建筑所有的窗洞設(shè)計(jì)都需要進(jìn)行細(xì)致的把控，而后體現(xiàn)到混凝土外墻的規(guī)格設(shè)計(jì)之中。這樣才能在后期的裝配過(guò)程之中，使得相應(yīng)地混凝土外墻與內(nèi)部已經(jīng)完成的澆筑結(jié)構(gòu)能夠完全適配。

3.3防水接縫設(shè)計(jì)

首先，密封性材料設(shè)計(jì)。此種材料接縫防水使用效果較為理想，應(yīng)用沒(méi)有過(guò)多限制，但在安裝方面有較高要求，強(qiáng)調(diào)墻體需要保持干燥狀態(tài)，且要保證安裝溫度可以保持在5～40℃之間，以便保證材料防水效果;其次，排水接縫設(shè)計(jì)。此種接縫較為特殊，是以墻板邊緣形狀為依據(jù)，帶有密封功能的接縫，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)雨水侵蝕的有效阻隔，其安裝不會(huì)受到氣候過(guò)大影響，設(shè)計(jì)人員需要按照結(jié)構(gòu)邊緣具體情況，展開(kāi)凸起排水接縫設(shè)置;再次，預(yù)壓縮密封膠條防水接縫設(shè)計(jì)。完成節(jié)點(diǎn)接縫位置膠條粘、節(jié)點(diǎn)一側(cè)位置膠條粘，均屬于此種接縫，可起到良好的節(jié)點(diǎn)密封效果;最后，防水密封膠帶設(shè)計(jì)。

結(jié)語(yǔ)：

通過(guò)描述預(yù)制混凝土外墻的安裝內(nèi)容，我們對(duì)結(jié)構(gòu)外墻的基本條件和具體設(shè)計(jì)模式有了明確的認(rèn)識(shí)?？紤]到應(yīng)用結(jié)構(gòu)墻的諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)設(shè)計(jì)用于結(jié)構(gòu)分析和應(yīng)用的現(xiàn)代系統(tǒng)工程，根據(jù)外墻的明確目標(biāo)和施工重點(diǎn)，創(chuàng)建設(shè)計(jì)的規(guī)范性，以確保實(shí)現(xiàn)外墻設(shè)計(jì)的目標(biāo)。這將為外墻提供理想的設(shè)計(jì)，確保應(yīng)用效果，并確保支撐的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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