全预制装配整体式框架结构外挂墙板的设计及施工*

黄 新 陈祖新 刘长春

1. 龙信建设集团有限公司 海门 226100；2. 南通大学建筑工程学院 南通 226019

1 工程概况

海门龙信老年公寓项目外围护体系采用厚150 mm预制装配式混凝土外挂墙板（NALC板），通过顶部二合一挂件进行外挂墙板的安装。

2 外挂墙板及挂件的设计

2.1 外挂墙板的设计

根据《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ 1—2014）的要求，龙信老年公寓预制外挂墙板采用线支承式外挂墙板，按非结构构件设计。在预制外挂墙板设计时，考虑避开梁塑性铰区域（梁端部长600 mm范围内）。外挂墙板顶部布置剪力键及连接钢筋，连接钢筋锚入叠合板，2个承重节点用于安装墙板；下部布置2个面外拉结节点，限位连接件（面内水平向可滑动）。老年公寓预制外挂墙板采用3道防水板，外侧为耐候胶加φ30 mm的泡沫条，内侧为φ22 mm的三元一丙胶条加建筑密封胶，中间留设滴水槽，选用平移式外挂墙板。

在建筑设计方案中，龙信老年公寓采用厚150 mm、长6 680 mm的外挂墙板，其洞口宽为900 mm，洞口高为1 500 mm，墙板净面积（去掉窗洞口）为20.03 m2，墙板重量为75.12 kN。

根据风荷载、地震作用和工况组合的计算，厚150 mm外挂墙板内配φ8 mm@200 mm双向双层钢筋，双层配筋率为0.34%（单层配筋率为0.17%），纵筋保护层厚度内侧15 mm，外侧20 mm，采用等代梁法计算（图1）[1,2]。

图1 等代梁示意

2.2 墙顶挂件的设计

预制外挂墙板顶部布置剪力键、连接钢筋及2个承重节点；底部布置2个面外拉结节点，面内水平向可滑动（图2）。外挂墙板顶部采用新型二合一挂件，该金属挂件通过限位片与结构体系现浇部分的预埋件连接，再通过锚筋连接外挂墙板（图3）。

为了确保建筑的安全性能，预制外挂墙板连接件应能满足预制梁上现浇混凝土部分局部承压的需要，以及外挂墙板锚板与角钢焊缝连接强度的需要。通过对梁上板面混凝土局部承压、外挂墙板锚板与角钢焊缝连接强度、锚板抗剪、锚筋与锚板焊缝强度、锚筋强度、剪力键抗剪等方面的计算，确保所有的连接件满足临时固定安装、最不利工况和其他特殊情况下与之外挂墙板施工和使用的安全。

图2 外挂墙板连接点

图3 外挂墙板连接处大样

3 外挂墙板的施工技术要点

预制外挂墙板设计与施工所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种施工方便、受力简单，能有效提高预制外挂墙板吊装效率及外挂墙板寿命的墙顶埋件。

外挂墙板的施工既可以与结构同时进行，又可以根据需要不与结构同时施工。2种施工方法的施工步骤和要求有所不同，各有其优势。

外挂墙板的预埋挂件受力简单、施工方便，外挂墙板顶部和同位置主体结构梁保持水平变形一致，而外挂墙板底部和同位置主体结构柱水平变形不一致，故适应主体结构变形能力良好，有效提高了建筑寿命。同时采用本发明挂件的外挂墙板可以与主体结构PC构件同时施工，也可以先施工主体结构PC构件，于后期错层施工外挂墙板。

3.1 外挂墙板与结构同时施工的技术要点

3.1.1 与结构同时施工的步骤

1）完成预制柱、梁、板吊装；

2）吊装外挂墙板，剪力键及连接钢筋锚入叠合板内（图4）；

图4 剪力键及墙顶挂件、板面埋件示意

3）将预埋在预制外挂墙板上的墙顶挂件插入预埋在板面的埋件内；

4）通过斜撑调节外挂墙板垂直度；

5）利用限位片2调节水平高度；

6）利用插片调节外挂墙板内侧与主体结构的间距，提高外挂墙板的安装精度；

7）将限位片1与墙顶埋件焊接；

8）绑扎现浇层钢筋；

9）浇筑现浇层混凝土，使预制柱、预制梁、预制叠合楼板、预制外挂墙板连成整体（图5）。

图5 外挂墙板与楼层同时施工浇筑前状态

3.1.2 与结构同时施工技术的优势

外挂墙板与结构同时施工时，施工吊装方便，外挂墙板可以垂直起吊安装，施工难度小，梁上部钢筋未穿，预制外挂墙板预留钢筋不需穿梁上部主筋，只需将预制外挂墙板顶部挂件插入梁预埋件，通过斜撑调节垂直度，利用限位片调节水平高度，就位后将限位片与墙顶挂件焊接，然后绑扎现浇层钢筋，浇筑混凝土。

3.2 外挂墙板不与结构同时施工的技术要点

3.2.1 不与结构同时施工的步骤

外挂墙板不与结构同时施工时，应在板面留设后浇带。其步骤为[3,4]：

1）在结构现浇层先固定板面埋件；

2）预制外挂墙板预留钢筋穿过梁主筋；

3）预制外挂墙板墙顶挂件插入板面埋件；

4）通过斜撑调节垂直度；

5）利用限位片2调节水平高度；

6）利用插片调节外挂墙板内侧与主体结构的间距，提高安装精度；

7）将限位片1与墙顶埋件焊接；

8）浇筑后浇带。

3.2.2 不与结构同时施工技术的优势

外挂墙板不与结构同时施工时，具有施工工期不受影响，每一层柱、梁、板吊装完成后，即可绑扎叠合梁、板钢筋，完成后即可浇筑本层混凝土，只需预留外挂墙板预留钢筋处的后浇带，待外挂墙板今后施工时再进行二次浇筑，上层吊装随即可以开始。外挂墙板可以安排在主体吊装间隙穿插施工，对工期影响小。

3.3 吊装机械的选用

本工程PCCW板构件最大起重质量为7.60 t（PCCW-01板），离塔吊距离为18 m，结合相关塔吊说明，选择1台STT553塔吊，其大臂长40 m，端部起重能力为12 t，满足PCCW板的吊装。

3.4 吊具与吊点预埋

3.4.1 预制构件吊钩、吊点

在工厂加工预制构件时，根据构件质量，选择不同规格产品的预埋件作为吊点，预埋在预制构件内。根据构件尺寸及质量，一般设置2个吊点，尺寸大一些的外挂墙板构件需设置3个吊点（图6）。

图6 外挂墙板PCCW-01吊点平面布置示意

3.4.2 起吊钢梁

考虑到预制板吊装受力问题，采用钢扁担作为起吊工具，这样能保证吊点的垂直。钢扁担采用吊点可调的形式，使其通用性更强。

3.5 预制外挂墙板安装施工工艺

3.5.1 预制外挂墙板构件定位

每块预制外挂墙板构件进场通过验收后，统一按照板下口往上1 000 mm弹出水平控制墨线；按照板左右两边各往内500 mm弹出2条竖向控制墨线。PC墙板、预制楼板、楼梯控制线依次由轴线控制网引出，每块预制构件均有纵、横2条控制线，并以控制轴线为基准在楼板上弹出构件进出控制线（轴线内翻200 mm）、每块构件水平位置控制线以及安装检测控制线。构件安装后楼面安装控制线应与构件上安装控制线吻合。

3.5.2 预制外挂墙板构件吊装

每层构件吊装应沿着外立面按顺序逐块吊装，不得打乱吊装顺序，如图7所示。

图7 外挂墙板安装顺序

1）预制墙板接缝处理。预制墙板接缝主要是指墙板之间的水平缝和垂直缝，接缝均采用柔性材料和微膨胀水泥砂浆进行填塞。水平缝采用双面胶带的胶条，在墙板吊装之前，将需粘贴胶条部位清扫干净，以免影响胶条的黏结。胶条粘贴到位后，再进行墙板吊装。当2块墙板吊装完成并固定牢固后，两者之间的垂直缝先用海绵条进行填塞，再在两面用微膨胀水泥砂浆塞实、抹平。

2）预制构件就位及调节。构件安装初步就位后，对构件进行三向微调，确保预制构件调整后标高一致、进出一致、板缝间隙一致，并确保垂直度。每块预制构件采用2根可调节斜撑杆以及人工辅助撬棍等进行微调。预制构件从堆放场地吊至安装现场，由1名指挥工、2～3名操作工配合，利用下部墙板的定位预埋件和待安装墙板的定位螺栓进行初步定位，由于定位螺栓均在工厂安装完成，精确度较高，因此初步就位后预制构件的水平位置相对比较准确，后面只需进行微调即可。

3）高度调节。构件标高通过精密水准仪来进行复核。每块板块吊装完成后须复核，每个楼层吊装完成后须统一复核。高度调节前须做好以下准备工作：引测楼层水平控制点，每块预制板面弹出水平控制线，相关人员及测量仪器、调校工具到位。构件垂直度调节采用可调节斜拉杆，每1块预制构件设置2道可调节斜拉杆，拉杆后端均牢靠固定在结构楼板上。拉杆顶部设有可调螺纹装置，通过旋转杆件，可以对预制构件顶部形成推拉作用，起到板块垂直度调节的作用。构件垂直度通过垂准仪来进行复核。

4）预制构件连接固定。预制构件吊装完成并验收合格后，须及时固定构件与构件之间的连接，使吊装的构件形成一个整体，增加其稳定性。

5）拆除拉杆。对于外墙板的拉杆拆除时间，则需要等到连接部位套筒注浆后强度达到70%或连接件滑移件焊接完成，方可以拆除拉杆。

6）构件吊装验收。吊装调节完毕后，由项目质检员进行验收。验收通过后，方可进行墙板之间连接钢板的焊接固定操作。

4 结语

外挂墙板设计及施工技术适应建筑主体结构变形能力良好，有效提高了建筑的寿命；其施工简单、操作方便，促进了预制外挂墙板在预制装配式混凝土结构中的推广，同时能节约材料和工期，减少环境的污染和资源的浪费，符合绿色建筑的要求。