装配式建筑预制混凝土外挂墙板设计解析

2016-02-16李海文江西中联建设集团有限公司江西南昌330002

中国房地产业 2016年21期

文/李海文江西中联建设集团有限公司江西南昌 330002

装配式建筑预制混凝土外挂墙板设计解析

文/李海文江西中联建设集团有限公司江西南昌 330002

随着环境问题与经济发展的矛盾日益突出，一种新型的建筑形式——装配式建筑应用而生。装配式建筑具有建造时间短、受环境影响小、对环境污染小等特点。预制混凝土外挂墙板作为装配式建筑重要的组成部分，在设计中经常使用，本文简单概述了装配式建筑发展历史和类别，以及外挂墙板设计原则和荷载设计。

装配式建筑；预制混凝土；外挂墙板设计

装配式建筑指用预制构件在工地装配而成的建筑，这种建筑结建造周期短、施工效率高、能降低对环境污染，因此在全世界范围大面积推广，早期的装配式建筑形式比较单一，完全按照工业生产模式施工。随着建筑行业的快速发展，建筑设计师对装配式建筑在设计上做了改进，装配式建筑的样式更加多样化。

1、装配式建筑预制混凝土外挂墙板的类型

如今，装配式建筑预制混凝土外挂墙板的类型很多元化，根据墙板的自身结构可以分为夹芯保温墙板和单层混凝土墙板。夹芯保温墙板一般需要在墙板内添加保温材料，可以与内保温、外保温层以及外装饰层相结合，组成复合型的保温外墙板。夹芯保温墙板主要作用保温，防止室内冷风进入室内或者防止室内暖气溢出。夹芯保温墙板一般比较比较适合严寒地区，比如我国的北方城市，南方比较少，但是针对部分严寒地区也可以使用，这种保温材料不需要通电或者其他能源为墙板提供热能，因此是一种非常安全和环保的材料，它将墙体的装饰、保温和防水功能等有效地结合起来。但是夹芯保温墙板在处理混凝土和连接金属材料的时候会产生热桥作用，会影响保温墙板的性能。因为保温材料一般都在两层墙板中间，所以不便更换，这就对保温材料的保温性能提出了更高的要求。保温材料必须具有耐久性，否则如果保温材料的保温性能不佳，更换起来十分麻烦。单层混凝土墙板只有一层混凝土墙板，但是墙板本身比较厚，还可以与内保温、外保温和外饰面结合。按照连接方式可以分成干式连接和湿式连接。干式连接方式一般需要本层建筑主体结构完工以后，再安装外挂墙板，它不需要现场浇筑，只要与预埋件、主体结构相连即可。湿式连接指的是装配式建筑施工时，先安装外挂墙板，然后对拉结钢筋和主体结构进行浇筑，使其相连。

2、外挂墙板设计解析

2.1 外挂墙板设计原则

外挂墙板不需要承载主体建筑结构的负荷，只需要承受自身的重量、地震等荷载，为了保证外挂墙板的能够满足各种荷载，外挂墙板在设计的时候必须满足以下要求：第一，在承受最大限值范围内，外挂墙板的承载力必须满足装配式建筑的规范要求。第二，在正常使用的情况下，外挂墙板的平面挠度必须满足建筑施工要求，外挂墙板的裂缝必须符合施工裂缝的宽度要求；第三，必须要有足够的承载力和对吸收层变形问题进行协调，便于墙板的连接。

2.2 荷载设计

2.2.1 重力荷载

外挂墙板的重力荷载应该纳入墙体自身重量以及攀附于外挂墙体的材料或者结构的总重量。在实际应用过程中，外挂墙板和连接节点通常都不在同一个平面内，而重力荷载会影响连接节点，导致节点位置出现偏离的现象，在设计的时候必须考虑到这种荷载影响。

2.2.2 地震荷载

一般采用等效侧立法计算预制外挂墙板的抗地震能力。计算公式如下：qEhpk=βEαmaxGk/A ，其中qEhpk表示垂直于墙板平面的分布水平地震作用标准值；βE表示动力放大系数，一般是5.0；αmax表示水平地震影响系数最大值，Gk表示墙板重力荷载代表值，A表示墙板平面面积。

2.2.3 风荷载

按照国家颁布的《国家建筑结构负载规范》GB500009中对外挂墙体的规定，在不考虑局面风荷载体形系数逐渐递减，在设计和预埋件的时候，要考虑正风压和负风压这两种情况，如果外挂墙板的形心和埋件中心不重合时，还需要考虑风荷载对连接点的影响。

2.2.4 施工荷载

预制混凝土外挂墙板在施工脱模、吊运、运输、安装等环节时，也会对构架产生一定的负载，所以在设计的时候也要考虑到这些因素。

3、装配式建筑混凝土外挂墙板设计具体施工案例

某公寓外围护体采用150毫米的预制混凝土外挂墙板，需要通过顶部二合一挂件进行安装。按照《装配式混凝土结构技术规范》（JCJ—2014）公寓的外挂墙板必须使用支承式外挂墙板，按照非结构构件设计。在设计的时候，还要避开梁塑性铰也就是梁端600毫米区域内。外挂墙板的两个承重节点用于安装在墙板，连接钢筋锚入叠合板内。混凝土外挂墙板在墙内设置了三道防水板，内侧则用22毫米的三元一丙胶条密封，外侧用耐候胶增加了30毫米的泡沫。根据装配式建筑的设计方案，公寓使用长度6680毫米、厚度150毫米的外挂墙板，洞口高度为1500毫米，宽度是900毫米，去掉洞口的面积，外挂墙板的面积为20平方米，墙板总重量为7.512吨，按照地震荷载、风负载的影响，该公寓的外挂墙内8毫米&200毫米的双向双层钢筋，配筋率为0.34%。

4、装配式混凝土外挂墙体发展方向

随着中共中央国务院出台的《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中就提出，要发展新型建造方式。因此，大力推广装配式建筑，减少建筑垃圾污染，提高建筑施工效率和工程质量。并制定装配式建筑的设计、施工和验收标准；建立国家级装配式建筑生产基地，国家加大力度扶持装配式建筑的发展，计划用十年时间，装配式建筑的比例达到新建建筑的30%。2016年9月27日国务院办公厅发布了发展装配式建筑的指导意见。将在长三角、珠三角等一些经济发达的城市，先行试点推广装配式建筑。可以预见的是在国家的大力支持下，未来装配式建筑将会成为我国建筑的主要结构形式。混凝土外挂墙板作为装配式建筑重要的组成部分，它的应用范围也会越来越广，因此研究外挂墙板的设计要点，对未来装配式建筑发展具有一定的积极意义。