关于装配式建筑预制混凝土外挂墙板设计的研究

文/陈德彬 广东博意建筑设计院有限公司 广东顺德 528000

随着建筑行业对装配式混凝土结构的不断推广和使用，房屋结构等建筑物外墙采用预制混凝土外挂墙板的使用范围得到了进一步的拓展。但是对于预制混凝土外挂墙板的节点设计与验算，目前我国还缺乏一定的设计规范与设计经验。这就需要相关人员加强对预制混凝土外挂墙板节点设计问题的研究力度，遵守目前国内先进的预制混凝土结构设计规范要求。

1、荷载分析

通常情况下，在对混凝土外挂墙板进行设计的过程中，不需要参与主体结构受力，只是承受包括自重、风荷载以及地震作用在内作用于墙板本身的荷载。因此，在进行节点设计的过程中，需要具备足够的承载力来抵抗由外挂墙板传来的所有荷载。

1.1　节点所受自重荷载标准值

为了使外挂墙板可以实现自由运动，作用于墙板上的竖向荷载都是由两个节点所承受，在对重力荷载进行设计的过程中，需要对相关支撑合理点以及板面形心不重合时所产生的附加荷载进行充分的考虑。另外，还需要对外挂墙板面层铺装以及预埋铁件对混凝土所产生的附加重量进行充分的考虑。因此，可以在混凝土容量基础上进行适当的提升。

1.2　节点所受荷载标准值

预制外挂墙板的面外风荷载是由全部的节点共同承担，在对节点进行计算的过程中，需要对外挂墙所承受风荷载合力作用点与支撑合力点不重合所产生的偏心效应进行合理的计算，结合风荷载作用下节点的受力情况，然后对节点在风荷载作用下所受的荷载进行计算。

1.3　节点所受地震作用标准值

地震作用需要对预制外挂墙板面外水平地震作用、面内水平地震作用以及面内垂直地震作用进行充分的考虑，同时还需要对预制外挂墙板的偏心作用进行深入分析。在面内地震作用下，外挂墙板可能会出现回转现象，这就造成在一定的时间内不能同时承受面内水平地震作用。因此，针对于承重节点来看，需要将承受的荷载作用进行放大，这样才能为节点的安全性提供良好的保障。

1.4　荷载组合设计

在不同的荷载组合条件下，节点需要承受多种荷载，针对面外水平荷载组合，需要对墙板自重自己地震作用进行充分的考虑，当存在两种组合结果时，应该选择含有水平向最大绝对值的向量组合。

2、预制装配式外挂墙板的外观设计

在对装配式建筑进行设计的过程中，为了可以实现高效的工业化制造，预制混凝土外挂墙板在建筑施工中得到了非常广泛的应用，在外观方面具有非常明显的自由度以及灵活性。但是因为建筑工程的立面不可以存在较大尺寸的收进和挑出，所以在施工过程中需要严格遵守相关的标准化原则，具体可以通过以下几个方面来进行。

2.1　规格

干式连接的预制混凝土外挂墙板如果是按照外墙功能定位可以划分为围护板系统和装饰板系统两个部分，其中的围护板系统又可以划分为整间板体系、横条板体系以及竖条板体系等几个部分，针对不同类型的刮板规格其要求也是不同的。比如，如果是建筑立面设计以横向线条为主的时候，就可以对横条板体系进行合理的使用，可以将楼层内的各个墙板划分成相应的预制构件。如果是建筑立面设计以竖向条纹为主时，就可以利用竖向条板体系将楼层内的墙板划分为预制构件。或者也可以在墙板与洞口之间进行划分，如果是采用外墙板预留窗洞口的方式时，可以对整间板体系进行合理的使用，将每一个开间作为一块标准单元的外墙板。

2.2　材质

在对预制混凝土外挂墙的外观效果进行处理时，可以通过材质处理方式来进行，首先，在对清水混凝土进行使用的过程中，可以将混凝土本身的形态颜色以及模具留下的纹理作为建筑立面所呈现出的效果，通过这种形成可以呈现出一种自然的设计感觉。因为混凝土材料自身就具有非常强的表现能力，所以在处理的过程中如果采用的方式不同时，那么最终所呈现出的立面效果也会存在明显的差异；其次，如果是与其他材料之间进行复合的时候，在对预制混凝土外挂墙制作的过程中需要在模具的表面瓷砖以及石材等材料，可以在混凝土板外刷上彩色涂料，或者是将混凝土与色料之间进行有效的结合形成彩色混凝土，通过这种形成也能展现出良好的立面效果。

2.3　组合方式

目前，在对预制混凝土外挂墙进行设计时，组合方式主要包括了同一性重复与复合性重复两种形式。其中同一性重复就是对某一个标准单位挂板进行重复的使用，最终形成比较简洁的立面效果。通过标准单元墙板的色彩以及材质通过合适的设计手法形成不同的立面效果。同一性重复方法在使用的过程中具有非常明显的易操作性，但是在组合方式上却受到了一定的限制，一般情况下都是采用立面单元的精细化设计方式来进行。复合性重复方法是对几种不同的标准单元进行组合在一起，通过这种形式最终可以形成比较丰富的立面效果。

3、构造节点设计

3.1　连接节点设计

结合预制混凝土外挂墙与主体结构连接方式的特点可以划分为以下两种形式：第一种为上承式，这种方法一般适合用在墙板自重比较轻的状态下；另一种为下承式，这种方法比较适合用在墙体本身重量比较大的状态下。

3.2　防水节点设计

在对预制混凝土外挂墙进行防水设计的过程中，一般需要将材料防水与构造防水之间进行有效的结合。主要是因为预制混凝土外挂墙之间存在着非常多的板缝节点，在防水构造中这些板缝发挥着十分重要的作用。其中水平缝防水构造的中间位置需要做成高低缝与企业缝等形式，这样做的主要目的是为了防止雨水的渗入。垂直缝防水构造与水平缝之间存在一定的相似性，一般情况下都会采用板缝节点处的空腔形式产生一定的压力，通过这种方式可以防止雨水的渗入。

结语：

目前，因为受到我国施工技术以及施工设备等各个方面的影响，所以，在对预制混凝土外挂墙进行设计的过程中，还需要加强对保温、防水以及耐久性等问题的研究力度。在我国建筑工业化不断发展的背景下，需要对目前预制混凝土外挂墙的设计方法和理念进行不断的优化，从而为预制混凝土外挂墙板的设计质量提供良好的保障。

参考文献：

[1]樊骅,汪力.预制装配式混凝土建筑防水技术[J].住宅科技,2016.

[2]许瑛.装配式建筑预制混凝土外挂墙板设计研究[J].建筑技艺,2016.

[3]陈志华,陈敖宜,熊清清,等.预制聚苯乙烯混凝土墙板抗风承载力试验及数值模拟[J].工业建筑,2016.