预制混凝土外墙设计与施工关键技术分析

2021-07-27黄佳

广东建材 2021年7期

黄佳

（广东省重工建筑设计院有限公司）

为推动传统建筑行业的转型升级与发展，国家与地方政府陆续出台了大量关于推行装配式建筑实施的指导意见。装配式可将传统的密集型建筑产业模式转型升级为具有标准化、工业化的现代产业模式，有效提升行业生产效率，缩短施工工期，同时降低污染。预制混凝土外墙的设计与施工是装配式混凝土建筑项目建造过程的重点之一，涵盖大量技术难点，其设计与施工质量直接影响装配式建筑整体质量。

1 预制混凝土外墙设计关键技术

预制混凝土外墙的设计主要包括拆分设计和深化设计。拆分设计关系到建筑功能的实现、装配率的考核以及建筑效果的呈现；而深化设计则关系到预制混凝土外墙的成品质量以及施工的效率，二者均对装配式建筑整体建造产生较大影响[1]。

1.1 预制混凝土外墙拆分设计关键点

1.1.1 基于强制性指标下的拆分设计要求

以《装配式建筑评价标准》GB/T51129-20017 为例，围护墙和内隔墙部分最低得分为10 分，目前装配式项目通常采用非承重围护墙非砌筑5 分以及内隔墙非砌筑5 分。除了全部采用玻璃幕墙的建筑，普通的公建和住宅项目外墙一般需要采用预制混凝土外墙，且预制混凝土外墙需占外围护结构应用比例的80%以上。由此可见，预制混凝土外墙在整个装配式建筑中的占比非常大。

预制混凝土外墙的拆分设计主要注意以下几个方面：①外墙节点拆分需满足结构设计要求，保证与结构连接的可靠性；②拆分的位置不能影响建筑外立面相关要求，需与建筑设计师共同沟通分缝的位置；③拆分的预制构件需要根据项目所在地域的道路运输限制条件以及施工采用的塔吊最大吊装限制等，确定构件的尺寸及重量。

1.1.2 基于经济性指标下的拆分设计要求

预制混凝土外墙构件的范围一般选择较为规整的外墙区域，同时需要考虑标准化和模数化的要求[2]。一方面规整的预制混凝土外墙可满足建筑专业对于建筑物外立面的观感要求，另一方面有助于装配式建筑降低造价成本。通常选取塔楼上部标准层的外墙采用预制的形式，在保证预制率满足要求的情况下，非标准层的外墙尽量不采用预制。该做法的目的是减少构件种类，从而降低由于构件种类繁多而增加的设计、生产以及施工过程中的造价费用，同时也减少深化设计的工作量。

1.2 预制混凝土外墙深化设计关键点

预制混凝土外墙的种类及连接技术对比其他预制构件更多种多样。预制混凝土外墙板包含预制内嵌式外墙、预制外挂墙板以及预制梁墙一体构件等。因此预制混凝土外墙的深化设计需根据选用的不同预制构件样式，进而确定不同的形状深化、节点深化等设计内容。

1.2.1 构件形状深化设计注意事项

项目深化设计过程中，预制混凝土外墙由于门洞、窗洞的关系形成“7”字形或“C”字形等非封闭异形预制构件，需在构件的开口端设置一块加强钢梁，加强构件薄弱位置的强度，保证预制构件在生产、运输以及施工吊装过程中的完整性，防止构件在脱模吊装或施工吊装时发生破坏。钢梁建议采用20a 的槽钢，设置原则为利用钢梁将预制混凝土外墙变成一个四周“完整”的构件，钢梁一般设置在开口处，且避免构件出现“悬挑”部分。槽钢补强布置示意图如图1 所示。

图1 槽钢补强布置示意图

1.2.2 构件连接节点深化设计注意事项

预制混凝土外墙构件的连接节点需设计成柔性连接，避免与主体结构进行刚性连接从而导致其承受主体结构的内力。目前广东地区的预制混凝土外墙板多为不带夹心保温设置，且多采用内嵌式而非外挂式设置，因此广东地区的装配式建筑预制混凝土外墙大部分采用点支承或点支承+线支承的组合连接方式。

点支承+线支承组合连接方式的主要优点是相比单独的点支承连接方式更为安全可靠，同时比线支承的连接方式更便捷。设计时需根据受力要求确定点支承的数量以及排布位置。底部点支承+顶部线支承连接大样图如图2 所示。

图2 底部点支承+顶部线支承连接大样图

1.2.3 构件防水节点深化设计注意事项

预制混凝土外墙构件需满足各种建筑功能要求如防水、隔声以及保温等[3]。主体结构构件连接节点多为混凝土后浇连接，所以防水性能相对较有保障。而预制混凝土外墙连接节点采用点支承的连接方式，均存在接缝的连通构造，故需重点考虑连通位置的防水设计。

“堵不如疏”出自《国语·周语下》，是指治水时合理的疏导比强行的堵塞要好。所以预制混凝土外墙防水构造设计借鉴该理念，设计成可以导水排水的空腔构造，通过合理的排水路径设计将水流排向室外，同时借助橡胶止水条进行合理的封堵，形成双重保障，有效达到防水的目的。预制混凝土外墙防水构造大样图如图3 所示。

图3 预制混凝土外墙防水构造大样图

2 预制混凝土外墙施工关键技术

2.1 技术原理

点支承节点主要采用干式工法连接，如钢筋套筒连接或连接铁件连接等；线支承节点一般采用湿式工法连接，如钢筋搭接后浇或钢筋浆锚搭接连接等。由于主体结构在使用状态中会出现层间位移，而预制墙板非主体结构的受力构件，所以需允许预制混凝土外墙板与主体结构的连接节点有相对的自由度[4]，从而保证预制混凝土外墙板在日常使用过程中不发生破坏。

2.2 技术特点

不同连接方式对应不同施工方式，按照吊装的先后顺序区分，预制混凝土外墙的施工方法可以分为先装法和后装法。

点支承连接方式主要应用在后装法中[5]，即预制混凝土外墙构件在主体结构施工完成后安装，预制混凝土外墙的施工安装与主体结构的施工不在同一楼层进行，形成流水施工。后装法的优点是不同分部分项的施工工序可以同时流水施工，具有更大的施工操作面，可加快施工速度，避免施工交叉作业带来的问题，例如工期、人力、造价等；缺点是后安装法对主体结构的成品质量要求较高，若出现精度问题，后续需花费较多时间进行修整处理。

点支承+线支承的组合连接方式则主要运用在先装法中，即预制混凝土外墙安装与主体结构处于同一楼层施工，预制混凝土外墙与其他主体预制构件安装完成后进行整体浇筑。先装法对比后装法，施工精度更好控制，拥有更好的容差机制，且规避了部分构件构造接缝，防水性能相对较好。但预制混凝土外墙安装与主体结构同时施工，工作面较小，同时施工导致主体结构的施工速度有所下降，对施工工期和工序安排提出较高的要求。

3 预制混凝土外墙质量控制

预制混凝土外墙构件需从设计、生产、施工全过程进行质量控制，从而保证构件成品质量及装配式建筑项目整体的品质。控制措施总结如下：

⑴深化设计质量控制。进行预制混凝土外墙深化设计时，构件配筋需满足受力要求[6]，同时对构件形状进行补强处理，避免出现构件运输破坏，吊装拉裂等情况。

⑵生产质量控制。预制混凝土外墙构件生产需保证构件尺寸的精度，构件脱模时需保证混凝土强度达到设计要求的强度值，防止构件出现破坏。

⑶施工质量控制。构件防水施工的难点在于吊装阶段如何保证设计要求的防水空腔实施到位，不能出现空腔的间距误差大小不一，或止水条被构件压坏等施工问题。该部分施工工序进行前，项目相关人员需提前进行技术交底，另外施工过程中需密切监督操作人员的操作过程是否规范，施工完成后，注意防水接缝构造的质量检查，构造做法需符合设计图纸以及相关图集的要求。

⑷验收质量控制。预制混凝土外墙进场验收需严格把控构件质量，生产合格证、材料试验合格证等规范要求的证明需配备齐全，做好进场验收记录，保证能够追踪所有构件的来源及去向。