關于裝配式建筑預制混凝土外掛墻板設計的研究

文/陳德彬 廣東博意建筑設計院有限公司 廣東順德 528000

隨著建筑行業對裝配式混凝土結構的不斷推廣和使用，房屋結構等建筑物外墻采用預制混凝土外掛墻板的使用范圍得到了進一步的拓展。但是對于預制混凝土外掛墻板的節點設計與驗算，目前我國還缺乏一定的設計規范與設計經驗。這就需要相關人員加強對預制混凝土外掛墻板節點設計問題的研究力度，遵守目前國內先進的預制混凝土結構設計規范要求。

1、荷載分析

通常情況下，在對混凝土外掛墻板進行設計的過程中，不需要參與主體結構受力，只是承受包括自重、風荷載以及地震作用在內作用于墻板本身的荷載。因此，在進行節點設計的過程中，需要具備足夠的承載力來抵抗由外掛墻板傳來的所有荷載。

1.1　節點所受自重荷載標準值

為了使外掛墻板可以實現自由運動，作用于墻板上的豎向荷載都是由兩個節點所承受，在對重力荷載進行設計的過程中，需要對相關支撐合理點以及板面形心不重合時所產生的附加荷載進行充分的考慮。另外，還需要對外掛墻板面層鋪裝以及預埋鐵件對混凝土所產生的附加重量進行充分的考慮。因此，可以在混凝土容量基礎上進行適當的提升。

1.2　節點所受荷載標準值

預制外掛墻板的面外風荷載是由全部的節點共同承擔，在對節點進行計算的過程中，需要對外掛墻所承受風荷載合力作用點與支撐合力點不重合所產生的偏心效應進行合理的計算，結合風荷載作用下節點的受力情況，然后對節點在風荷載作用下所受的荷載進行計算。

1.3　節點所受地震作用標準值

地震作用需要對預制外掛墻板面外水平地震作用、面內水平地震作用以及面內垂直地震作用進行充分的考慮，同時還需要對預制外掛墻板的偏心作用進行深入分析。在面內地震作用下，外掛墻板可能會出現回轉現象，這就造成在一定的時間內不能同時承受面內水平地震作用。因此，針對于承重節點來看，需要將承受的荷載作用進行放大，這樣才能為節點的安全性提供良好的保障。

1.4　荷載組合設計

在不同的荷載組合條件下，節點需要承受多種荷載，針對面外水平荷載組合，需要對墻板自重自己地震作用進行充分的考慮，當存在兩種組合結果時，應該選擇含有水平向最大絕對值的向量組合。

2、預制裝配式外掛墻板的外觀設計

在對裝配式建筑進行設計的過程中，為了可以實現高效的工業化制造，預制混凝土外掛墻板在建筑施工中得到了非常廣泛的應用，在外觀方面具有非常明顯的自由度以及靈活性。但是因為建筑工程的立面不可以存在較大尺寸的收進和挑出，所以在施工過程中需要嚴格遵守相關的標準化原則，具體可以通過以下幾個方面來進行。

2.1　規格

干式連接的預制混凝土外掛墻板如果是按照外墻功能定位可以劃分為圍護板系統和裝飾板系統兩個部分，其中的圍護板系統又可以劃分為整間板體系、橫條板體系以及豎條板體系等幾個部分，針對不同類型的刮板規格其要求也是不同的。比如，如果是建筑立面設計以橫向線條為主的時候，就可以對橫條板體系進行合理的使用，可以將樓層內的各個墻板劃分成相應的預制構件。如果是建筑立面設計以豎向條紋為主時，就可以利用豎向條板體系將樓層內的墻板劃分為預制構件。或者也可以在墻板與洞口之間進行劃分，如果是采用外墻板預留窗洞口的方式時，可以對整間板體系進行合理的使用，將每一個開間作為一塊標準單元的外墻板。

2.2　材質

在對預制混凝土外掛墻的外觀效果進行處理時，可以通過材質處理方式來進行，首先，在對清水混凝土進行使用的過程中，可以將混凝土本身的形態顏色以及模具留下的紋理作為建筑立面所呈現出的效果，通過這種形成可以呈現出一種自然的設計感覺。因為混凝土材料自身就具有非常強的表現能力，所以在處理的過程中如果采用的方式不同時，那么最終所呈現出的立面效果也會存在明顯的差異；其次，如果是與其他材料之間進行復合的時候，在對預制混凝土外掛墻制作的過程中需要在模具的表面瓷磚以及石材等材料，可以在混凝土板外刷上彩色涂料，或者是將混凝土與色料之間進行有效的結合形成彩色混凝土，通過這種形成也能展現出良好的立面效果。

2.3　組合方式

目前，在對預制混凝土外掛墻進行設計時，組合方式主要包括了同一性重復與復合性重復兩種形式。其中同一性重復就是對某一個標準單位掛板進行重復的使用，最終形成比較簡潔的立面效果。通過標準單元墻板的色彩以及材質通過合適的設計手法形成不同的立面效果。同一性重復方法在使用的過程中具有非常明顯的易操作性，但是在組合方式上卻受到了一定的限制，一般情況下都是采用立面單元的精細化設計方式來進行。復合性重復方法是對幾種不同的標準單元進行組合在一起，通過這種形式最終可以形成比較豐富的立面效果。

3、構造節點設計

3.1　連接節點設計

結合預制混凝土外掛墻與主體結構連接方式的特點可以劃分為以下兩種形式：第一種為上承式，這種方法一般適合用在墻板自重比較輕的狀態下；另一種為下承式，這種方法比較適合用在墻體本身重量比較大的狀態下。

3.2　防水節點設計

在對預制混凝土外掛墻進行防水設計的過程中，一般需要將材料防水與構造防水之間進行有效的結合。主要是因為預制混凝土外掛墻之間存在著非常多的板縫節點，在防水構造中這些板縫發揮著十分重要的作用。其中水平縫防水構造的中間位置需要做成高低縫與企業縫等形式，這樣做的主要目的是為了防止雨水的滲入。垂直縫防水構造與水平縫之間存在一定的相似性，一般情況下都會采用板縫節點處的空腔形式產生一定的壓力，通過這種方式可以防止雨水的滲入。

結語：

目前，因為受到我國施工技術以及施工設備等各個方面的影響，所以，在對預制混凝土外掛墻進行設計的過程中，還需要加強對保溫、防水以及耐久性等問題的研究力度。在我國建筑工業化不斷發展的背景下，需要對目前預制混凝土外掛墻的設計方法和理念進行不斷的優化，從而為預制混凝土外掛墻板的設計質量提供良好的保障。

參考文獻：

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