裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析

盧衛(wèi)國(guó)

【摘要】裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑相比，主要優(yōu)勢(shì)在于施工速度快、效率高以及成本低，這些優(yōu)勢(shì)使得裝配式建筑在我國(guó)展現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。本文首先介紹了裝配式建筑的概念，其次介紹了裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，最后重點(diǎn)分析了裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望有助于促進(jìn)我國(guó)裝配式建筑的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】裝配式建筑;預(yù)制混凝土外墻;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

近年來，隨著我國(guó)建筑業(yè)的不斷發(fā)展以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng)，各類新型建筑模式在我國(guó)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，裝配式建筑亦在其列。裝配式建筑不但可以簡(jiǎn)化傳統(tǒng)建筑建設(shè)流程、提高建筑施工效率，并且還能夠有效保障建筑質(zhì)量與性能。在裝配式建筑建設(shè)中需運(yùn)用到許多預(yù)制構(gòu)件，預(yù)制混凝土外墻正是其中之一。

1、裝配式建筑的概念

裝配式建筑是指由預(yù)制構(gòu)件在施工現(xiàn)場(chǎng)裝配而成的建筑，具體來說，它是將傳統(tǒng)建筑建造方式中的大量現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)轉(zhuǎn)移到工廠中進(jìn)行，先提前在工廠中加工制作好各類預(yù)制構(gòu)件，如預(yù)制墻板、預(yù)制梁、預(yù)制樓梯、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)等，再將它們運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)裝配而成建筑。可以將裝配式建筑的建造過程類比成設(shè)備生產(chǎn)過程：先在工廠中加工好相關(guān)設(shè)備部件和零件，再將這些部件和零件運(yùn)輸?shù)皆O(shè)備生產(chǎn)廠中，拼裝成最終的設(shè)備產(chǎn)品。現(xiàn)階段，裝配式建筑是我國(guó)建筑的主要發(fā)展方向之一。

2、裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1有利于提升建設(shè)效率和質(zhì)量

首先，裝配式建筑中的預(yù)制混凝土外墻是在建筑現(xiàn)場(chǎng)施工前就提前設(shè)計(jì)完成并在工廠中預(yù)制成型的，在實(shí)際建筑建設(shè)過程中，只需要將已經(jīng)預(yù)制好的混凝土外墻運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配即可，因此它的應(yīng)用能夠顯著提升建設(shè)效率。其次，裝配式建筑中的各個(gè)預(yù)制構(gòu)件，包括預(yù)制混凝土外墻，都是在設(shè)計(jì)前期便結(jié)合實(shí)際情況、利用先進(jìn)工具進(jìn)行過深化設(shè)計(jì)的，可以說其設(shè)計(jì)圖紙十分完善，因此可以更好地保障實(shí)際施工質(zhì)量。

2.2有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)

裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的應(yīng)用，可以在設(shè)計(jì)與建設(shè)過程中有效節(jié)約材料及減少現(xiàn)場(chǎng)施工量，并且在現(xiàn)場(chǎng)裝配施工過程中也無須配備攪拌車、固定水泵等設(shè)備，可以避免這些設(shè)備對(duì)水的浪費(fèi)。另外，由于裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的現(xiàn)場(chǎng)裝配施工沒有濕作業(yè)及現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆搗作業(yè)，所以還能夠有效減少相關(guān)施工帶來的污染。

2.3有利于降低建設(shè)成本

傳統(tǒng)建筑建設(shè)模式從現(xiàn)場(chǎng)地基施工開始到最后竣工，全過程都需要有專業(yè)施工人員進(jìn)行作業(yè)，而如果應(yīng)用裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的話，則只需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配作業(yè)即可，可以大大節(jié)省人工成本。同時(shí)，由于裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，所以也可以在很大程度上節(jié)省成本。因此從總體上而言，裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的應(yīng)用有利于降低建設(shè)成本。

3、裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1整體設(shè)計(jì)

3.1.1規(guī)格設(shè)計(jì)

在裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻結(jié)構(gòu)的規(guī)格設(shè)計(jì)中，主要需注意以下幾項(xiàng)要點(diǎn)：對(duì)于以橫向方式為主的立面，在規(guī)格設(shè)計(jì)中需充分運(yùn)用橫條板來對(duì)樓層墻板進(jìn)行合理劃分;對(duì)于以豎向方式為主的立面，在規(guī)格設(shè)計(jì)中需充分運(yùn)用豎條板對(duì)開間樓層墻板預(yù)制件進(jìn)行合理設(shè)計(jì);在規(guī)格設(shè)計(jì)中需有效關(guān)聯(lián)區(qū)分好窗洞與墻板，例如可以在外墻板中預(yù)留窗洞，利用整間板充當(dāng)開間標(biāo)準(zhǔn)外墻板;若窗洞與外墻板是處于分開的狀態(tài)，則在規(guī)格設(shè)計(jì)中需采用豎/橫向窗臺(tái)板進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)外墻板設(shè)計(jì)。

3.1.2組合設(shè)計(jì)

在裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，外墻組合設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重難點(diǎn)，根據(jù)一般設(shè)計(jì)要求，常需采用復(fù)合性設(shè)計(jì)或者同一性設(shè)計(jì)。具體來說，在復(fù)合性設(shè)計(jì)中，主要需通過合理排列運(yùn)用不同尺寸、不同材質(zhì)的外墻掛件來進(jìn)行立面外形的設(shè)計(jì);在同一性設(shè)計(jì)中，則是以立面簡(jiǎn)潔的標(biāo)準(zhǔn)外墻掛件組成為主，通過合理運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)外墻板的色彩和材質(zhì)，并以錯(cuò)動(dòng)或疊加等形式進(jìn)行外形的組合設(shè)計(jì)。

3.1.3材質(zhì)設(shè)計(jì)

裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的材質(zhì)處理方式主要有兩種：一種是直接使用材料或涂刷顏料，一種是根據(jù)預(yù)制混凝土板的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中，根據(jù)預(yù)制混凝土板的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)可以呈現(xiàn)出更加自然、淳樸的視覺效果，不過它需要在材質(zhì)設(shè)計(jì)過程中充分按照設(shè)計(jì)要求、結(jié)合材料紋路和顏色等情況來合理應(yīng)用材料。

3.2細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

3.2.1窗外框設(shè)計(jì)

在裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的窗外框設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分根據(jù)建筑平面的實(shí)際情況來合理設(shè)計(jì)窗框尺寸及合理選擇板材，并且期間還要加強(qiáng)對(duì)BIM技術(shù)的合理運(yùn)用，通過準(zhǔn)確計(jì)算相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)來保障建筑的實(shí)用性與外觀的美觀度。BIM技術(shù)即建筑信息模型技術(shù)，它是一種基于建筑的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)來建立數(shù)字化建筑模型，通過數(shù)字信息對(duì)建筑物的真實(shí)信息進(jìn)行仿真模擬的技術(shù)。BIM技術(shù)具有可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、參數(shù)化性、一體化性、可出圖性以及信息完備性等優(yōu)勢(shì)，在裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，基于BIM技術(shù)可以按照設(shè)計(jì)形式、構(gòu)件適用性、加工工藝等對(duì)預(yù)制混凝土外墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行合理分類和高效整理。此外，在窗外框設(shè)計(jì)過程中還要加強(qiáng)對(duì)接縫、斜面、凸出部位等細(xì)節(jié)內(nèi)容的設(shè)計(jì)分析，確保將預(yù)制混凝土外墻與建筑的主體結(jié)構(gòu)有機(jī)連接在一起，避免設(shè)計(jì)與實(shí)際不符情況的發(fā)生。

3.2.2外飾面模具設(shè)計(jì)

在裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的外飾面模具設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇模板類型，并對(duì)模板進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，以確保特殊面肌理的表現(xiàn)效果和質(zhì)量。通常來說，預(yù)制混凝土外墻結(jié)構(gòu)主要分為三部分，即保溫層、結(jié)構(gòu)層和保護(hù)層，對(duì)此，在實(shí)際外飾面模具設(shè)計(jì)過程中需做好逐層設(shè)計(jì)。再者，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)外表皮裝飾、窗框尺寸等的設(shè)計(jì)。

3.2.3防水接縫設(shè)計(jì)

在裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的防水接縫設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)選用密封性好、防水效果好的材料，只有先選對(duì)材料，才能夠保證防水接縫設(shè)計(jì)質(zhì)量。其次，應(yīng)加強(qiáng)排水接縫設(shè)計(jì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)邊緣的實(shí)際情況來合理設(shè)置凸起排水接縫;這種排水接縫是一種以墻板邊緣形狀為基礎(chǔ)的具有密封功能的接縫，它可以對(duì)雨水侵蝕產(chǎn)生有效的阻隔，并且施工不受氣候影響。再次，應(yīng)加強(qiáng)預(yù)壓縮密封膠條防水接縫設(shè)計(jì)，例如在節(jié)點(diǎn)接縫處有效設(shè)置膠條粘、在節(jié)點(diǎn)一側(cè)處有效設(shè)置膠條粘等。最后，還應(yīng)加強(qiáng)防水密封膠帶設(shè)計(jì)。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，裝配式建筑是我國(guó)建筑的主要發(fā)展方向之一，而預(yù)制混凝土外墻則是裝配式建筑中的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，它的應(yīng)用有利于提升建設(shè)效率和質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)以及降低建設(shè)成本。在裝配式建筑預(yù)制混凝土外墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)需把握好整體設(shè)計(jì)與細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)問題，以切實(shí)保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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