裝配式建筑預制混凝土外墻的結構設計分析

陳仁勇

【摘要】隨著近些年來建筑行業不斷發展，建筑工程規模越來越大，對于建設精度的要求也向著越來越高的方向發展。這也使得建筑工程在建設的過程之中所耗費的能源越來越多，而且很多建筑機構在對現場進行建設時，往往不注意衛生的控制以及其他方面的問題，這也為建筑工地周圍的環境帶來了非常大的威脅，甚至會影響到居民的日常生活和起居。而裝配式建筑非常良好的解決了這一問題，在建設的過程之中會產生比普通建筑建設更少的污染物，而且總體耗費的能源更低。但是目前我國裝配式建筑的發展仍舊處于起步階段，比如在混凝土外墻的結構設計上還存在著一些問題，所以本文針對裝配式建筑預制混凝土外墻結構設計之中存在的問題，進行了一定的研究分析。這樣可以為裝配式建筑的發展做出一定的參考和貢獻。

【關鍵詞】裝配式建筑;預制混凝土;外墻;結構設計

裝配式結構興起于歐美，近幾年，通過引入加拿大等國家的技術，通過本土化消化改良，在低層住宅領域也取得了優異成績。相對于前兩者，裝配式混凝土結構由于其穩定性、耐火性、持久性等特點，在高層住宅領域獲得國家的大力推廣并且已經取得了長足發展;與此同時，在近幾年的實踐和探索中，裝配式混凝土結構也暴露出許多技術和施工層次的問題，這些問題一定程度上制約了其發展速度和規模。

1、裝配式建筑概述

裝配式建筑從本質上來說，就是將傳統的建筑工程進行一定的模塊分割，而后將特定的模塊在工廠之中直接生產出來，運送到施工現場直接進行組裝，這在一定程度上降低了建筑施工過程之中所帶來的污染以及對施工場地的影響。另外由于局部的構建，直接進行模式化的生產，也可以在源頭上節約能源。這是當下建筑工程發展的一大趨勢。在裝配式建筑的建設過程之中，最為主要采取的建筑模式就是內澆外掛體系。具體來說就是建筑的內部采用澆筑的模式進行構建，外部則進行直接的掛件組裝。而在這其中非常重要的一個部分就是外部的混凝土外墻。預制的混凝土外墻對建筑整體的質量具有非常重要的影響作用。混凝土外墻在外部的裝配形式有兩種，分別是懸掛式和側簾式，需要根據建筑本身不同的情況進行選擇，另外兩種方式在預防地震級數以及其他方面的強度都有所不同。

2、裝配式預制混凝土外墻結構優勢

2.1有利于工程建設效率、提升外墻質量

由于預制外墻是在工廠構建的，安裝速度更快，因此只需將預制構件安裝到外墻的預制位置即可，無需執行更復雜的操作。

2.2有利于節能降耗目標落實

傳統的建筑工程在進行建設的過程之中，建設現場往往會產生大量的粉塵，會對周圍的環境造成嚴重的污染，有的時候還會影響到周圍居民的人身健康。所以裝配式建筑在建設的過程之中，可以較為良好的解決這一問題，比如裝配式建筑由于是在工廠之中進行局部構建的生產，所以可以使用更為多元化的原料，降低能源的利用和消耗。另外由于在施工現場，往往只需要對相應零部件進行整裝與傳統的建筑建設不同，所以產生的污染也較低。不過未來在裝配式建筑建設的技術提升上還需要不斷進行改進，比如對相應原料的使用相應技術的更新等，要不斷向著節能降耗的目標進行落實。

2.3有利于降低勞動成本

工廠為實施構件加工和生產提供了出色的外部產品加工支持。這消除了許多手動投資，降低了人工和人工成本，并對整個建筑的施工成本控制產生了積極影響。由于預制構件的質量具有一定的保護期，可以直接安裝在外墻上，因此可以在確保施工質量的同時降低外墻工作量的這部分成本。

3、裝配式建筑預制混凝土外墻的結構設計分析

3.1點支承連接外墻

外墻板與主體結構采用點支承連接時，可分為平移式外墻板和旋轉式外墻板兩種形式。一般情況下，外墻板與主體結構的連接設置為4個支承點：當下部兩個為承重節點時，上部兩個為非承重節點;相反，當上部兩個為承重節點時，下部兩個為非承重節點。外墻板連接節點不僅要有足夠的強度和剛度，保證墻板與主體結構的可靠連接，還要避免主體結構位移受到約束，形成反作用力作用于墻板。外墻主體結構在側向力作用下會發生層間位移，或由于溫度作用產生變形，如果墻板的每個連接節點都固接在外墻主體結構上，主體結構出現層間位移時，墻板就會隨之外墻沿板平面內扭曲，產生較大內力。為了避免這種情況，連接節點應當具有相對于主體結構的可“移動”性，能夠自由的平動和轉動。由此避免了主體結構變形作用施加給墻板的作用力，也避免了墻板對主體結構的反向約束作用。外墻板的連接節點分為固定支座和活動支座，固定支座的螺栓需要擰緊，但如果活動支座的螺栓也擰緊的話，就會影響節點的活動，形成剛性約束，所以設計應給出活動節點螺栓扭矩及預緊力的具體要求。

3.2預制混凝土外墻的規格設計

根據相應混凝土外墻在裝配式建筑的建設過程之中的作用，可以進行兩大分類。分別可以分為圍護板混凝土外墻和裝飾板混凝土外墻。具體來說，圍護板混凝土外墻的作用就是在建設的過程之中對建筑整體內部的澆筑，部分起到維護的作用，也就是混凝土外墻的核心作用。而裝飾板主要是對內部的圍護外墻板起到裝飾的作用，也是為了建筑整體的形狀和美觀性，兩者由于作用不同，所以在具體生產過程之中所使用的原料和技術也各不相同。另外對預制混凝土外墻進行規格設計的過程之中，還需要考慮建筑本身的設計特性，比如在裝配式建筑中，以橫向的力為主要受力時，往往就需要以橫條板作為主要的預制件，以豎向的外墻力為主要受力時，則需要采用豎條板作為主要的預制件。另外在預制的過程之中，還需要考慮到墻板和沖力之間的關系，對整個建筑所有的窗洞設計都需要進行細致的把控，而后體現到混凝土外墻的規格設計之中。這樣才能在后期的裝配過程之中，使得相應地混凝土外墻與內部已經完成的澆筑結構能夠完全適配。

3.3防水接縫設計

首先，密封性材料設計。此種材料接縫防水使用效果較為理想，應用沒有過多限制，但在安裝方面有較高要求，強調墻體需要保持干燥狀態，且要保證安裝溫度可以保持在5～40℃之間，以便保證材料防水效果;其次，排水接縫設計。此種接縫較為特殊，是以墻板邊緣形狀為依據，帶有密封功能的接縫，能夠實現對雨水侵蝕的有效阻隔，其安裝不會受到氣候過大影響，設計人員需要按照結構邊緣具體情況，展開凸起排水接縫設置;再次，預壓縮密封膠條防水接縫設計。完成節點接縫位置膠條粘、節點一側位置膠條粘，均屬于此種接縫，可起到良好的節點密封效果;最后，防水密封膠帶設計。

結語：

通過描述預制混凝土外墻的安裝內容，我們對結構外墻的基本條件和具體設計模式有了明確的認識。考慮到應用結構墻的諸多優點，應設計用于結構分析和應用的現代系統工程，根據外墻的明確目標和施工重點，創建設計的規范性，以確保實現外墻設計的目標。這將為外墻提供理想的設計，確保應用效果，并確保支撐的質量。

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