預制混凝土外墻設計與施工關鍵技術分析

黃佳

（廣東省重工建筑設計院有限公司）

為推動傳統建筑行業的轉型升級與發展，國家與地方政府陸續出臺了大量關于推行裝配式建筑實施的指導意見。裝配式可將傳統的密集型建筑產業模式轉型升級為具有標準化、工業化的現代產業模式，有效提升行業生產效率，縮短施工工期，同時降低污染。預制混凝土外墻的設計與施工是裝配式混凝土建筑項目建造過程的重點之一，涵蓋大量技術難點，其設計與施工質量直接影響裝配式建筑整體質量。

1 預制混凝土外墻設計關鍵技術

預制混凝土外墻的設計主要包括拆分設計和深化設計。拆分設計關系到建筑功能的實現、裝配率的考核以及建筑效果的呈現；而深化設計則關系到預制混凝土外墻的成品質量以及施工的效率，二者均對裝配式建筑整體建造產生較大影響[1]。

1.1 預制混凝土外墻拆分設計關鍵點

1.1.1 基于強制性指標下的拆分設計要求

以《裝配式建筑評價標準》GB/T51129-20017 為例，圍護墻和內隔墻部分最低得分為10 分，目前裝配式項目通常采用非承重圍護墻非砌筑5 分以及內隔墻非砌筑5 分。除了全部采用玻璃幕墻的建筑，普通的公建和住宅項目外墻一般需要采用預制混凝土外墻，且預制混凝土外墻需占外圍護結構應用比例的80%以上。由此可見，預制混凝土外墻在整個裝配式建筑中的占比非常大。

預制混凝土外墻的拆分設計主要注意以下幾個方面：①外墻節點拆分需滿足結構設計要求，保證與結構連接的可靠性；②拆分的位置不能影響建筑外立面相關要求，需與建筑設計師共同溝通分縫的位置；③拆分的預制構件需要根據項目所在地域的道路運輸限制條件以及施工采用的塔吊最大吊裝限制等，確定構件的尺寸及重量。

1.1.2 基于經濟性指標下的拆分設計要求

預制混凝土外墻構件的范圍一般選擇較為規整的外墻區域，同時需要考慮標準化和模數化的要求[2]。一方面規整的預制混凝土外墻可滿足建筑專業對于建筑物外立面的觀感要求，另一方面有助于裝配式建筑降低造價成本。通常選取塔樓上部標準層的外墻采用預制的形式，在保證預制率滿足要求的情況下，非標準層的外墻盡量不采用預制。該做法的目的是減少構件種類，從而降低由于構件種類繁多而增加的設計、生產以及施工過程中的造價費用，同時也減少深化設計的工作量。

1.2 預制混凝土外墻深化設計關鍵點

預制混凝土外墻的種類及連接技術對比其他預制構件更多種多樣。預制混凝土外墻板包含預制內嵌式外墻、預制外掛墻板以及預制梁墻一體構件等。因此預制混凝土外墻的深化設計需根據選用的不同預制構件樣式，進而確定不同的形狀深化、節點深化等設計內容。

1.2.1 構件形狀深化設計注意事項

項目深化設計過程中，預制混凝土外墻由于門洞、窗洞的關系形成“7”字形或“C”字形等非封閉異形預制構件，需在構件的開口端設置一塊加強鋼梁，加強構件薄弱位置的強度，保證預制構件在生產、運輸以及施工吊裝過程中的完整性，防止構件在脫模吊裝或施工吊裝時發生破壞。鋼梁建議采用20a 的槽鋼，設置原則為利用鋼梁將預制混凝土外墻變成一個四周“完整”的構件，鋼梁一般設置在開口處，且避免構件出現“懸挑”部分。槽鋼補強布置示意圖如圖1 所示。

圖1 槽鋼補強布置示意圖

1.2.2 構件連接節點深化設計注意事項

預制混凝土外墻構件的連接節點需設計成柔性連接，避免與主體結構進行剛性連接從而導致其承受主體結構的內力。目前廣東地區的預制混凝土外墻板多為不帶夾心保溫設置，且多采用內嵌式而非外掛式設置，因此廣東地區的裝配式建筑預制混凝土外墻大部分采用點支承或點支承+線支承的組合連接方式。

點支承+線支承組合連接方式的主要優點是相比單獨的點支承連接方式更為安全可靠，同時比線支承的連接方式更便捷。設計時需根據受力要求確定點支承的數量以及排布位置。底部點支承+頂部線支承連接大樣圖如圖2 所示。

圖2 底部點支承+頂部線支承連接大樣圖

1.2.3 構件防水節點深化設計注意事項

預制混凝土外墻構件需滿足各種建筑功能要求如防水、隔聲以及保溫等[3]。主體結構構件連接節點多為混凝土后澆連接，所以防水性能相對較有保障。而預制混凝土外墻連接節點采用點支承的連接方式，均存在接縫的連通構造，故需重點考慮連通位置的防水設計。

“堵不如疏”出自《國語·周語下》，是指治水時合理的疏導比強行的堵塞要好。所以預制混凝土外墻防水構造設計借鑒該理念，設計成可以導水排水的空腔構造，通過合理的排水路徑設計將水流排向室外，同時借助橡膠止水條進行合理的封堵，形成雙重保障，有效達到防水的目的。預制混凝土外墻防水構造大樣圖如圖3 所示。

圖3 預制混凝土外墻防水構造大樣圖

2 預制混凝土外墻施工關鍵技術

2.1 技術原理

點支承節點主要采用干式工法連接，如鋼筋套筒連接或連接鐵件連接等；線支承節點一般采用濕式工法連接，如鋼筋搭接后澆或鋼筋漿錨搭接連接等。由于主體結構在使用狀態中會出現層間位移，而預制墻板非主體結構的受力構件，所以需允許預制混凝土外墻板與主體結構的連接節點有相對的自由度[4]，從而保證預制混凝土外墻板在日常使用過程中不發生破壞。

2.2 技術特點

不同連接方式對應不同施工方式，按照吊裝的先后順序區分，預制混凝土外墻的施工方法可以分為先裝法和后裝法。

點支承連接方式主要應用在后裝法中[5]，即預制混凝土外墻構件在主體結構施工完成后安裝，預制混凝土外墻的施工安裝與主體結構的施工不在同一樓層進行，形成流水施工。后裝法的優點是不同分部分項的施工工序可以同時流水施工，具有更大的施工操作面，可加快施工速度，避免施工交叉作業帶來的問題，例如工期、人力、造價等；缺點是后安裝法對主體結構的成品質量要求較高，若出現精度問題，后續需花費較多時間進行修整處理。

點支承+線支承的組合連接方式則主要運用在先裝法中，即預制混凝土外墻安裝與主體結構處于同一樓層施工，預制混凝土外墻與其他主體預制構件安裝完成后進行整體澆筑。先裝法對比后裝法，施工精度更好控制，擁有更好的容差機制，且規避了部分構件構造接縫，防水性能相對較好。但預制混凝土外墻安裝與主體結構同時施工，工作面較小，同時施工導致主體結構的施工速度有所下降，對施工工期和工序安排提出較高的要求。

3 預制混凝土外墻質量控制

預制混凝土外墻構件需從設計、生產、施工全過程進行質量控制，從而保證構件成品質量及裝配式建筑項目整體的品質。控制措施總結如下：

⑴深化設計質量控制。進行預制混凝土外墻深化設計時，構件配筋需滿足受力要求[6]，同時對構件形狀進行補強處理，避免出現構件運輸破壞，吊裝拉裂等情況。

⑵生產質量控制。預制混凝土外墻構件生產需保證構件尺寸的精度，構件脫模時需保證混凝土強度達到設計要求的強度值，防止構件出現破壞。

⑶施工質量控制。構件防水施工的難點在于吊裝階段如何保證設計要求的防水空腔實施到位，不能出現空腔的間距誤差大小不一，或止水條被構件壓壞等施工問題。該部分施工工序進行前，項目相關人員需提前進行技術交底，另外施工過程中需密切監督操作人員的操作過程是否規范，施工完成后，注意防水接縫構造的質量檢查，構造做法需符合設計圖紙以及相關圖集的要求。

⑷驗收質量控制。預制混凝土外墻進場驗收需嚴格把控構件質量，生產合格證、材料試驗合格證等規范要求的證明需配備齊全，做好進場驗收記錄，保證能夠追蹤所有構件的來源及去向。

4 結語

對比傳統的現澆建筑，裝配式建筑更為節能環保、施工高效，同時也是未來建筑的發展方向，預制混凝土外墻是裝配式建筑不可或缺的一個重要部分。通過總結預制混凝土外墻構件在設計以及施工過程中的關鍵技術和質量控制措施，力求打造出改進革新的裝配式精品工程。