刘飞
安徽水利开发有限公司 安徽省蚌埠市 233000
摘要：随着社会的发展，各行业对可持续发展的重视程度也变得越来越高，特别是对建筑行业而言，装配式混凝土结构的有效应用，对建筑节能减排目标的实现产生巨大的推动作用，装配式混凝土结构在设计方面是否合理，在工艺应用方面是否规范，会对整个房屋建筑的质量造成直接的影响，因此，本文针对装配式混凝土建筑的围护结构设计进行具体论述，希望能够对此类建筑质量的提升产生一定的推动作用。
关键词：装配式混凝土建筑；围护结构；设计
建筑的围护结构，是指围护建筑物空间或房间各面的墙体。按照是否与室外空气直接接触，又可以分为外围护结构和内围护结构。其中外围护结构包括外墙、屋面、窗户、阳台门、外门以及不采暖楼梯间的隔墙和户门等。围护结构可以起到隔离内外、防止干扰、阻隔风雨等以及保温隔热、维护私密性等作用。
装配式建筑是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑用构件和配件（如楼板、墙板、楼梯、阳台等），运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。由于装配式建筑已经把整体分割为单个构件进行设计生产，且考虑到《装配式建筑评价标准》中围护结构所占比例较大，围护结构的深化设计既是整体设计中的重点也是难点。
一、基本要求
1）装配式建筑外围护结构的设计应满足建筑外立面多样化和经济美观的要求，不应因为事先在工厂预制而限制外立面的多样化设计。外墙设计工作一定要考虑到建筑设计的创造性和建筑本身的美观，同时兼顾经济节约，做到少规格、多组合。装配式住宅立面设计应体现标准化设计的思想，外墙设计要通过模具浇筑成型、材质组合和清水混凝土等方法，形成多样的装饰效果。也可通过BIM技术提前排版，模拟组合类型，再进行生产施工。
2）装配式建筑的外墙板在工业化生产过程中应满足生产、运输和安装的相关要求，并减少构件种类，提高模具的重复使用率。外墙饰面宜采用耐久材料，连接节点或连接构件的设计施工应科学合理，满足防水、防火、隔声、保温等性能要求。尤其注意预制外墙板接缝处的处理，并根据不同部位接缝特点及当地气象条件选用构造防水、材料防水或两者相结合的做法。
二、以外挂墙板为典型构件进行说明
预制外挂墙板是装配在混凝土主体结构上的非承重外墙围护挂板或装饰板。外挂墙板应采用建筑、结构、设备管线、内装的装配化集成技术，宜采用管线分离技术。按照保温构造层次分为单叶板、单叶板+保温板、夹心保温板。主要分为梁式外挂、柱式外挂和墙式外挂墙板。《装配式混凝土结构技术规程》中规定，外挂墙板的高度不宜大于一个层高，厚度不宜小于100mm，此项规定是鉴于施工和运输条件的限制以及主体结构层间位移对外挂墙板内力影响较大的原因。
1）预制混凝土外挂墙板建筑立面应根据工程设计要求进行深化和优化设计，满足构件标准化、模数化设计要求，应注意将构件接缝位置与建筑立面划分对应。其中外挂墙板外饰面应采用一次成型工艺。
2）预制混凝土外挂墙板结构设计的基本要求如下：（按《装配式混凝土结构技术规程》）
（1）外挂墙板应采用合理的连接节点并与主体结构可靠连接，有抗震设防要求时，外挂墙板及其与主体结构的连接节点应进行抗震设计。
（2）外挂墙板结构分析可采用线性弹性方法，其计算简图应符合实际受力状态。
（3）对外挂墙板和连接节点进行承载力验算时，其结构重要性系数应取不小于1.0，连接节点承载力抗震调整系数应取1.0。
（4）支承外挂墙板的结构构件应具有足够的承载力和刚度。
（5）外挂墙板与主体结构宜采用柔性连接，连接节点应具有足够的承载力和适应主体结构变形的能力，并应采取可靠的防腐、防锈和防火措施。
（6）外挂墙板与主体结构采用点支承连接时，连接件的滑动孔尺寸，应根据穿孔螺栓的直径、层间位移值和施工误差等因素确定。
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柔性连接的点支承是推荐的连接节点方式。点支承可以分为平移式外挂墙板和旋转式外挂墙板，一般情况下，外挂墙板与主体结构的连接宜设置4个支撑点：当下部两个为承重节点时，上部两个宜为非承重节点；当上部两个为承重节点时，下部两个宜为非承重节点。连接节点一般采用在连接件和预埋件之间设置带有长圆孔的滑移垫片，形成板平面内可滑移的支座。外挂墙板相对于主体结构可能产生平动时，长圆孔宜按水平方向设置。
外挂墙板及主体结构上的预埋件、混凝土牛腿应根据受力工况按现行《混凝土设计规范》设计；连接件、钢牛腿、螺栓及焊缝应根据最不利荷载组合按现行《混凝土设计规范》进行承载力极限状态设计。
3）预制混凝土外挂墙板构造设计应满足最小配筋率和钢筋保护层厚度的要求
（1）外挂墙板宜采用双层、双向配筋，竖向和水平钢筋的配筋率均不应小于0.15%，且钢筋直径不宜小于5mm，间距不宜大于200mm。
（2）门窗洞口周边、角部应配置加强钢筋，以防止门窗洞口边由于应力集中发生开裂。
（3）根据预制外挂墙板饰面的不同做法，确定其钢筋混凝土保护层的厚度。对露骨料装饰面，应从最凹处混凝土表面计起，且不应小于20mm。
4）夹心外挂墙板中的拉结件应具有规定的承载力、变形和耐久性的要求。一般拉结件采用高强玻璃纤维和不锈钢丝等制作，可选用防锈钢筋桁架拉结件或者FRP符合材料拉结件。可参考国标图集《预制混凝土外墙挂板》中的规定。
5）外挂墙板的审查项目
（1）抗震设计时，外挂墙板与主体结构的连接节点在墙板平面内应具有不小于主体结构在设防烈度地震作用下弹性层间位移角3倍的变形能力。（审查结构计算书及节点构造详图）
（2）主体结构计算时，应按下列规定计入外挂墙板的影响（审查结构计算书及节点构造详图）
1 应计入支承于主体结构的外挂墙板的自重；
2 当外挂墙板相对于其支承构件有偏心时，应计入外挂墙板重力荷载偏心产生的不利影响；
3 采用点支承与主体结构相连的外挂墙板，连接节点具有适应主体结构变形的能力时，可不计入其刚度影响；
4 采用线支承与主体结构相连的外挂墙板，应根据刚度等代原则计入其刚度影响，但不得考虑外挂墙板的有利影响。
（3）外挂墙板的形式和尺寸应根据建筑立面造型、主体结构层间位移限值、楼层高度、节点连接形式、温度变化、接缝构造、运输限制条件和现场起吊能力等因素确定；板间接缝宽度应根据计算确定且不宜小于10mm；当计算缝宽大于30mm时，宜调整外挂墙板的形式或连接方式。（审查装配式结构设计说明及节点构造详图）
（4）外挂墙板与主体结构采用点支承连接时，节点构造应符合下列规定（审查装配式结构设计说明及节点构造详图）
1 连接点数量和位置应根据外挂墙板形状、尺寸确定，连接点不应少于4个，承重连接点不应多于2个；
2 在外力作用下，外挂墙板相对主体结构在墙板平面内应能水平滑动或转动；
3 连接件的滑动孔尺寸应根据穿孔螺栓直径、变形能力需求和施工允许偏差等因素确定。
（5）外挂墙板不应跨越主体结构的变形缝。主体结构变形缝两侧的外挂墙板的构造缝应能适应主体结构的变形要求，宜采用柔性连接设计或滑动型连接设计，并采取易于修复的构造措施。（审查装配式结构设计说明及节点构造详图）
（6）外挂墙板与主体结构连接件承载力设计的安全等级应提高一级。（审查装配式结构设计说明、外墙板结构计算书）
三、总结
以上通过对装配式建筑外挂墙板的设计规定的整理，逐一领会规范的精神，对于把握设计要点具有重要意义。装配式建筑采用预制混凝土外挂墙板作为围护结构，具有良好的适应性，需要重点把握的是承载力和变形设计，随着对外挂墙板的设计研究的深入及应用经验的积累，其必将逐渐成为技术成熟的建筑产品。
参考文献
[1]《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1-2014）
[2]《预制混凝土外墙挂板》（08SG333、08SJ110-2）
[3]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（2015版）