建筑轻质条板隔墙推广应用中存在的几个问题探讨

肖永华， 周 练， 唐丽娜， 李 莉

(1.宏宇科创工程设计有限公司，四川新都 610500；2.四川省建筑设计研究院、四川省建筑工业化工程技术研究中心，四川成都 610000)

2013年以来，国家先后颁布了国办发〔2013〕1号《绿色建筑行动方案》等系列文件，将“建筑工业化、住宅产业化”作为建筑业节能减排、行业转型升级的重要部署，将“深化墙材革新、大力发展装配式建筑”作为建筑行业发展的重点任务。建筑隔墙作为非结构构件，是建筑的重要组成部分，隔墙革新是建筑墙材革新的重点，隔墙板材化、施工装配化是提高建筑装配率、推动建筑工业化、促进建筑经济可持续发展的重要举措。轻质条板具有轻质高强、生产工业化、产品标准化、规格模数化、施工装配化、施工速度快、节能环保等优点，深度契合国家“节能减排”的可持续发展战略和“深化墙材革新、建筑工业化”的建筑产业结构导向，正大规模推广应用。据不完全统计，仅2018年仅四川省就有超过4000×104m2的建筑使用了轻质条板隔墙，预计到2020年，将有上亿平方米建筑使用轻质条板隔墙。

虽然，目前建筑轻质条板隔墙正在大规模应用，但是也存在抗震安全性隐患以及墙面开裂多的难题。本文经过广泛的实际工程调研，对目前建筑轻质条板隔墙产业化推广应用中存在的几个抗震关键问题进行梳理和探讨，拟为下一步研究和改进提供思路和路径。

1 缺乏科学合理的结构设计方法

我国是一个多地震国家，2008年以来，先后发生了汶川8.0级地震、青海玉树7.1级地震、芦山7.0级地震等，仅2018年我国发生地震高达542次，其中仅四川就51次，人民生命财产损失惨重。大量的地震灾害调研与研究表明，建筑隔墙作为建筑房屋的重要组成部分，在地震作用下其自身的震损及其对主体结构造成的不利影响均是造成人民生命财产损失的重要原因。因此，建筑轻质条板隔墙的抗震安全性也不容忽视。

我国对于传统的砌体填充墙在地震作用下对钢筋混凝土结构的影响已有大量研究，JGJ 3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》[1]也规定了砌体填充墙-混凝土结构简化的抗震设计方法，即通过结构自振周期的折减来考虑砌体填充墙对混凝土主体结构的抗震性能影响，并给出了不同的结构形式下的周期折减系数。而建筑轻质条板隔墙对于钢筋混凝土结构的抗震性能影响研究甚少，对建筑轻质条板隔墙与钢筋混凝土结构协同工作机理和抗震设计理论缺乏系统地研究，相关的抗震设计方法也尚属空白。现行的国家标准GB/T 51231-2016《装配式混凝土建筑技术标准》[2]仍沿用砌体填充墙的设计理念，采用周期折减方法对建筑轻质条板隔墙-钢筋混凝土结构进行抗震设计，其安全性和合理性尚待研究。因为，建筑轻质条板隔墙无论是产品本身还是与主体结构的连接构造方式均与传统砌体填充墙大大不同，且轻质条板隔墙的连接存在多样化[3]，已有的研究也表明即使是同一种轻质条板，不同的连接方式也将对主体结构有不同的影响[4-5]。此外，建筑轻质条板隔墙不仅对主体结构的刚度产生影响，还对主体结构的受力形态产生影响，刚度和受力形态的影响随着抗震工作阶段不同，影响也呈现动态变化。因此，不能简单地采用周期折减方法来考虑建筑轻质条板隔墙对主体结构的影响，且不能采用单一周期折减系数来考虑建筑轻质条板隔墙对主体结构刚度全过程影响。应系统研究建筑轻质条板隔墙-钢筋混凝土结构协同工作机理，针对不同的轻质条板、不同的连接方式、不同的抗震工作阶段，提出不同的设计方法方为适宜。

2 轻质条板隔墙抗震连接风险

轻质条板隔墙要实现抗震可靠，必须满足三个条件：

(1)轻质条板之间连接可靠；

(2)轻质条板与主体结构之间连接可靠；

(3)考虑轻质条板隔墙影响的结构抗震计算模型与实际受力状态一致。

2.1 轻质条板之间的连接

10J 113-1[3]《内隔墙-轻质条板》等国家现行标准中，轻质条板之间水平连接采用企口加专用砂浆连接，用意在利用企口限制墙板平面外位移，但并未对企口样式和榫槽(头)宽度、深度等参数做统一规定。实际工程中，企口做法多样化、随意化(图1)，企口深度往往在10 mm以下，但是经广泛的工程调研，轻质条板隔墙安装完成后，轻质条板之间的拼缝宽度多为10 mm～15 mm不等，因此，企口无法具有限制墙板平面外位移的功能，由于拼缝处砂浆强度在地震作用下首先发生破坏，则轻质条板水平连接的平面外可靠性无法保证。因此，建议结合地震作用下轻质条板水平拼缝的抗剪性能分析，研究轻质条板企口样式、榫槽(头)深度、宽度以及墙板水平连接拼缝宽度等参数，并在相关产品和技术标准中做出统一规定，确保企口能真正发挥限制轻质条板平面外位移的作用。

图1 轻质条板企口示例

2.2 轻质条板与主体结构之间的连接

JGJ/T 157-2014《建筑轻质条板隔墙技术规程》[6]等国家现行标准规定轻质条板上端采用连接件与主体结构连接，下端与主体结构连接仅采用砂浆连接，但是广泛调研发现下端砂浆连接施工质量难以控制，且砂浆强度低，在地震作用下，砂浆连接容易发生破坏，因此，由于轻质条板水平连接的平面外可靠性无法保证，在地震作用下，轻质条板存在仅上端单边平面外受力、发生平面外翻转或倒塌风险(图2)[4]，危及人民生命财产安全。

图2 轻质条板地震作用下发生平面外翻转

此外，实际工程中轻质条板隔墙连接方法存在多样化，如钢筋连接、L型钢板卡连接、管卡连接、U型卡件连接等(图3)，其与结构抗震设计模型是否一致、可靠性以及适用性都尚待进一步研究与考证。同时，研究发现，轻质条板采用钢筋与主体结构连接，在地震作用下，由于钢筋对轻质条板平面外约束弱，轻质条板易发生平面外翻转或倒塌破坏，而非平面内破坏，对人民生命财产危害严重[4]。

综上，下一步应通过专项抗震性能试验，研究轻质条板采用不同连接方法与主体结构连接的抗震安全性，通过地震作用下轻质条板的破坏形态和破坏演化机理以及主要影响因素分析，结合工程生产实践，提出抗震性能好、施工简易的连接方法。

(a)钢筋连接

(b)L型钢板卡连接

(c)L型管卡连接

(d)U型卡件连接

2.3 连接件

要保证轻质条板隔墙的抗震安全性，轻质条板与主体结构的连接件的抗震性能也至关重要。现行JGJ/T 157-2014《建筑轻质条板隔墙技术规程》[6]、10J 113-1《内隔墙-轻质条板》[3]中的相关规定未考虑连接件的抗震性能需求，统一规定轻质隔墙板与主体结构的连接卡件厚度不应小于1.5mm，甚至10J 113-1《内隔墙-轻质条板》[3]图集中直接统一规定抗震卡件厚度为1.5 mm、长度为60 mm，如图4所示，与现行JGJ 339-2015《非结构构件抗震设计规范》[7]要求在特定情况下进行抗震连接件的抗震验算设计不匹配，存在抗震连接件性能不满足抗震需求的风险。根据JGJ 339-2015《非结构构件抗震设计规范》[7]，对抗震设防烈度为7°、厚度为100 mm、宽度为600 mm、高度为3 m及以下的灰渣混凝土空心条板的抗震连接件进行试算，当连接件长度为150 mm时，厚度高达3.5 mm。在实际工程调研中也发现厚度为1.5 mm的连接件在施工较小的外力作用下就极易发生变形(图5)，更谈不上在地震作用下满足抗震承载力需求。

图4 抗震卡件

图5 1.5 mm的连接件施工变形

因此，下一步应根据不同的连接方法，研究轻质条板隔墙的破坏模式，建立相应的计算模型，根据JGJ 339-2015《非结构构件抗震设计规范》[7]的相关规定，进行轻质条板与主体结构之间的连接件的抗震承载力验算设计，确定抗震连接件的厚度，修订相关标准和图集。

3 轻质条板自身抗震性能不足

要保证条板隔墙的抗震安全性，轻质条板自身的抗震性能也至关重要。但GB/T 23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》[8]、JG/T 169-2016《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》[9]、JGJ/T 157-2014《建筑轻质条板隔墙技术规程》[6]等现行相关标准中的相关规定未考虑轻质条板自身的抗震性能需求。

其中，对轻质条板抗震性能至关重要的指标“抗弯破坏荷载”，国家现行标准的规定仅与墙板厚度有关：现行GB/T 23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》[8]和10J 113-1《内隔墙-轻质条板》[3]规定90 mm、120 mm的轻质隔墙板的抗弯破坏荷载/板自重倍数≥1.5，150 mm厚轻质隔墙板的抗弯破坏荷载/板自重倍数≥1，现行JG/T 169-2016《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》[9]规定厚度为90 mm(100 mm)、120 mm、150 mm的轻质隔墙板的抗弯破坏荷载/板自重倍数≥1.5，厚度为180 mm、210 mm轻质隔墙板的抗弯破坏荷载/板自重倍数≥2.0。但是，根据JGJ 339-2015《非结构构件抗震设计规范》[7]3.2.1条，在地震作用下，决定作用在轻质条板上的水平地震作用大小的因素包括：墙板厚度、墙板种类(面密度)、抗震设防烈度、墙板使用位置、墙板构成建筑空间功能等有关。而作用下墙板上的水平地震作用荷载，是产生墙板面外弯矩的主要荷载，因此现行国家标准仅仅从墙板厚度的角度规定“抗弯破坏荷载”要求，其是否满足地震作用下抗震承载力要求尚待进一步研究考证。根据JGJ 339-2015《非结构构件抗震设计规范》[7]，对抗震设防烈度为7 °、厚度为100 mm、宽度为600 mm、高度为3 m及以下的灰渣混凝土空心条板进行抗震承载力需求试算，结果是为了满足抗震承载力需求，其抗弯破坏荷载/板自重倍数应不低于2.4倍。同时，从以上规定还会发现国家现行各标准对厚度大于等于150 mm的轻质条板，存在“抗弯破坏荷载”规定不一致的现象。

下一步，应根据国家现行JGJ 339《非结构构件抗震设计规范》[7]，对不同种类、不同抗震设防烈度、不同建筑空间功能的轻质条板的抗震承载力需求进行系统分析，修订轻质条板产品标准中关于“抗弯破坏荷载”的相关规定，保证墙板自身的抗震性能。此外，还应重视墙板与主体结构连接处，墙板局部承压、应力集中，墙板局部受压承载力是否满足要求的问题。

4 结束语

本文针对目前轻质条板隔墙产业化应用现状，提出一下抗震关键问题，探讨了下一步研究与改进路径：

(1)轻质条板性能及连接方法与传统砌体不同，对主体结构的影响不同，目前缺乏条板隔墙对钢筋混凝土结构抗震性能影响的系统研究，对其协同工作机理认识不足，仍沿用砌体填充墙中的刚度折减法进行设计，其安全性和合理性尚待研究，应根据轻质条板及连接方法的特性，提出轻质条板—钢筋混凝土结构适宜的设计方法。

(2)国家现行标准和图集中，轻质条板隔墙的连接构造做法依据不够充分；实际工程中，轻质条板隔墙的连接构造做法随意化，多样化，存在抗震安全性风险，应进一步研究不同的连接方法对轻质条板隔墙抗震性能的影响，提出抗震性能好、生产施工便捷的连接方法和构造措施。

(3)国家现行标准和图集中对轻质条板自身及其与主体结构的连接件性能的相关规定未考虑抗震性能需求，存在轻质条板产品及其抗震连接件产品性能不满抗震要求的风险，下一步应对轻质条板自身及其与主体结构的连接件进行抗震性能分析与设计，修订相关标准。