装配式预制墙体构造与设计方法研究

俞丽阳

摘要：随着社会的发展，我国的装配式建筑的发展也有了进展。目前采用不同材料及构造工艺的装配式预制墙板层出不穷，然而相较于传统砌筑墙，具有更高强度与刚度的预制墙板对主体结构的受力影响，特别是地震作用下二者相互作用的影响，截至目前仍未定论。针对目前常用装配式预制墙板与主体结构的连接构造，结合既有墙板承载力及墙板与主体结构相互作用影响的研究，探讨了装配式预制墙板的设计方法。结果表明，装配式预制墙板的设计模式主要可归纳为：①完全避免墙板与主体结构相互作用;②完全考虑墙板参与结构抗震的贡献;③只考虑罕遇地震作用下墙板对结构的抗侧力贡献。在墙板与主体结构间采用柔性连接，一方面可满足中震以下工况中墙板与结构的协同变形，另一方面若设计参数选取得当在大震下墙板将以对角斜撑的受力模式增加结构整体的侧向刚度及抗震耗能性能，满足我国抗震规范的三水准设防要求，是推荐的设计方案。

关键词：装配式预制墙体;构造;设计方法

引言

外墙墙体是装配式建筑的主要组成部分，直接与外部环境接触，常常要承受多种荷载、收缩变形乃至冻融循环的耦合作用，其不仅要满足一定的强度要求，且还需具有保温隔热、隔声和防水等功能。当墙体处于承重结构体系中时，墙体还会承受其顶部楼板或屋顶传递下来的荷载、墙体自重、风荷载、甚至地震荷载等的作用，因此外墙板的构造及材料性能对建筑能耗、室内舒适性和建筑质量都有着重要的影响。本文通过对装配式建筑预制外墙墙体研究现状的分析，并结合预制外墙墙体的相关规程和标准，着重探讨了装配式建筑外墙墙体的技术性能、墙体及墙材性能改性，以及实际应用中存在的问题，旨在对我国装配式建筑预制外墙墙体的生产制造和推广应用提供技术借鉴。

1施工方法

准备工作→测量放线→校正墙体竖向钢筋→封堵墙外侧缝及坐浆分仓→吊装预制墙板→安装临时固定支撑→预制墙板精确调节→检查验收

1.1准备工作

1.1.1材料准备

预制墙板支撑体系：预制墙板斜支撑结构由支撑杆与U形卡座组成。调平套筒：采用M20螺栓;5mm厚定位钢板：用于墙体竖向连接钢筋定位;定位钢板加工图。

1.1.2预制墙体存放

1）预制墙体存放时采用定型存放架，每个楼设一个墙体构件存放架，采用方鋼管组装，周边设置防护栏杆。2）预制外墙板插放时，在200厚内承重墙下垫一根100*100mm的方木，以防对保温板及外叶板造成损坏。3）存放架搭设要求a.存放板架子立柱为150*150*8mm方钢管，高2.52m，底座为12mm厚钢板牛腿与立柱焊接，焊缝等级为二级;b.立柱上下各一道水平方钢管，水平方钢管为120*120*8mm，长度为4m，上面留孔，孔内径52mm，间距140mm;c.立柱与水平方钢管现场组装，立柱底部做500*500*500mm混凝土基础，基础埋入地面以下。

1.2测量放线

根据施工图纸在楼板上弹出墙体控制线，包括：墙体左右位置线、内外墙边线，门窗洞口边线（砼楼板上），墙体50cm水平位置控制线（砼楼板上），作业层50cm标高控制线（竖向钢筋上）;墙体边线弹完后，在墙体位置标注出墙体型号;预制墙体与楼板有20mm灌浆层，在预先埋设的螺栓套筒上拧上螺栓，用水准仪将螺母顶调节至墙体底部设计标高处，标高调节误差不超过3mm。

1.3校正竖向钢筋

1.3.1吊装前预留钢筋校正

用按照墙体1：1比例制作的定位钢板调整竖向钢筋位置，将定位钢板套入插筋，根据定位钢板采用圆钢管对钢筋位置进行精确调整;以钢板边线与控制线对齐为准即可。

1.3.2现浇层与预制层转换位置竖向钢筋控制

转换层时，下部现浇墙体钢筋做收头处理，需根据预制墙体预埋套筒位置重新插筋;连接钢筋构造：端部一侧贴焊5d（两面焊），连接钢筋具体位置详见施工图纸，长度详见设计图纸：1）转换层插筋固定措施在转换层预留钢筋的埋入长度部分加设两道水平梯子筋，水平梯子筋与墙体竖向梯子筋及墙体水平筋用绑扎丝绑扎牢固，其中第二道水平梯子筋待墙体合模后，根据控制线精确绑扎。2）连接钢筋位置校正。

2装配式预制墙体承载性能设计方法

从前述装配式预制墙板的构造方式来看，其技术关注点往往集中在墙板建筑功能，及墙板自身以吊装安全性与安装静定性为度量的承载性能，而预制墙板对主体结构的影响研究较少。以下针对预制墙板自身承载性能及预制墙板对主体结构影响2方面的研究现状，对墙板设计方法进行讨论。

2.1墙体自身承载性能

利用数值方法对采用斜插筋对拉的混凝土夹芯板面外抗弯性能进行了分析，结果表明混凝土夹芯板挠曲刚度的重要影响因素为：①对拉钢筋弹性模量;②斜插筋的构造方式。对斜插筋对拉的混凝土夹芯板在地震作用下的抗侧力性能进行了试验研究，结果表明墙叶配筋网格尺寸相同的情况下，配筋率越大或墙叶配筋率相同但钢筋网格更密的墙体抗侧整体性更好。对装配式混凝土预制外围护墙在风荷载与温度荷载下，墙底水平拼缝的形成机理进行了数值分析。结果表明，温度荷载对装配式外墙的裂缝发展起着决定性作用，建议设置踢脚线以解决温差引发的预制墙体底部渗水裂缝。对ALC墙板的面外抗弯性能进行了试验研究，结果表明配筋率相同时，配筋根数增加有利于限制裂缝的宽度，配筋根数少时ALC与钢筋粘结握裹能力较差，易出现粘结滑移。对一批钢筋泡沫混凝土夹芯复合墙板进行了抗弯、抗剪性能试验，结果表明夹芯板材料类型、混凝土强度、墙板厚等因素对复合墙板的弯剪性能影响显著。从上述研究可知，增大预制墙板承载力及整体性的关键因素主要包括：①选择合适的内外叶墙拉结构造及提高拉结件的刚度;②提高墙叶配筋率及适度减少钢筋网尺寸;③增大墙板厚度、墙板材料强度、芯材强度。

2.2墙体对主体结构承载性能的影响

在装配式建筑大力发展潮流的最初几年，由于“等同现浇”设计理念的不断宣贯，在设计与施工为主导的装配式市场格局下，以设计人员为主的大量装配式从业者常将“等同现浇”理念狭隘地采纳于建筑功能设计及结构构造设计的各方各面，在少考虑甚至是不考虑构件生产及施工安装便利性的基础上，发展出了一系列硬搬现浇结构设计理论的装配式建筑设计构造方法，认为如此即可保障结构的各项性能。随着行业对装配式建筑力学性能认知的不断加深，目前关于装配式设计方法的研究也逐渐转移至对装配式特有力学性能的探讨中。对采用预制条板填充的钢筋混凝土框架抗震性能进了试验研究，条形预制板间、墙板与主体框架间采用植筋或预埋件连接。结果表明，采用植筋连接的条形墙板在结构侧向变形较大时能适应主体框架的变形，对主体框架最终破坏形态影响不大，但在较小侧移时结构刚度提高较大。

结语

随着我国建筑工业化进程的不断推进，建筑节能已经成为一个热点领域。现阶段我国外墙墙材的设计和研究仍大量借用规范公式，套用现有的计算模型，不同类型的墙体结构也没有明确的分类。对此，笔者对装配式建筑外墙墙体的深入研究提出以下几点建议：（1）完善对新型材料的预制外墙相关承载能力以及热工性能参数的相关规范，以明确构件生产中不同材料墙体的基本性能参数，有利于大力推广预制装配式墙材。（2）关于预制砌体结构墙片的研究较少，现阶段对不同类型的砌体墙片研究仍采用砌体结构规范中的计算模型，应考虑机械化生产的优势和条件，有针对性地对预制砌体墙片结构、梁柱等的吊装方式、自动化砌筑工艺进行完善。

参考文献

[1]装配式混凝土结构技术规程JGJ1-2014

[2]装配式混凝土结构工程施工与质量验收规程DB11/T1030-2013