装配式建筑预制混凝土外墙的结构设计分析

陈仁勇

【摘要】随着近些年来建筑行业不断发展，建筑工程规模越来越大，对于建设精度的要求也向着越来越高的方向发展。这也使得建筑工程在建设的过程之中所耗费的能源越来越多，而且很多建筑机构在对现场进行建设时，往往不注意卫生的控制以及其他方面的问题，这也为建筑工地周围的环境带来了非常大的威胁，甚至会影响到居民的日常生活和起居。而装配式建筑非常良好的解决了这一问题，在建设的过程之中会产生比普通建筑建设更少的污染物，而且总体耗费的能源更低。但是目前我国装配式建筑的发展仍旧处于起步阶段，比如在混凝土外墙的结构设计上还存在着一些问题，所以本文针对装配式建筑预制混凝土外墙结构设计之中存在的问题，进行了一定的研究分析。这样可以为装配式建筑的发展做出一定的参考和贡献。

【关键词】装配式建筑;预制混凝土;外墙;结构设计

装配式结构兴起于欧美，近几年，通过引入加拿大等国家的技术，通过本土化消化改良，在低层住宅领域也取得了优异成绩。相对于前两者，装配式混凝土结构由于其稳定性、耐火性、持久性等特點，在高层住宅领域获得国家的大力推广并且已经取得了长足发展;与此同时，在近几年的实践和探索中，装配式混凝土结构也暴露出许多技术和施工层次的问题，这些问题一定程度上制约了其发展速度和规模。

1、装配式建筑概述

装配式建筑从本质上来说，就是将传统的建筑工程进行一定的模块分割，而后将特定的模块在工厂之中直接生产出来，运送到施工现场直接进行组装，这在一定程度上降低了建筑施工过程之中所带来的污染以及对施工场地的影响。另外由于局部的构建，直接进行模式化的生产，也可以在源头上节约能源。这是当下建筑工程发展的一大趋势。在装配式建筑的建设过程之中，最为主要采取的建筑模式就是内浇外挂体系。具体来说就是建筑的内部采用浇筑的模式进行构建，外部则进行直接的挂件组装。而在这其中非常重要的一个部分就是外部的混凝土外墙。预制的混凝土外墙对建筑整体的质量具有非常重要的影响作用。混凝土外墙在外部的装配形式有两种，分别是悬挂式和侧帘式，需要根据建筑本身不同的情况进行选择，另外两种方式在预防地震级数以及其他方面的强度都有所不同。

2、装配式预制混凝土外墙结构优势

2.1有利于工程建设效率、提升外墙质量

由于预制外墙是在工厂构建的，安装速度更快，因此只需将预制构件安装到外墙的预制位置即可，无需执行更复杂的操作。

2.2有利于节能降耗目标落实

传统的建筑工程在进行建设的过程之中，建设现场往往会产生大量的粉尘，会对周围的环境造成严重的污染，有的时候还会影响到周围居民的人身健康。所以装配式建筑在建设的过程之中，可以较为良好的解决这一问题，比如装配式建筑由于是在工厂之中进行局部构建的生产，所以可以使用更为多元化的原料，降低能源的利用和消耗。另外由于在施工现场，往往只需要对相应零部件进行整装与传统的建筑建设不同，所以产生的污染也较低。不过未来在装配式建筑建设的技术提升上还需要不断进行改进，比如对相应原料的使用相应技术的更新等，要不断向着节能降耗的目标进行落实。

2.3有利于降低劳动成本

工厂为实施构件加工和生产提供了出色的外部产品加工支持。这消除了许多手动投资，降低了人工和人工成本，并对整个建筑的施工成本控制产生了积极影响。由于预制构件的质量具有一定的保护期，可以直接安装在外墙上，因此可以在确保施工质量的同时降低外墙工作量的这部分成本。

3、装配式建筑预制混凝土外墙的结构设计分析

3.1点支承连接外墙

外墙板与主体结构采用点支承连接时，可分为平移式外墙板和旋转式外墙板两种形式。一般情况下，外墙板与主体结构的连接设置为4个支承点：当下部两个为承重节点时，上部两个为非承重节点;相反，当上部两个为承重节点时，下部两个为非承重节点。外墙板连接节点不仅要有足够的强度和刚度，保证墙板与主体结构的可靠连接，还要避免主体结构位移受到约束，形成反作用力作用于墙板。外墙主体结构在侧向力作用下会发生层间位移，或由于温度作用产生变形，如果墙板的每个连接节点都固接在外墙主体结构上，主体结构出现层间位移时，墙板就会随之外墙沿板平面内扭曲，产生较大内力。为了避免这种情况，连接节点应当具有相对于主体结构的可“移动”性，能够自由的平动和转动。由此避免了主体结构变形作用施加给墙板的作用力，也避免了墙板对主体结构的反向约束作用。外墙板的连接节点分为固定支座和活动支座，固定支座的螺栓需要拧紧，但如果活动支座的螺栓也拧紧的话，就会影响节点的活动，形成刚性约束，所以设计应给出活动节点螺栓扭矩及预紧力的具体要求。

3.2预制混凝土外墙的规格设计

根据相应混凝土外墙在装配式建筑的建设过程之中的作用，可以进行两大分类。分别可以分为围护板混凝土外墙和装饰板混凝土外墙。具体来说，围护板混凝土外墙的作用就是在建设的过程之中对建筑整体内部的浇筑，部分起到维护的作用，也就是混凝土外墙的核心作用。而装饰板主要是对内部的围护外墙板起到装饰的作用，也是为了建筑整体的形状和美观性，两者由于作用不同，所以在具体生产过程之中所使用的原料和技术也各不相同。另外对预制混凝土外墙进行规格设计的过程之中，还需要考虑建筑本身的设计特性，比如在装配式建筑中，以横向的力为主要受力时，往往就需要以横条板作为主要的预制件，以竖向的外墙力为主要受力时，则需要采用竖条板作为主要的预制件。另外在预制的过程之中，还需要考虑到墙板和冲力之间的关系，对整个建筑所有的窗洞设计都需要进行细致的把控，而后体现到混凝土外墙的规格设计之中。这样才能在后期的装配过程之中，使得相应地混凝土外墙与内部已经完成的浇筑结构能够完全适配。

3.3防水接缝设计

首先，密封性材料设计。此种材料接缝防水使用效果较为理想，应用没有过多限制，但在安装方面有较高要求，强调墙体需要保持干燥状态，且要保证安装温度可以保持在5～40℃之间，以便保证材料防水效果;其次，排水接缝设计。此种接缝较为特殊，是以墙板边缘形状为依据，带有密封功能的接缝，能够实现对雨水侵蚀的有效阻隔，其安装不会受到气候过大影响，设计人员需要按照结构边缘具体情况，展开凸起排水接缝设置;再次，预压缩密封胶条防水接缝设计。完成节点接缝位置胶条粘、节点一侧位置胶条粘，均属于此种接缝，可起到良好的节点密封效果;最后，防水密封胶带设计。

结语：

通过描述预制混凝土外墙的安装内容，我们对结构外墙的基本条件和具体设计模式有了明确的认识。考虑到应用结构墙的诸多优点，应设计用于结构分析和应用的现代系统工程，根据外墙的明确目标和施工重点，创建设计的规范性，以确保实现外墙设计的目标。这将为外墙提供理想的设计，确保应用效果，并确保支撑的质量。

参考文献：

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