装配式建筑预制混凝土外挂墙板设计研究

装配式建筑预制混凝土外挂墙板设计研究

李远潘雨龙

关键词：装配式建筑；混泥土；外挂墙板；设计；研究及讨论

引言

根据目前有关装配式建筑的调查研究，我国大部分建筑都存在一定的问题，如耗能高、规模大、效率低、污染环境等。随着社会的不断发展，我国建筑业迫切寻求一种新的升级模式，逐步形成产业科技导向型。从某种意义上讲，为了有效地解决上述问题，提高住宅建设的效率和实用性，装配式建筑的使用，尤其预制外墙挂板的推广可以充分提高房屋建筑的安全性，大大缩短施工周期，减少对环境的污染，在一定程度上能够促进社会的可持续发展。

其中，预制混凝土外墙挂板，即PC墙板，作为装配式建筑的重要组成部分，其整体质量、工艺流程和施工方法直接影响着建筑的质量、功能和节能效果。在设计阶段，PC挂板不直接参与主体结构的受力计算，也不会承担建筑的支撑力，只承受自身重量和外界最大负载，一定程度上有利于进行维护和管理建设。同时，为了使用方便，可以直接到网站购买实现人工安装配置。根据相关调查，PC板已在当今社会广泛应用，如钢筋混凝土、钢结构等，并取得了良好的效果。以深圳光明新区公明街道元昇厂片区城市更新单元二期项目为例，部分外墙采用了预制外墙挂板，大大节约了工期，加快了施工进度，并获得了建设单位的一致好评，同时在外墙防水方面也取得了较好的效果，极具推广前景。

1PC挂板的科学分类

1.1按连接方式分类

PC挂板可以分为湿连接和干连接。所谓湿式连接主要是指在建筑安装过程中安装PC板，然后将建筑主体结构与钢筋进行拉伸连接，用于这一系列结构的现场安装；所谓干式连接，主要是指PC机吊板安装完成后，对建筑物的基本主体结构进行吊装。在此过程中，结构层不需要现浇，只可以通过预埋法连接主体结构。

1.2按板材自身构造分类

PC墙板在一定程度上可分为单层混凝土墙板和夹层保温墙板。所谓单层混凝土墙板的主要特点是厚，能够有效地将内外保温层结合起来，同时兼顾外部装饰；夹层保温墙板主要是指实际施工过程中会集中在墙体中间位置的保温材料，将所有的保温层连接起来形成一个组合墙板。单层混凝土墙板和夹层保温墙板有一定的统一性和独立性，它们是相互关联的，不同之处在于夹层保温墙板适用于寒冷的天气，安全性较强，在一定程度上能满足建筑保温、防水和装饰多样化的需求。

2外观设计

为了充分提高施工效率，实现PC挂板的集中工业化施工，多数厂家在制作挂板时采用固定模板和模具，统一标准，但在实际效果上，其外观的立面仍有很大的灵活性。同时，建筑立面的设计优化应考虑到建筑的整体性，不能与设计有较大的出入，在遵循设计规范时，对PC板进行设计优化。

2.1PC板外观设计规格

从一定意义上讲，干式连接PC板可以根据外墙的作用和功能进行明确划分，具体分为围护系统和装饰板系统。对于围护结构的面板系统，根据建筑形式和立面特征，可将其细分为整个面板系统和水平面板系统，楼层的隔断墙板可设置为预制构件。采用竖向结构时，需要竖向杆和板的支撑体系，楼板采用多层隔断墙板预制构件。同时还可以根据墙板与窗孔之间的关系和距离进行有效划分。也就是说，如果在建筑设计中采用外墙板预留窗孔，则应采用全面板系统，并以一个独立的开口作为标准外墙板。如果建筑的设计是分布的，水平侧窗面板或垂直左右面板也应作为标准的外墙。

2.2PC板材质设计

在建筑PC板的设计中，如果对材料进行改造和优化，可以使板的外观逐渐多样化。例如，预制清水混凝土板可以直接用来体现混凝土的独特性能和柔性性能，可以直接用油漆PC板涂抹，也可以用优化石材等复合材料进行优化设计。

2.2.1清水混凝土

在实际的工作过程中，可以利用混凝土本身的形态和颜色来保留和完善原有的肌理和朝向，通过立面的效果来呈现原有的肌理和朝向，使人们更直观的感受自然。同时，混凝土本身具有灵活的表现形式，采用不同的混凝土处理方法呈现出不同的效果。以中关村电力大厦为例，采用该模型，利用预制混凝土进行PC面板的设计与制造，通过对窗面板垂线与水平线的组合优化，呈现出三维造型，充分体现了混凝土的作用与价值。

2.2.2其他复合材料

为了体现建筑的美学本质，PC板的优化设计应在模具表面涂抹涂料、石砖或其他装饰材料。它可以直接应用于混凝土或与其他类似的颜色混合，创造一个丰富多彩的墙壁效果。

2.3组合方式

2.3.1同一性重复

在混凝土拼装施工过程中，可以在同一标准单元的挂板上进行统一规划，向公众呈现出较为立体、简洁的立面效果，给人以美的享受。与其他模式相比，这种统一重复组合模式更简单，成本更低。

2.3.2复合性重复

所谓复合重复，主要是指设计过程中不同尺寸的单元和材料的组合，可以是规则的，也可以是非规则的。通过这样一种方式来将PC板多样化组合，将更立体的建筑表现出来。

3PC挂板构造节点设计

3.1连接节点设计

根据连接方式，可分为上轴承式和下轴承式。上承重型主要用于墙板本身重量较小的情况，下承重型主要用于墙体较重的情况。如果相关人员对整体效果有一定的要求，也可以直接将PC板挂在其他配件上。

3.2防水节点设计

在实际的施工设计过程中，PC板的防水设计主要是基于导流设计，在一定程度上采用了堵塞作为辅助手段。水平防水主要是按照结构由外而内，以密封剂、泡沫条、防水条、缝料为主要材料，采用高低缝、舌槽缝形式，以避免雨水淋湿。

4PC外墙挂板设计流程

PC外墙板的性能是多样化和复杂的，为了满足其性能要求，整个生产过程应该精心设计，从项目开始到中期的细节工厂生产和后期的施工和生产。因此，PC外墙板的设计大致可以分为三个阶段，分别是外部规划分析、细节设计和基础设计。

4.1计划分析阶段

方案分析阶段主要收集建筑、机电、设计图纸、结构等信息，认真分析数据，确定项目预制结构体系，初步估算项目总成本和工期。

4.2细部设计阶段

这一阶段是图纸制作阶段，在基本设计阶段之后，是将设计理念展现在图纸上。其图纸包括施工图和部件生产图，并细分为平面图、立面图、装配图、铁件定位图、铁件连接详图等，所有图纸均在PC外墙板完成整个设计过程后完成。

5工业化关键技术研究

PC住宅采用预制混凝土构件，性能优良，受到许多国家的喜爱并大量推广。成本对于许多发达国家来说是非常至关重要的，工业化生产的住房质量好，建设速度快，建设成本低。PC建筑逐渐成为住宅生产的主流。建筑预制构件是建筑工业生产的基本构件。它们一般是半成品，如梁、板、住宅单元、楼梯等。

结束语

综上所述，装配式建筑预制混凝土PC挂板应当从PC挂板外观设计规格、PC挂板材质设计、组合方式等多个方面入手，同时应加强PC挂板构造中连接节点及其防水的有效设计，这样才能够最大限度的减少质量通病的发生。

参考文献：

[1]轻骨料混凝土夹心保温外挂墙板研究[J].施工技术，2018（12）.

[2]陈信伦.关于装配式建筑施工探讨[J].福建建材，2017（8）：90-91.