引言：随着建筑工业在建筑领域的推广和应用，在住宅建筑等建筑的外墙上应用预制混凝土外挂墙板的应用领域也得到了进一步的扩展。然而，在预制混凝土外挂壁板的设计和验算方面，国内尚无相关的规范和设计经验。因此，有关部门应加大对预应力混凝土外挂壁板节点设计的重视，使之符合我国现行先进的预应力混凝土构件的设计规范。

1.装配式建筑的发展前景

1.1装配式建筑的优缺点

随着我国城市化进程的不断推进，城市中的房屋不断增多，急需一种新的建筑形式来满足这一情况。装配式结构具有如下优势：一是减少了场地噪音的污染，二是对环境的保护。部件可以在工厂里实现工业化，制造方便，到达工地后，可以立即进行装配，既快捷又高效，可以大大缩短工程时间。减少工地的工作量，极大地减少了物料的浪费，提高了物料的利用率。零件由工厂自动化制造，通过机械参数化的方式，可以有效地保证产品的品质。但是，在装配式建筑中，挂墙也存在着许多不足之处。在拼装剪力墙施工中，外挂壁板是附着在墙体（内叶板）上的，在安装过程中，由于壁板上预留的对拉螺栓孔太小，会造成模板刚性不足，造成外挂板向外移动，造成现场安装困难。

1.2装配式建筑的展望

随着人民生活水平的提高，建筑工程的数量也在增加，政府和人民对建筑质量的要求也在不断提高，建筑行业的竞争压力日益增大，建筑行业的发展模式正在发生变化。走绿色、低碳循环、可持续发展之路，推动节能减排是当前建筑业发展的主要趋势。因而，装配式建筑对于提高城市生态环境、推动社会和经济的可持续发展，有着重要的现实意义。

2.装配式建筑外挂墙板的拆分原则

外墙壁板并非结构部件，其拆分的设计多由建筑师依据建筑的外观效果来决定。外挂墙板应安装在结构柱、梁、楼板或结构墙上，而墙板的拆分受主体结构的限制，并要充分考虑与主体结构的连接。若主体结构系统中的构件不能达到墙体连接节点的要求，则应采用“牛腿”型连接件、次梁次柱等辅助结构系统，以符合建筑的功能与艺术效果。外挂壁板的最大尺寸通常仅限于一层高和一层。欧美地区也有两层以上的巨型墙体，但是生产和运送起来非常不便。若设有开窗孔的壁板，其有效宽度不得小于300毫米。

3.预制装配类型外挂墙板建造方式特点

3.1预制类型装配式墙体结构生产施工概述

在现代建筑工程当中，采用了预制拼装式的外墙壁板施工方法，将建筑与工业生产用地结合在一起，形成了一种集生产与施工现场安装于一体的新型建筑。这种组合式的模块化工程是从建造模块化到模块化施工的全过程。首先，模板制造厂必须能够按照工程建设的特点和特定的要求进行生产，确保模板的材质强度和性能能够符合工程要求。其次，模块化处理完毕，再将构件运送至施工现场进行装配，最后才能完成整个项目的施工。

在工程建设的全过程中，要重视模板的分解设计，保证工程的装配、安装后的整体质量，同时还要考虑到模板的审查要求。其次，在组装过程中应注意模板结构的安装顺序，使其在组装完成后保持良好的衔接性和稳定性。

3.2预制类型外挂墙体特点分析

(1)在不同的工程建设中，采用预制装配式外墙墙体进行工业化生产。与传统的施工方式相比，预制装配式外挂墙板施工更具可控性，有利于施工单位对施工质量、进度、成本等方面的控制。质量可控传统建筑的外墙施工质量难以控制，而采用设计方法对其进行质量控制。类似于机加工，在材料、尺寸、加工工艺等方面都有科学的工艺要求，以保证产品的精度。采用可控制生产进度的工业化生产模式，使建筑工程工期大幅减少，工期仅为35%。降低了工程建设的难度，提高了工程的机械化程度。

(2)采用电脑数据库进行标准化作业，实现了对预制装配式外挂墙板的工程量管理。另外，运用数码资讯技术，使建筑作业的作业流程化。工业化生产模式使每个工艺过程都得到了严格的控制，使每个工艺过程都得到了规范，从而确保了工艺过程的规范化。同一工艺可以用于不同的施工工程。首先，根据房屋的主体结构，对墙体构件进行了分解，并根据组装的先后次序，对其进行了组装。确定各零件的型号，并制定安装计划。通过制定详细的生产安装方案，保证生产安装的一致性，保证各生产过程的协调。

(3)安全的施工，预制拼装外墙壁板的结构设计是合理的，其单元容积内的预制墙板承载力更大。另外，在安装预制外挂墙板时，还使用了主梁作为支撑，以确保整体结构的完整性，并增加了墙体的承载能力。降低了施工人员的工作难度，降低了施工的风险

4.荷载分析

一般来讲，在设计外墙外壁板时，无须参与主体结构的受力，仅承担墙体自身的自重、风荷载和地震荷载。所以，在进行结构节点的设计时，必须要有足够的承载力，才能承受住外部壁板的全部载荷。

4.1节点所受自重荷载标准值

为保证壁板的自由移动，壁板上的垂直载荷均由两个结点共同承担，因此，在设计时应充分考虑有关支承的合理位置和板面形状不一致时所引起的额外载荷。此外，还应充分考虑外挂墙面板的铺设和预埋铁件对混凝土的额外荷载。这样，根据混凝土的能力，可以进行相应的抬高。

4.2节点所受荷载标准值

外壁板的表面外风荷载是由所有节点共同承担的，在计算时，必须考虑外壁板所受风荷载的应力和支撑力的不一致而引起的偏心，并将其与风荷载下的节点的受力状况相结合，再计算出其在风荷载下的受力。

4.3节点所受地震作用标准值

在地震作用下，必须充分考虑预制外挂墙板的水平地震作用、面内水平地震作用和面内竖向地震作用，并对其偏心作用进行了详细的分析。在平面内的地震作用下，墙体会发生扭转，使其在一定时期内无法承受水平水平的影响。所以，就承重节点而言，为了保证节点的安全，必须将其所承担的载荷作用进行放大。

4.4荷载组合设计

在不同的载荷组合情况下，节点要经受多种载荷，对于平面外水平加载组合，必须充分考虑墙体自身的抗震性能，如果有两个组合结构，则应选用具有最大水平方向的矢量组合。

5.PC挂板的科学分类

(1)按连接方式分类。其主要形式有两大类：湿式和干式。湿连接是在施工时，首先在施工现场安装PC壁板，然后将主体结构与钢筋拉紧，然后进行现场浇筑。所谓的干法连接，就是在基础构件安装完毕后，再进行PC吊板的吊装，而不是直接浇筑混凝土，而是直接将主体构件进行预埋。

(2)按板材自身构造分类。从某种意义上讲，PC壁板可以分成两类：单层混凝土壁板和夹心壁板。所谓的单层混凝土壁板，其特点是厚度大，可以有效地将内外隔热层进行有效地粘合，同时还可以考虑外部装饰。夹心绝热墙板是指在实际工程中，将保温材料集中于墙体中部，并将全部隔热层连接而成的复合式墙板。夹芯保温板和夹芯保温板在功能和功能上都是独立的，二者存在着一定的联系和区别。但在实际应用中，应注意混凝土与接缝之间的热效应，并注意对其质量的影响，故在选择保温材料时，应注意其耐用性。

6.外观设计

6.1 PC挂板外观设计规格

从某种程度上来说，干挂PC壁板可以根据其功能和功能将其划分为护壁板系统和装饰板系统。针对楼板体系，按照住宅的结构和外立面特点，可以划分为整体板系、横条板体系等。比如，如果是横向结构的房子，就必须要有对应的横梁系统，在这一层，有针对性地将开间的墙板作为预制件，而在垂直结构中，就必须使用与之相匹配的竖直板系统。同时，根据墙体与窗洞之间的关系和间隔来划分，即在建筑设计中，如果采用了外壁预留窗，则应采用单板体系，而独立开间则视为标准外壁。如果建筑物是分开的，应该设置横向的侧窗板或竖向的右面板，使外墙规范化。

6.2 PC挂板外观设计材质

在处理预制混凝土外墙的外观效果时，可以采用材料处理的方法，第一，在使用时，可以利用混凝土自身的形状和模具上的纹理，来表现出一种自然的设计风格。由于混凝土本身就是一种很好的材料，所以在处理的时候，使用的方法不同，所产生的效果也会有很大的差别。其次，在与其他材料进行混合的时候，需要在模板的表面涂上一层彩漆，或者将颜色和颜色混合在一起，这样就可以达到很好的效果。

6.3组合方式

目前，在预应力混凝土外挂墙体的设计中，其组合形式有两种：一是同一种重复，二是复合重复。所谓“同一”重复就是反复地使用某个标准单元，最后形成较为简洁的外立面。通过统一的颜色和材料，利用标准的颜色和材料，创造出不同的外观效果，这种重复的方法在应用中很容易实现，但是在组合的时候，就会受到很大的限制，通常情况下，都会采用更精细的设计。复合重复法是将若干个不同的标准单元进行逐行地合并，从而使其最终能产生较为丰富的外观效果。

7.PC外挂墙板节点设计

7.1连接节点设计

在外壁板与主体结构的连接处，采用挠性连接时，主要以点支撑和线支撑为主。

7.1.1点支承连接

当外壁板与主体结构通过点支撑的方式进行连接时，可以将其划分为两种类型：水平移动式外挂墙板和旋转式外挂墙板。通常，外壁板与主体结构之间的连接应设4个支撑点：在下两个承载节点时，上部两个为无承载节点，反之，在两个以上为承载节点时，剩下两个为无承载节点。墙体连接的节点既要具有足够的强度、刚性，又要保证墙体与主体之间的可靠连接，又要防止墙体的位移被墙体限制，从而产生反作用力。当墙体的各连接节点与主体结构固定时，墙体在受横向力的作用下会发生分层位移，或者因温度作用而发生变形，墙体的各联结节点均与主体结构固定，当墙体发生层间位移时，墙体将会在板面内发生扭转，从而产生很大的内力。为避免此问题，连接节点必须与本体结构相比具有“移动”的能力，并且可以自由地进行平移和旋转。外壁板的连接节点可分为固定支架和可移动支架，固定支架的螺栓必须紧固，而移动支架的螺栓若拧紧，则会对节点的运动产生一定的影响，从而产生刚性约束，因此，在设计时必须对活动节点的螺栓扭矩和预紧力进行详细的规定。

7.1.2线支承连接

在外壁板与主梁之间用钢丝支撑进行连接时，应考虑到两方面的问题。

一是连接节点的抗震设计必须符合下列条件：（1）在多次地震和设防地震作用下，连接节点仍能保持弹性；（2）在罕遇地震时，外挂墙板上的剪力键不会被破坏，而连接钢筋不会发生屈服。

二是连接节点的结构设计要满足以下几个方面：①当外部墙体的上部与地板梁连接时，应尽量避开楼面梁的塑性铰区。(2)外挂墙板与横梁的接合表面应为粗糙表面，并留有键槽；外挂墙板应预留连接肋，使其一端与地面梁（或板）后浇混凝土相结合。(3)外挂墙板下端应设置两个仅承受平面外水平荷载的无承重节点，其构造应保证外挂墙体在水平方向上的变形不小于其在设防地震作用下的层间位移角大于3倍，以满足结构的变形。(4)不能在主体结构的变形缝上设置或连接外挂壁板。在设计时，常忽视规范中所强调的弹性连接问题，采用柔性连接方式，使主梁与外壁板之间的刚度约束得以消除，从而保证其计算假定符合实际。

7.2防水节点设计

PC墙板的横向防水装置包括密封胶、橡胶条、外低内高的构造，能有效地阻止雨水的渗透。竖向裂缝的防水结构采用密封胶、胶条、排水管道。在垂直方向和水平方向上都有空隙，这些空隙间的压力差异能阻止雨水的渗入。外壁连接处的密封及止水橡胶条的受力状况较为复杂，应考虑到防水、温度、风荷载、地震等因素的影响，避免由于压缩率低、弹性差而造成墙体间的挤压、破坏。防水构造用的密封胶、橡胶止水橡胶条应严格按照技术要求选用，特别是：1）密封胶要与混凝土相适应；2、止水橡胶条要空心；3、既要保证密封性和耐久性，又要有较好的弹性和较高的压缩比。

结束语：

由于国内建筑工艺和施工设备等因素的影响，在进行预应力混凝土外墙的设计时，必须加强对保温、防水、耐久性的研究。随着我国建筑业的不断发展，必须不断地改进现有的外挂式预制墙的设计思路和方法，以保证其设计的质量。

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