錢富貴

（中國建筑西南設計研究院有限公司貴州分院，貴州 貴陽 550000）

從20世紀60年代，裝配式建筑在瑞典、丹麥、芬蘭等北歐國家由政府主導建設的“安居工程”中，大量建造PC建筑。主要為多層“板樓”，成功解決了國民住房問題，不僅提高了效率，降低了成本，也保證了質(zhì)量。裝配式建筑是指，先將梁、板、柱、外墻等建筑構(gòu)件在PC構(gòu)件廠內(nèi)生產(chǎn)完成，通過與PC構(gòu)件模數(shù)協(xié)調(diào)、與路線環(huán)境相匹配的運輸工具運到施工現(xiàn)場，然后采用可靠的安裝方式和安裝器械將這些建筑構(gòu)件組裝連接起來，使建筑物具備不同使用功能。與傳統(tǒng)建筑現(xiàn)場施工相比，這種建造方式具有污染小、集成度高、工程進度快、建筑構(gòu)件質(zhì)量容易得到保證等優(yōu)點。然而由于我國現(xiàn)有的施工技術(shù)和機械化條件不先進、不成熟、不系統(tǒng)、外掛墻板設計中的保溫問題、防水問題、耐久性問題都是迫切需要解決的。

1 裝配式建筑的發(fā)展前景

1.1 裝配式建筑的優(yōu)缺點

隨著我國城市化進程的加快，城鎮(zhèn)越來越多的樓房拔地而起，這就迫切需要一種新型的建造方式來適應這種形勢，裝配式建筑順應了這種形勢的發(fā)展，建筑行業(yè)迎來了新的契機。裝配式建筑有以下優(yōu)點：降低了施工現(xiàn)場的噪聲污染，保護環(huán)境；構(gòu)件能夠在工廠內(nèi)進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)便捷，到了施工現(xiàn)場后，可以直接安裝，速度快，效率高，可大大縮短施工工期；在施工現(xiàn)場的作業(yè)量減少，在很大的程度上降低了材料浪費，使材料的利用率最大化；構(gòu)件在工廠采用機械化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量在機械參數(shù)化生產(chǎn)后得到有效保證；降低料具租賃費用，減少周轉(zhuǎn)料具投入量，節(jié)約成本；減少施工現(xiàn)場的作業(yè)量，有利于環(huán)境的保護；構(gòu)件生產(chǎn)基本上都是機械化，減少了現(xiàn)場施工人員配備，節(jié)約成本。然而，裝配式建筑外掛墻板也有很多缺點：裝配式剪力墻施工時，由于外掛墻板依附于鋼筋混凝土墻板（內(nèi)葉板）上，有時外掛墻板上的預留對拉螺桿孔洞過少，可能導致模板剛度不夠，使外掛板向外偏移，現(xiàn)場組裝困難[1]。

1.2 裝配式建筑的展望

隨著人民生活水平的不斷提高，越來越多的樓房在建設之中，政府、人民對建筑品質(zhì)的要求也越來越高，因此建筑行業(yè)競爭壓力逐漸變大，如何推進建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式的升級與轉(zhuǎn)變是建筑行業(yè)有關(guān)人士亟需思考的問題。走綠色環(huán)保、低碳循環(huán)、持續(xù)發(fā)展的道路，促進節(jié)能減排是建筑行業(yè)目前發(fā)展的主流方向。因此裝配式建筑對改善生態(tài)質(zhì)量和促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重大的意義。

2 裝配式建筑外掛墻板的拆分原則

外掛墻板不是結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其拆分設計主要由建筑師根據(jù)建筑立面效果確定。外掛墻板應安裝在主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，及結(jié)構(gòu)柱、梁、樓板或結(jié)構(gòu)墻體上，墻板拆分受到主體結(jié)構(gòu)布置的約束，必須考慮到實現(xiàn)與主體結(jié)構(gòu)連接的可行性。如果主體結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)件無法滿足墻板連接節(jié)點的要求，應當引出如“牛腿”類的連接件或次梁次柱等二次結(jié)構(gòu)體系，以服從建筑功能和藝術(shù)效果的要求。外掛墻板最大尺寸一般以一個層高和一個開間為限。歐美國家也有跨兩個層高的超大型墻板，但制作和運輸都很不方便。開口墻板如設置有窗戶洞口的墻板，洞口邊板的有效寬度不宜低于300mm。

3 裝配式建筑外掛墻板的結(jié)構(gòu)設計

3.1 PC墻板結(jié)構(gòu)設計內(nèi)容

1）連接節(jié)點布置

PC墻板的結(jié)構(gòu)設計首先要進行連接節(jié)點的布置，因為墻板以連接節(jié)點為支座，結(jié)構(gòu)設計計算在連接節(jié)點確定之后才能進行。

2）墻板結(jié)構(gòu)設計

墻板自身的結(jié)構(gòu)設計包括墻板結(jié)構(gòu)尺寸的確定、作用及作用組合計算、配置鋼筋、結(jié)構(gòu)承載能力和正常使用狀態(tài)的驗算、墻板構(gòu)造設計等。

3）連接節(jié)點結(jié)構(gòu)設計

設計連接節(jié)點的類型、連接方式；作用及作用組合計算；進行節(jié)點結(jié)構(gòu)計算；設計應對主體結(jié)構(gòu)變形的構(gòu)造；連接節(jié)點的其他構(gòu)造設計。

4）制作、堆放、運輸、施工環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)驗算與構(gòu)造設置

PC墻板在制作、堆放、運輸、施工環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)驗算與構(gòu)造設置包括脫模、翻轉(zhuǎn)、吊運、安裝預埋件的設置；制作、施工環(huán)節(jié)荷載作用下墻板承載能力和裂縫驗算等。

3.2 外掛墻板結(jié)構(gòu)設計

1）外掛墻板必須滿足構(gòu)件在制作、堆放、運輸、施工各個階段和整個使用壽命期的承重能力要求，保證強度和穩(wěn)定性；還應控制裂縫和撓度。

外掛墻板是裝飾性構(gòu)件、對裂縫和撓度比較敏感。按現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》 （GB50010-2010）規(guī)定的最大允許裂縫寬度為0.2mm。0.2mm的結(jié)構(gòu)裂縫是清晰可視的，清水混凝土和表面涂漆的墻板不大容易被用戶接受，心理上會形成不安全感。外掛墻板在制作、堆放、運輸、安裝環(huán)節(jié)荷載作用下不應當出現(xiàn)裂縫?！痘炷猎O計規(guī)范》規(guī)定的受彎構(gòu)件撓度的限值，是為屋蓋、樓蓋及樓梯構(gòu)件規(guī)定的；外掛墻板計算跨度一般小于7m，照搬1/200撓度是可行的，這個撓度在視角上不會有明顯的感覺。

2）作用與PC墻板的荷載與作用

不考慮連接節(jié)點，PC墻板本身結(jié)構(gòu)計算需要考慮的荷載與作用與墻板方向有關(guān)。豎直PC墻板結(jié)構(gòu)計算不需要考慮與墻板平行的重力荷載，只需考慮垂直于墻板的作用，包括風荷載和地震作用。不規(guī)則建筑表面傾斜和仰斜的PC墻板需要考慮的作用包括自重荷載、仰斜墻板還包括雪荷載、維修集中荷載。

3.3 墻板結(jié)構(gòu)計算簡圖

3.3.1 無洞口墻板

外掛墻板的結(jié)構(gòu)計算是驗算水平荷載作用下板的承載能力和變形；豎直荷載主要是對連接節(jié)點和內(nèi)外葉板的拉結(jié)件作用。外掛墻板是以連接節(jié)點為支承的板式構(gòu)件，即四點支撐板。

3.3.2 長寬比大的墻板

長寬比較大的墻板，長邊內(nèi)力分布比較均勻，可直接按照簡支板計算；短邊內(nèi)力因支座距離較遠而分布不均勻，支座板帶比跨中板帶分擔更多的荷載，應當對內(nèi)力進行調(diào)整：支座板帶承擔75%的荷載，跨中板帶承擔25%的荷載。

3.3.3 墻板結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容包括：配筋和墻板承載力驗算；撓度驗算；裂縫寬度計算。

按照日本經(jīng)驗，PC墻板隨著安裝節(jié)點位置的變化、開動情況的不同等，計算機計算的結(jié)果與人工計算結(jié)果差距較大。為了確保安全，在計算機計算的同時也可以采用人工計算進行比較，取更為安全的結(jié)果[2]。

4 結(jié)語

目前裝配式建筑發(fā)展最快的地區(qū)是歐洲部分國家地區(qū)、北美、日本、新加坡和香港地區(qū)。在我國還處于探索發(fā)展階段，理論體系尚未成熟，裝配式建筑發(fā)展前景未來可期。但裝配式建筑的優(yōu)點顯而易見，它相對于傳統(tǒng)建造方式來說，能夠保證房屋的質(zhì)量和安全性，提高穩(wěn)定性和耐久性，而且能夠減少環(huán)境污染，改善環(huán)境質(zhì)量，符合社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求，是順應我國未來建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢的新的建造形式，值得大家共同探索。