張景涵（上海建科建筑設(shè)計院有限公司,上海 200032）

裝配式建筑可分為輕鋼裝配式建筑、木結(jié)構(gòu)裝配式建筑和預(yù)制混凝土裝配式建筑，在我國 95% 的裝配式住宅選用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)制混凝土裝配式建筑從生產(chǎn)裝配、經(jīng)濟控制等角度出發(fā)無疑是目前國內(nèi)裝配式建筑主流，而預(yù)制混凝土外墻掛板作為裝配在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)上的非承重外墻圍護掛板或裝飾版，在預(yù)制混凝土裝配式建筑中普遍應(yīng)用。

1 預(yù)制混凝土外掛墻板美觀要素

影響預(yù)制混凝土外墻掛板美觀的因素可分為：① 掛板構(gòu)造設(shè)計；② 掛板配套細(xì)部構(gòu)件；③ 掛板立面色彩與材質(zhì)3 個部分。

掛板本身結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計影響美觀的因素包括：① 選用的材料樣式，如混凝土、外露連接件和預(yù)埋件等；② 外墻掛板的劃分與版型設(shè)計，如圍護板按照立面特征劃分可分為整間板體系、橫條板體系、豎條板體系等；③ 加工制作水平，不同尺寸和工藝的生產(chǎn)設(shè)備對于構(gòu)件板的制約不同，對應(yīng)掛板成品的標(biāo)準(zhǔn)化與美觀程度相差較大。

掛板配套細(xì)部構(gòu)件主要包括外窗、雨棚、遮陽板、掛板接縫等功能性構(gòu)件以及線腳、外框等裝飾性構(gòu)件。外窗、雨棚與掛板接縫等構(gòu)件首先應(yīng)滿足其使用功能要求，但在合理設(shè)置的前提下，應(yīng)根據(jù)整體建筑形象注重細(xì)部構(gòu)件的美觀設(shè)計。而線腳外框等裝飾構(gòu)件在滿足建筑整體美觀的前提下，應(yīng)考慮掛板的生產(chǎn)、運輸以及安裝可行性。

掛板立面色彩與材質(zhì)是對于建筑立面美觀影響最直觀的因素。建筑通過色彩與材質(zhì)的選擇達到功能形象的塑造以及同周圍環(huán)境的和諧。通過不同構(gòu)造部位的色彩與材質(zhì)區(qū)分可形成生動多變的建筑立面語言。隨著生產(chǎn)制作工藝的進步，預(yù)制混凝土外墻掛板具備更多樣的材質(zhì)與色彩選擇。

2 預(yù)制混凝土外掛墻板接縫的美觀影響

在眾多影響預(yù)制混凝土外墻掛板美觀的要素中，掛板接縫可能不是顛覆性影響因素，但卻是不可避免的必要性因素。掛板接縫施工從外至內(nèi)的常規(guī)次序依次為建筑密封膠層、第一發(fā)泡封堵層、導(dǎo)水腔、第二發(fā)泡封堵層、耐火密封層。對外其主要是美觀及防水密封影響，對內(nèi)主要是防火及美觀影響。

有別于外墻掛板結(jié)構(gòu)構(gòu)件，外窗等構(gòu)件以及外立面不同色彩和材質(zhì)面層可預(yù)先在工廠完成生產(chǎn)與安裝，達到產(chǎn)品級的精確程度。掛板接縫對外對內(nèi)的密封層均需工人現(xiàn)場施工。由于掛板現(xiàn)場安裝的尺寸不確定性以及人工封膠的品質(zhì)不穩(wěn)定性，造成掛板接縫往往成為預(yù)制混凝土外墻掛板建筑美觀的薄弱環(huán)節(jié)，呈現(xiàn)接縫寬窄不一，對縫難達到豎向垂直、橫向水平，縫隙封膠表面不平整，色彩與立面色差較大等狀況。

3 預(yù)制混凝土外掛墻板接縫的優(yōu)化原則與方法

3.1 優(yōu)化原則

外掛墻板接縫的設(shè)計優(yōu)化最主要是對于外立面建筑密封部位的美觀優(yōu)化，因此首先需要遵循美觀的優(yōu)化原則；其次，在技術(shù)實施的可行性上應(yīng)遵循經(jīng)濟性原則；再次，在優(yōu)化的方案上應(yīng)選擇構(gòu)件精簡、標(biāo)準(zhǔn)化程度高的設(shè)計；最后，優(yōu)化方案應(yīng)具備適配性，可較廣泛應(yīng)用與不同地域與環(huán)境的建筑中。

3.2 優(yōu)化方法

通過分析影響預(yù)制混凝土外掛墻板的美觀要素，可通過以下幾方面進行接縫優(yōu)化設(shè)計思考。

(1) 更換色彩與材質(zhì)。接縫對于外墻美觀影響主要體現(xiàn)在色彩、材質(zhì)與外墻面層的差異。建筑密封膠的材質(zhì)較難與普通建筑立面材質(zhì)達到統(tǒng)一，因此選擇與外墻面層色彩接近的耐候膠體作為掛板接縫的封堵，可以很大程度弱化接縫對于立面美觀的影響?，F(xiàn)有密封膠產(chǎn)品經(jīng)過技術(shù)革新，可形成多彩色甚至金屬色澤外觀，基本能滿足常規(guī)建筑立面色彩需求。

(2) 增加遮蓋與保護。改變建筑密封膠色彩雖然起到弱化視覺色差效果，但密封膠仍需人工操作，未能有效提升接縫精確程度。通過增設(shè)一個覆蓋保護層在密封膠層外，成為接縫美觀優(yōu)化的進階選擇。對于覆蓋保護層的選擇從材料角度出發(fā)存在硬質(zhì)剛性與軟質(zhì)柔性兩種方向，兩種方向各存利弊，硬質(zhì)覆蓋材料具備尺寸精確、耐候時間長的優(yōu)點，但存在不可調(diào)節(jié)尺寸適配現(xiàn)場施工誤差和較難固定的缺陷；柔性材料具備尺寸可調(diào)，適配性強，方便施工的優(yōu)點，但也存在穩(wěn)定性和耐候性差，外觀平整程度低的缺點。結(jié)合接縫對于建筑美觀的主要影響在于縫隙平整度與尺寸一致度，硬質(zhì)覆蓋材料能更好達到美觀提升效果。

如何解決硬質(zhì)覆蓋材料尺寸適配性和固定安全性，成為提升接縫外立面美觀的重點。解決這一問題，需要從構(gòu)造形式考慮，“一”字型作為最經(jīng)濟的方案，首選進行設(shè)計嘗試（圖1）?！耙弧弊中透采w板材料需要選擇具備一定彎曲性的硬質(zhì)材料，且長度可隨外掛墻板模塊尺寸任意切割，通過在外墻板上預(yù)留凹槽進行卡扣固定。但通過施工經(jīng)驗論證，由于規(guī)范控制接縫理想尺寸為 25 mm，但現(xiàn)場安裝誤差可能達到 35 mm 以上，因此“一”字型蓋板的寬度過寬則現(xiàn)場安裝困難，損耗率高，過窄則容易脫落產(chǎn)生安全隱患。

圖1 “一”字型覆蓋板接縫節(jié)點

為了提升蓋板固定安全性，增加蓋板與外墻板的接觸面積成為解決方案，應(yīng)運而生 U 字型方案（圖2），通過具備異形造型增加硬質(zhì)材料可調(diào)節(jié)彈性尺寸，以適應(yīng)現(xiàn)場縫隙寬度差。但通過設(shè)計模擬，U 字型構(gòu)造也存在固定薄弱，存在安全隱患的問題，且建筑立面接縫不垂直不水平的問題仍然存在。

圖2 U 字型覆蓋板接縫節(jié)點

為了解決固定安全性和接縫達到垂直水平拉通美觀的問題，覆蓋板構(gòu)造優(yōu)化為“幾”字型（圖3），縮小內(nèi)凹構(gòu)造尺寸，以適應(yīng)現(xiàn)場接縫的施工誤差。外折增加的飛邊在增加固定安裝面的同時，保證外立面接縫水平與垂直統(tǒng)一性，有效提升預(yù)制混凝土外掛墻板建筑外立面美觀。

圖3 “幾”字型覆蓋板接縫節(jié)點

(3) 提升接縫性能。接縫作為裝配式建筑的防水密閉薄弱環(huán)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)圖集通過發(fā)泡封堵層和外低內(nèi)高的擋水企口構(gòu)造達到防水設(shè)計意圖。但相較于普通現(xiàn)澆或砌筑外墻，預(yù)制混凝土外掛墻板體系的氣密性、水密性、抗風(fēng)壓、平面內(nèi)變形四性規(guī)范指標(biāo)及計算方法卻是缺失的。結(jié)合“幾”字型外蓋板構(gòu)造，和通過預(yù)制形成用于卡住第一發(fā)泡封堵層的優(yōu)化構(gòu)造，接縫自外到內(nèi)，均依次設(shè)有金屬嵌條、第一耐候膠層、第一發(fā)泡封堵層、導(dǎo)水層、第二發(fā)泡封堵層、第二耐候膠層；橫向拼縫的導(dǎo)水層和第二發(fā)泡封堵層之間還設(shè)有外低內(nèi)高的擋水企口。接縫美觀性能、安裝性能與防水性能均有所提升（圖4）。

圖4 “幾”字型性能優(yōu)化接縫節(jié)點

優(yōu)化接縫設(shè)計后，外掛墻板體系的 4 性是否達到或優(yōu)于現(xiàn)澆砌筑做法，由于缺少標(biāo)準(zhǔn)化計算方法，需要科學(xué)試驗論證性能提升是否達標(biāo)。

4 預(yù)制混凝土外掛墻板優(yōu)化接縫的試驗論證

4.1 試驗原則

試驗是針對預(yù)制構(gòu)件的氣密性、水密性、抗風(fēng)壓、平面內(nèi)變形 4 個方面進行測試。試驗將在測試箱內(nèi)模擬條件對實際樣品進行檢測，試驗樣品需按照實際工程中的常規(guī)材料及尺寸制作，樣品施工及安裝方法也應(yīng)與實際施工現(xiàn)場相一致。

4.2 試驗樣品

樣品的面積尺寸為 8 340 mm×7 400 mm，包含寬度 2個板塊，高度 2 個板塊，高度跨 2 個層高，層高 3.7 m。預(yù)制構(gòu)件的面板構(gòu)造：鋼筋混凝土板 4 170 mm×3 700 mm，厚（70+55（巖棉）+150）mm；風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)取值：Wk=2.06 kPa。

4.3 試驗設(shè)備

測試箱能檢測的樣品尺寸約為 17.0 m×8.5 m×16.9 m。加壓系統(tǒng)能提供的最大正壓及負(fù)壓為 12 kPa（250 PSF），壓力量測裝置的能力達到 12 kPa；噴淋裝置能以 2.0、3.4 或4.0 L/（min·m-2）的速率進行淋水，40 個位移測量裝置能測量撓度；飛機引擎裝置能提供的風(fēng)速為 50 m/s；高精度復(fù)合氣流量測裝置。

4.4 試驗過程概述

試驗分別進行了氣密性能試驗、水密性能試驗、抗風(fēng)壓性能試驗、平面內(nèi)變形性能試驗，并重復(fù)進行氣密性能試驗和水密性能試驗。其中氣密性能檢測、水密性能檢測、抗風(fēng)壓性能檢測方法參照 GB/T 15227—2007《建筑幕墻氣密、水密、抗風(fēng)壓性能檢測方法》，平面內(nèi)變形性能檢測方法參照 GB/T 18250—2015《建筑幕墻層間變形性能分級及檢測方法》。

然后模擬自然狀態(tài)下，外側(cè)耐候密封膠部分失效時，再次對預(yù)制構(gòu)件進行氣密性、水密性、抗風(fēng)壓性等方面檢測。重復(fù)氣密性能檢測方法和重復(fù)水密性能檢測方法仍然參照GB/T 15227—2007 。

最后模擬外側(cè)所有擋水、防水措施失效時，僅存內(nèi)側(cè)雙層發(fā)泡氯丁橡膠條的極限狀況下，對預(yù)制構(gòu)件的氣密性、水密性、抗風(fēng)壓性等方面檢測。

4.5 試驗結(jié)果

通過對預(yù)制混凝土外掛墻板進行為期 20 d，3 個周期的試驗。參用氣密性、水密性、抗風(fēng)壓、房間變形 4 方面的性能參數(shù)以及重復(fù)驗證，都取得令人滿意的結(jié)論。試件整體氣密性能達到 0.04 m3/(m2·h) ，抗風(fēng)壓性能達到正壓 2.350 kPa，負(fù)壓 2.335 kPa，水密性能固定部分 ≥1 000 Pa，房間變形性能層間位移角 ≥1/183。

5 結(jié) 語

文章從美觀和性能提升角度分析預(yù)制混凝土外掛墻板接縫的優(yōu)化可行性，并通過試驗驗證得到目前較為有優(yōu)勢的論證結(jié)果，優(yōu)化的節(jié)點方案可以作為行之有效的方法供后續(xù)項目借鑒。未來外掛墻板接縫的優(yōu)化會向著更美觀、穩(wěn)固、可調(diào)的方向發(fā)展，對整體提升裝配式建筑品質(zhì)起到更多助力作用。