文/力維拓（中國）建筑科技有限公司 曹海山

0 引言

裝配式混凝土建筑在我國的應用日漸廣泛，國家標準、行業(yè)標準及各地方標準中也有較系統(tǒng)和完整的技術要求。但在應用過程中，仍出現(xiàn)各種共性的技術問題。

在此背景下，三明治夾心墻板在超低能耗建筑中的應用成為可能，這是目前應用于裝配式+超低能耗外圍護構件的重要選項。1969—1978年德國卡爾斯魯厄大學的烏泰舍教授在德國多本權威期刊的多篇論文奠定了三明治夾心墻板設計和驗算的理論依據(jù)。

預制混凝土夾心保溫外墻板由位于建筑外表面的外葉墻板、中間的保溫層和內側的內葉墻板組成，形成“三明治”結構，俗稱三明治外墻板。其可用于裝配式建筑的承重或非承重外圍護墻，相較傳統(tǒng)的外保溫方式，其耐久、防火性能較好，可實現(xiàn)結構保溫裝飾一體化。穿過保溫層將內、外葉墻板連接在一起的配件稱為夾心保溫拉結件。拉結件用以連接外葉層混凝土與內葉層混凝土，并將外葉層的荷載、作用等長期傳遞至內葉層及主結構中，滿足建筑造型、節(jié)能保溫等需求。

在我國拉結件市場上，國外產品應用較多，國內以引進和吸收國外技術為主，自主創(chuàng)新和深入研究不足。拉結件設計在深化設計階段普遍由廠家進行設計制作；產品廠家采用的設計方法不公開、不透明，設計時常采用國外標準，存在與國內標準的銜接問題。各類產品的設計方法和安全水準不統(tǒng)一；拉結件性能要求及設計方法不完善。部分拉結件受力狀態(tài)與預期不符，存在安全隱患；拉結件安裝質量控制不好，影響拉結件性能的發(fā)揮；缺乏統(tǒng)一技術標準，各類產品開發(fā)缺乏依據(jù)，產品質量不一。

若拉結件應用不當，夾心保溫外墻板的優(yōu)勢無法充分發(fā)揮，甚至變?yōu)榱觿荩蝗敉馊~墻板有脫落可能，其危險性遠大于普通的外保溫系統(tǒng)脫落。對于夾心保溫墻板中的拉結件系統(tǒng)的深入研究及制定技術標準是重要工作。

1 拉結件分類

拉結件可從受力性能和材料2個角度進行劃分。

1）受力性能 可分為完全組合式、非組合式和部分組合式。拉結件連接的強弱決定了夾心保溫外墻板的受力性能：當連接較強時，內、外葉墻板通過拉結件可完全協(xié)同受力，稱為“完全組合式”，此時墻板內外葉共同受力，剛度和承載力大，但在溫差、混凝土收縮等作用下，內、外葉墻板彼此約束，無法有效釋放應力，導致墻板發(fā)生開裂或嚴重變形；當連接較弱時，內、外葉墻不協(xié)同受力或協(xié)同受力能力較弱，設計中一般認為由內葉墻板單獨承受所有內力，外葉墻板的荷載通過拉結件及保溫層傳遞到內葉墻板上，稱為“非組合式”，此時內、外葉墻板可獨立變形；當連接強度介于二者之間時，夾心保溫外墻板受力處于完全組合式和非組合式之間，稱為“部分組合式”，其計算復雜，難以準確衡量其組合程度和受力性能，一般需通過試驗或根據(jù)經(jīng)驗進行設計。組合程度較高時，拉結件一般采用連續(xù)的桁架形式；組合程度較低時，一般采用點狀分布的金屬或FRP等非金屬拉結件。

2）材料 可分為金屬拉結件和非金屬拉結件，金屬拉結件主要采用不銹鋼材質，非金屬拉結件主要采用玻璃纖維增強復合材料（FRP）。不銹鋼拉結件的形式主要有筒式、板式、夾式、針式、桁架式，其中針式拉結件主要用于受拉，起限位作用，稱為限位拉結件，其余拉結件均可同時用于受拉和受剪，主要起支承作用，稱為支承拉結件。不銹鋼拉結件系統(tǒng)一般由豎向支承拉結件、水平支承拉結件和若干個限位拉結件組成，按支承拉結件不同，可分為筒式拉結件系統(tǒng)、板式拉結件系統(tǒng)、夾式拉結件系統(tǒng)、桁架式拉結件系統(tǒng)，其中對桁架式拉結件系統(tǒng)，可僅布置桁架式拉結件。不銹鋼拉結件的優(yōu)勢為安裝工藝相對簡單、安全性較高，但材料導熱系數(shù)較大，對夾心保溫外墻板的熱工性能存在不利影響。FRP拉結件包括桿式、板式，導熱系數(shù)小，產生的熱橋影響小，對夾心保溫外墻板的熱工性能影響小，當保溫厚度較大時，采用桿式拉結件不經(jīng)濟，需同時采用板式拉結件；在保溫厚度較小時，桿件抗剪剛度較大，不利于外葉墻板在溫度、收縮作用下的自由變形，此外其錨固性能受安裝工藝及質量影響較大。

拉結件的受力與夾心保溫外墻板所處階段和工況有關，包括生產運輸、施工安裝和使用階段，需考慮自重、風荷載、溫度、地震、混凝土收縮作用等。單個拉結件的受力狀態(tài)包括受拉、受剪、受壓、拉剪復合、壓剪復合等。夾心保溫外墻板中一般布置多個拉結件，形成拉結件系統(tǒng)，以抵抗上述作用，滿足受力要求。

由于非組合式夾心保溫外墻板可有效釋放溫度應力，且受力明確、便于設計，因此我國目前裝配式建筑中基本采用非組合式夾心保溫外墻板。在非組合式夾心外墻板中，不銹鋼拉結件便于安裝，價格合理，可靠性更高。經(jīng)多年實踐和市場選擇，板式拉結件系統(tǒng)是市場的主流形式。

2 拉結件布置

2.1 布置分類

承重拉結件一般對稱布置，豎向承重拉結件承受豎向荷載，包括外葉板、裝飾面和保溫板的重量；水平承重拉結件承受平面內地震荷載、運輸安裝、風荷載和平面內溫度應力。

限位拉結件一般在外葉板內均勻布置，相隔間距為200～1200mm，實際間距應以計算為準，限位拉結件承受平面外地震荷載、風荷載和平面外溫度應力（見圖1）。

圖1 拉結件布置

2.2 受力模式

拉結件的計算一般基于有限元原理，需考慮荷載外葉板、裝飾面、風荷載和模具黏結力，工況方面包括持久設計狀況、地震設計狀況、脫模驗算和運輸安裝。此外還需注意溫度應力和混凝土干燥過程中引起的收縮徐變及外葉板的平面膨脹和翹曲。

預制構件必須驗算短暫設計狀況下的承載力，原因是：在制作和施工過程中的荷載、受力狀態(tài)和計算模式經(jīng)常與使用階段不一致；預制構件的混凝土強度在此階段尚未達到設計強度。預制構件在翻轉、運輸、吊運、安裝等短暫設計工況下的施工驗算應乘以相應的動力系數(shù)；預制構件在脫模驗算時，自重乘以動力系數(shù)后還應加上脫模吸附力，脫模吸附力應根據(jù)構件和模具的實際狀況取用。脫模時應保證混凝土立方體抗壓強度不小于15N/mm2。減小脫模吸附力的方法：對于帶槽、帶肋等有側模的構件，其側模宜在脫模前拆除；當薄板可采用翻轉脫?；驓鈮悍ā㈩A頂法、振動法等方式時，模板和構件表面松脫后再脫模；模具應清理干凈，不應具有銹或混凝土垢等雜物；選用質量好的脫模劑；起吊速度應均勻且不宜過大；合理設置吊點。

夾心板構件常出現(xiàn)翹曲，尤其是長度超過6m的大夾心板更易受變形的影響。收縮在混凝土干燥過程中產生，這種干燥從外向內進行，導致夾心板構件的內層和外層在不同方向上翹曲。表面干燥越快，內部干燥越慢，翹曲越明顯。為防止混凝土干燥過快，應保持一定的濕度進行養(yǎng)護，并使用吸水能力較低的保溫層。采用混凝土技術（外加劑等）可降低混凝土的收縮并將產生的不利影響降至最小。

隨著溫度的快速升高，相對于靠近保溫層的未暴露面，飾面層的外表面變形更大。冬季直射陽光可能導致翹曲。夏季突發(fā)性雷雨使表面突然冷卻，會導致飾面層收縮?？赏ㄟ^采用淺色飾面層和減小飾面層的厚度降低此影響。

3 應用介紹

拉結件在預制夾心墻板中的布置流程（反打法）。

1）在外葉鋼筋網(wǎng)上定位并放置對應型號的片狀拉結件。

2）安裝附加鋼筋，并按照圖紙確定針狀拉結件位置，進行安裝固定。

3）外葉混凝土板澆筑前，核對圖紙檢查拉結件型號、數(shù)量、方向、埋深等。

4）在外葉混凝土初凝前安裝保溫板，安裝完成后將傾斜拉結件扶正，保證垂直度要求。

5）布設內葉鋼筋網(wǎng)片，安裝附加鋼筋。

6）內葉混凝土澆筑前核對圖紙，再次檢查拉結件型號、數(shù)量、方向、埋深等。

實際應用中還存在正打法和立模制作等制作方式，情況較復雜，如出現(xiàn)異形板、PCF懸挑板、飄窗等情況。而拉結件的布置也受限于內葉鋼筋位置、窗邊墻尺寸和減重塊等。在此總結以下原則。

1）異形板存在懸挑，綜合考慮保溫厚度、懸挑長度、高度、利用率等，確定是否增加承重拉結件。

2）當存在對稱的PCF懸挑板，且寬度在650mm以內時，可僅放豎向承重拉結件。

3）盡量避開減重塊。

4）外葉帶懸挑飄窗，懸挑突出部分四周均需增加承重拉結件。

在拉結件布置過程中還需注意：保溫板在鋪到混凝土上后不得被劃破；拉結件穿過隔熱板垂直插入底層混凝土層，直至層底，最大允許向后拉回；拉結件插入混凝土應為初凝狀態(tài)，以確?；炷量梢院芎玫匕潭ㄗ″^固件；錨固件在底層混凝土中的長度至少達55mm；拉結件必須探出隔熱層至少50mm；無論是澆筑或壓實混凝土，底層混凝土層中的錨固件均不得發(fā)生位移；脫模時預制廠應采取措施減小脫膜吸附力。鋼筋混凝土墻板的運輸、倉儲和安裝應滿足規(guī)范要求。

4 結語

針對夾心保溫拉結件技術，后續(xù)仍存在有待深入研究的問題，需全行業(yè)共同解決。從設計角度看，應注意夾心保溫墻板及拉結件系統(tǒng)在墻板受溫度作用及混凝土收縮作用時的受力變形肌理；從施工角度看，預制工廠的工人技術能力和施工現(xiàn)場對于PCF墻板的安裝精度有待提高，管理模式有待健全；拉結件需統(tǒng)一設計及進行性能檢測要求，從而為行業(yè)提供安全合理、經(jīng)濟適用的拉結件產品，促進裝配式建筑的健康發(fā)展。