理论教育 装配式混凝土建筑:外挂墙板类型与结构设计

装配式混凝土建筑:外挂墙板类型与结构设计

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:预制外挂墙板定义《装标》2.1.28条给出了外挂墙板的定义,即安装在结构主体上,起围护、装饰作用的非承载预制混凝土外墙板,简称外挂板。有抗震设防要求时,外挂墙板及其与主体结构相连接的节点应进行抗震设计。3)《装标》5.9.3规定,抗震设计时,外挂墙板与主体结构的连接节点在水平面内应具有不小于主体结构在设防烈度地震作用下弹性层间位移角3倍的变形能力。外挂墙板结构设计内容1)连接节点布置。

装配式混凝土建筑:外挂墙板类型与结构设计

(1)预制外挂墙板定义

《装标》2.1.28条给出了外挂墙板的定义,即安装在结构主体上,起围护、装饰作用的非承载预制混凝土外墙板,简称外挂板。PC外挂板应用非常广泛。可以组合成PC幕墙,也可以局部应用;不仅用于PC装配式建筑,也用于现浇混凝土结构建筑。日本还大量用于钢结构建筑。

PC外墙挂板不属于主体结构构件,是装配在混凝土结构或钢结构上的非承重外围护构件。PC外墙挂板有普通PC墙板和夹心保温墙板两种类型。普通PC墙板是单叶墙板。夹心保温墙板是双叶墙板,两层钢筋混凝土板之间夹着保温层。单叶墙板结构设计包括墙板设计和连接节点设计;双叶墙板增加了外叶墙板设计和拉结件设计。

(2)PC外挂墙板的类型

1)按板的保温类型分为普通板和夹心保温板,如图10-1和图10-2所示。

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图10-1 普通板

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图10-2 夹心板

2)按板的空间造型分为平面板和曲面板,如图10-3和图10-4所示。

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图10-3 平面板

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图10-4 曲面板

3)按立面布置方式分为整间板、横向板和竖向板,如图10-5、图10-6和图10-7所示。

①整间板。整间板是覆盖一跨和一层楼高的板,安装节点一般设置在梁或楼板上。

②横向板。横向板是水平方向的板,安装节点设置在柱子或楼板上。

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图10-5 整间板示意图

a)有窗墙板 b)无窗墙板 c)安装在梁或楼板上 d)安装在柱上

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图10-6 横向板示意图

a)通长玻璃窗 b)不通长玻璃窗 c)墙板安装在柱上 d)墙板安装在楼板上

③竖向板。竖向板是竖直方向的板,安装节点设置在柱旁或上下楼板、梁上。

4)按层高分为单层板(图10-8)和跨层板(图10-9)。

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图10-7 竖向板示意图

a)竖向通窗 b)竖向有窗间墙 c)满铺墙板 d)安装在柱上 e)安装在楼板上(www.daowen.com)

(3)关于外挂板的规定

1)《装规》10.1.1规定,外挂墙板应采用合理的连接节点并与主体结构可靠连接。有抗震设防要求时,外挂墙板及其与主体结构相连接的节点应进行抗震设计。

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图10-8 单层板

2)《装标》5.9.1规定,在正常使用状态下,外挂墙板具有良好的工作性能,外挂墙板在多遇地震作用下能够正常使用;在预估的罕遇地震作用下不应整体脱落。

3)《装标》5.9.3规定,抗震设计时,外挂墙板与主体结构的连接节点在水平面内应具有不小于主体结构在设防烈度地震作用下弹性层间位移角3倍的变形能力。

4)《装标》5.9.4规定,主体结构计算时,应按下列规定计入结构对外挂墙板的影响:

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图10-9 跨层板

①应计入支撑于结构主体的外挂墙板自重。

②当外挂墙板对支撑构件有偏心时,应计入外挂墙板重力和荷载偏心的影响。

③采用点支撑与主体结构相连的外挂墙板,连接节点具有适应主体结构变形的能力时,可不计入其刚度的影响,但不得考虑外挂墙板的有利影响。

④采用线支撑与主体结构相连的外挂墙板,应根据刚度等代原则计入刚度影响,但不得考虑外挂墙板的有利影响。

(4)外挂墙板结构设计目的

PC墙板结构设计目的是,设计合理的墙板结构和与主体结构的连接节点,使其在承载能力极限状态和正常使用极限状态下,符合安全、正常使用的要求和规范规定。

1)承载能力极限状态。

①在自重、风荷载、地震作用等作用下,墙板不会脱落,墙板和连接件的承载能力在允许应力以下。

②当主体结构发生层间位移时,墙板不会脱落或破坏。

2)正常使用极限状态。

①在风荷载、地震作用等作用下,墙板挠度和裂缝在容许范围内;连接件不出现超出设计允许范围的位移。

②当主体结构发生层间位移时,墙板的连接系统能够“应对”,避免因结构位移出现对墙板的附加作用而导致裂缝。

③当墙板与主体结构有温度变形差异时,墙板的连接系统能够“应对”,避免温度应力引起墙板裂缝。

(5)外挂墙板结构设计内容

1)连接节点布置。PC墙板的结构设计首先要进行连接节点的布置,因为墙板以连接节点为支座,结构设计计算在连接节点确定之后才能进行。

2)墙板结构设计。墙板自身的结构设计包括墙板结构尺寸的确定、作用及作用组合计算、配置钢筋、结构承载能力和正常使用状态的验算、墙板构造设计等。

3)连接节点结构设计。设计连接节点的类型、连接方式;作用及作用组合计算;进行连接节点结构计算;设计应对主体结构变形的构造;连接节点的其他构造设计。

4)制作、堆放、运输、施工环节的结构验算与构造设置。

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