外挂墙板与主体结构的连接及节点设计与预埋件设计

时间：2023-10-06 理论教育 版权反馈

【摘要】：③外挂墙板底端应设置不少于2个仅对墙板平面外有约束的连接节点。④外挂墙板的侧边不应与主体结构连接。4）《装标》5.9.8规定，外挂墙板不应跨越主体结构的变形缝。宜采用柔性连接设计或滑动型连接设计并采用易于修复的构造措施。固定节点是将墙板与主体结构“固定”连接的节点；活动节点则是允许墙板与主体结构之间有相对位移的节点。

（1）规范规定

1）《装规》10.3.6规定，外挂墙板与主体结构采用点支撑连接时，连接件滑动孔尺寸，应根据穿孔螺栓的直径、层间位移值和施工误差等因素确定。

2）《装标》5.9.7规定，外挂墙板与主体结构采用点支承连接时，节点构造应符合下列规定：

①应根据外挂墙板的形状、尺寸，确定连接点的数量和位置，连接点不应少于4个，承重连接点不应多于2个。

②在外力作用下，外挂墙板相对主体结构在墙板平面内应能水平滑动或转动。

③连接件的滑动孔尺寸应根据穿孔螺栓直径、变形能力需求和施工允许偏差等因素确定。

3）《装标》5.9.8规定，外挂墙板与主体结构采用线支承连接时如图10-14所示，节点构造应符合下列规定：

①外挂墙板顶部与梁连接，且固定连接区段应避开梁端1.5倍梁高长度范围。

②外挂墙板与梁的结合面应采用粗糙面并设置键槽；接缝处应设置连接钢筋，连接钢筋数量应经过计算确定且钢筋直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm；连接钢筋在外挂墙板和楼面梁后浇混凝土中的锚固应符合现行国家标准《混规》的有关规定。

③外挂墙板底端应设置不少于2个仅对墙板平面外有约束的连接节点。

④外挂墙板的侧边不应与主体结构连接。

4）《装标》5.9.8规定，外挂墙板不应跨越主体结构的变形缝。主体结构变形缝两侧的外挂墙板构造缝应能够适应主体结构的变形要求。宜采用柔性连接设计或滑动型连接设计并采用易于修复的构造措施。

图10-14 外挂墙板线支承连接示意图

1—预制梁 2—预制板 3—预制外挂墙板 4—后浇混凝土 5—连接钢筋 6—剪力键槽 7—面外限位连接件

（2）连接节点设计要求

1）外挂墙板连接节点不仅要有足够的强度和刚度保证墙板与主体结构可靠连接，还要避免主体结构位移作用于墙板形成内力。

主体结构在侧向力作用下会发生层间位移，或由于温度作用产生变形，如果墙板的每个连接节点都牢牢地固定在主体结构上，主体结构出现层间位移时，墙板就会随之沿板平面方向扭曲，产生较大内力。为了避免这种情况，连接节点应当具有相对于主体结构的可“移动”性，或可滑动，或可转动。当主体结构位移时，连接节点允许墙板不随之扭曲，有相对的“自由度”，由此避免了主体结构施加给墙板的作用力，也避免了墙板对主体结构的反作用。人们普遍把连接节点的这种功能叫作“对主体结构变形的随从性”，这是一个容易引起误解的表述，使墙板相当于主体结构“移动”的连接节点恰恰不是“随从”主体结构，而是以“自由”的状态应对主体结构的变形。

图10-15是墙板连接节点应对层间位移的示意图，即在主体结构发生层间位移时墙板与主体结构相对位置的关系图。在正常情况下，墙板的预埋螺栓位于连接到主体结构上的连接板的长孔的中间。见图10-15a和大样图A；当发生层间位移时，主体结构柱子倾斜，上梁水平位移，但墙板没有随之移动，而是连接板随着梁移动了，这时墙板的预埋螺栓位移至连接件长孔的边缘。

图10-15 墙板与主体结构位移的关系

a）正常状态 b）层间位移发生时

2）连接节点的设计要求如下：

①将墙板与主体结构可靠连接。

②保证墙板在自重、风荷载、地震作用下的承载能力和正常使用。

③在主体结构发生位移时，墙板相对于主体结构可以“移动”。

④连接节点部件的强度与变形满足使用要求和规范规定。

⑤连接节点位置有足够的空间可以放置和锚固连接预埋件。

⑥连接节点位置有足够的安装作业的空间，安装便利。

（3）连接节点类型

1）水平支座与重力支座，《装标》5.9.7中1条规定，外挂墙板与主体结构连接点不应少于4个，承重连接点不应多于2个；外挂墙板承受水平方向和竖直方向两个方向的荷载与作用，连接节点分为水平支座和重力支座。

水平支座只承受水平作用，包括风荷载、水平地震作用和构件相对于安装节点的偏心形成的水平力，不承受竖向荷载。

重力支座顾名思义是承受竖向荷载的支座，承受重力和竖向地震作用。其实重力支座同时也承受水平荷载，但都习惯叫重力支座，大概是为了强调其主要功能是承受重力作用。图10-16所示外挂墙板的背面，两个预埋螺栓是水平支座，两个带孔的预埋件是重力支座。

图10-17所示折板型外挂墙板的背面，两个预埋螺栓是水平支座，两个预埋钢板是重力支座。

图10-16 外挂墙板水平支座与重力支座

图10-17 折板型外挂墙板水平支座与重力支座

2）固定连接节点与活动连接节点。连接节点按照是否允许移动又分为固定节点和活动节点。固定节点是将墙板与主体结构“固定”连接的节点；活动节点则是允许墙板与主体结构之间有相对位移的节点。

图10-18是水平支座固定节点与活动节点的示意图。在墙板上伸出预埋螺栓，楼板底面预埋螺母，用连接件将墙板与楼板连接。连接件a，孔眼没有活动空间，就形成了固定节点；连接件b，孔眼有横向的活动空间，就形成可以水平滑动的活动节点；连接件c，孔眼有竖向的活动空间，就形成可以垂直滑动的活动节点；连接件d，孔眼较大，各个方向都有活动空间，就形成了可以各向滑动的活动节点。

图10-19是重力支座的固定节点与活动节点的示意图。在墙板上伸出预埋L型钢板，楼板伸出预埋螺栓。L型钢板（图10-19a），孔眼没有活动空间，就形成了固定节点；L型钢板（图10-19b），孔眼有横向的活动空间，就形成可以水平滑动的活动节点。

3）滑动节点和转动节点。活动节点中，又分为滑动支座和转动支座。图10-20的活动节点都是滑动节点，一般的做法是将连接螺栓的连接件的孔眼在滑动方向加长。允许水平滑动就沿水平方向加长；允许竖直方向滑动就沿竖直方向加长；两个方向都允许滑动，就扩大孔径。

转动节点可以微转动，一般靠支座加橡胶垫实现。需要强调的是，这里所说的移动是相对于主体结构而言的，实际情况是主体结构在动，活动节点处的墙板没有随之动。

图10-18 外挂墙板水平支座的固定节点与活动节点示意

图10-19 外挂墙板重力支座的固定节点与活动节点示意

（4）连接节点布置

1）与主体结构的连接。

①墙板连接节点须布置在主体结构构件柱、梁、楼板、结构墙体上。

②当布置在悬挑楼板上时，楼板悬挑长度不宜大于600mm。

③连接节点在主体结构的预埋件距离构件边缘不应小于50mm。

④当墙板无法与主体结构构件直接连接时，必须从主体结构引出二次结构作为连接的依附体。

2）连接节点数量。

①一般情况下，外挂墙板布置4个连接节点，两个水平支座，两个重力支座；重力支座布置在板下部时称作“下托式”；重力支座布置在板的上部时称作“上挂式”，如图10-21所示。

图10-20 下托式与上挂式连接节点布置

图10-21 长板和折板设置6个连接节点

a）折板 b）长板

②当墙板长度大于6000mm时；或墙板为折角板，折边长度大于600mm时；可设置6个连接节点（图10-21）。

3）固定节点与活动节点分布。固定节点与活动节点分布有多种方案，这里介绍活动路线比较清晰的滑动节点的方案：

1个重力支座为固定节点，1个重力支座为水平滑动节点，2个水平支座为水平和竖直方向都可以滑动的节点。前面（图10-20）的下托式和上挂式布置都是此方案。以下托式为例，对应主体结构位移的原理是：

1个固定支座与主体结构紧固连接，墙板不会随意乱动。

当主体结构发生层间位移时，下部两个支座不动；上部两个滑动支座允许主体结构相对位移。

当主体结构与墙板有横向温度变形差时，与固定支座一列的支座不动，另外一列支座允许移动。

当主体结构与墙板有竖向温度变形差时，与固定支座一行的支座不动，另外一行支座允许移动。

4）连接节点距离板边缘的距离。图10-22是日本外挂墙板连接节点距离边缘的位置，板上、下部各设置两个连接件，下部连接件中心距离板边缘为150mm以上，上部连接件中心与下部连接件中心之间水平距离为150mm以上。

上、下节点不在一条线上，一个显而易见的好处是“不打架”。因为楼板下面需预埋下层墙板的上部连接节点用的预埋螺母；楼板上面需预埋连接上层墙板重力支座的预埋螺栓；布置在一条线上，锚固空间会拥挤。

图10-22 板宽为1200～2000mm时连接件位置图

a）内视图 b）平面图

5）偏心节点布置。

连接节点最好对称布置（图10-23）。但许多时候，因柱子对操作空间的影响，不得不偏心布置。当偏心布置时，连接点距离边缘距离不宜过大，节点的距离不宜小于1/2板宽。

图10-23 偏心连接节点位置

（5）连接节点与构件的关系

墙板与结构构件连接的几种类型如图10-24所示。

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图10-24 墙板与主体结构连接节点类型

（6）连接节点设计

1）行业标准的规定。关于外挂墙板的连接，有如下规定：

①外挂墙板与主体结构采用点支承连接时，连接件的滑动孔尺寸应根据穿孔螺栓的直径、层间位移值和施工误差等因素确定。

②外挂墙板间接缝的构造应符合下列规定：

A.接缝构造应满足防水、防火、隔声等建筑功能的要求。

B.接缝宽度应满足主体结构的层间位移、密封材料的变形能力、施工误差、温差引起的变形要求，且不应小于15mm。

2）《装规》条文说明中提出，外挂墙板与主体结构的连接节点应采用预埋件，不得采用后锚固的方法。

3）辽宁地方标准的规定。《辽标》关于外挂墙板的连接规定除了与行业标准相同的条文外，还包括以下内容：

①外挂墙板与主体结构连接节点应符合下列规定：

主体结构的支承构件，应能够承受外挂墙板通过连接节点传递的荷载和作用。

②连接件的承载力设计值应大于外挂墙板传来的最不利荷载组合效应设计值。

③预埋件承载力设计值应大于连接件承载力设计值。

④外挂墙板采用点支承与主体结构相连时，其节点构造应符合下列规定：

A.应根据外挂墙板的形状、尺寸以及主体结构层间位移等因素，确定连接件的数量和位置。

B.用于抵抗竖向荷载的连接件和抵抗水平荷载的连接件应分别设置；用于抵抗竖向荷载的连接件，每块板不应少于两个。

C.连接件的设计应使外挂墙板具有适应主体结构变形的能力，应为施工安装提供可调整的空间，满足施工安装要求。

D.连接节点应具有消除外挂墙板施工误差的三维调节能力。

E.连接节点应具有适应外挂墙板的温度变形的能力。

4）外挂墙板采用线支承与主体结构相连时，其节点构造应符合下列规定：

①外挂墙板宜通过在板侧面上部设置的连接用钢筋与主体结构相连。

②连接用钢筋在现浇混凝土中的锚固长度通过计算并满足现行国家标准《混规》的相关要求。

5）连接节点的预埋件、吊装用预埋件以及用于临时支撑的预埋件均宜分别设置。

6）作用于连接节点的荷载与作用。作用于PC墙板连接节点的荷载与作用见表10-3。

表10-3 作用于PC墙板连接节点的荷载与作用

7）连接节点构造。连接节点的构成：

①上部的水平支座（滑动方式）。如图10-25所示，PC墙板伸出预埋螺栓，与角形连接件连接。连接件的两侧是橡胶密封垫，用双重螺母固定角形连接件。安装时，在水平调节完了的垫片上固定PC板一侧的连接件，根据需要垫上较薄的马蹄形垫片，进行微调整。在固定到规定的位置上后，通过垫片和弹簧片把螺栓固定到已埋置在结构楼板或钢结构上的螺母上。

②下部重力支座（滑动方式）。如图10-26所示，L形预埋件埋置在PC墙板中，背后焊有腹板，腹板两侧有锚固钢筋。L形预埋件预留的安装孔大于主体结构预埋的螺栓，包括了安装允许误差和滑动余量。插入螺母后，旋紧螺母。