李鸿举
北京维拓时代建筑设计股份有限公司 北京 100000
摘要：本文以提高装配式外墙实用性为目标，对轻型装配式外墙的设计工作进行了研究。文章对典型预制轻型外墙板进行了简述，然后以实际工程为例，对轻型装配式外墙的构造结构设计与性能设计要点进行了论述，希望能为外墙设计人员提供参考。
关键词：装配式外墙；墙板设计；预制构件；性能设计
前言：如今，人们对建筑工程施工便捷性和高效性的要求越来越高，使得装配式建筑以及各类型预制构件越来越受市场青睐。外墙是建筑的重要组成部分，不仅能够对建筑的美观性造成影响，更关乎建筑的实用性能。为了保证轻型装配式外墙的可用性和耐久性，设计人员应该根据工程的实际需要完成个性化设计。
1轻型装配式外墙概述
从建筑物的结构角度来看，外墙属于维护结构，应该具有良好的保温性、隔音性、防水性和承载力，外墙的结构以及造型也应该与建筑整体风格保持一致。现阶段，我国建筑领域进入了新的发展阶段，装配式建筑的盛行让传统外墙施工技术受到了冲击，装配式外墙逐渐兴起。而随着墙体材料的丰富、墙板生产技术的革新以及施工单位对经济效益的重视，轻型装配式外墙逐渐受到了用户青睐。以预制轻骨料混凝土复合墙板为例，这种轻型装配式外墙拥有保温、防火、装饰等多种功能，更有着十分良好的承载力；在实际应用环节，预制轻骨料混凝土复合墙板构件全部都能在工厂预制，且施工时也可直接采用装配式干法施工，是一种实用价值极高的装配式外墙板[1]。
2轻型装配式外墙的设计要点
2.1工程概况
本文选用的案例为酒店工程案例，工程项目主体是高30m的“9+1”式钢框架结构，建筑总面积达12988.58㎡。其中，地上建筑共9层，面积为11827.61㎡，地下建筑只有1层，面积为1160.97㎡。在工程方案设定时，设计人员将以50年使用年限、6°抗震设防烈度、第一组地震分组和0.45s场地特征周期为指标开展设计工作。开展墙体施工时，将选用轻型装配式外墙板作为外墙、轻质隔墙板作为内墙。
2.2外墙设计
案例项目中有主楼又有裙楼，前者层高3.05m，后者整体高度为4.5m。楼体建筑全部选用轻型装配式外墙，主楼工程共需要225块立面标准墙板。设计时，相关工作人员应该从结构构造和使用性能两方面开展优化设计。
2.2.1结构构造
在实际作业环节，设计人员必须基于案例工程的具体需要设计墙板系统的结构构造，从而保证其符合实用要求。从功能上来看，轻型装配式外墙板应该拥有良好的保温性和承载能力，还应该是一种使用便捷的预制墙板。因此，轻型装配式外墙板的内部构造应该与预制夹心保温墙板相似；即拥有内外页层和居于二者之间的保温层。本次工程所用的轻型装配式外墙板构造设计如下：
首先，以厚度为5cm的高性能混凝土、5@150的冷拔钢丝网片、定量有机纤维制作轻型装配式外墙板的外页层，进而保证墙板具有较高的强度和韧性。同时，需要以聚苯颗粒混凝土为保温原料，将其填充到轻钢龙骨框架的空腔位置，并基于工程节能要求科学选定墙体保温材料。在设计内页层时，设计人员可选用竹木纤维板充当基础板，并以厚度为1.5cm的水泥纤维板制作内页层。
其次，轻型装配式外墙板的中间层设计工作重点为受力支撑结构设计，设计人员必须保证龙骨选用的科学性。比如，选用高强轻钢龙骨支撑建筑外墙。
同时，设计人员还基于吊装动力系数、脱模吸附力以及地震与风的荷载，科学计算中间层轻钢龙骨需承受的最大荷载，从而保证确定轻钢龙骨规格。而且，设计人员需通过合理设计，保证轻钢龙骨的稳固性，进而让轻型装配式外墙板能够得到有效利用。比如，采用定制栓钉锚固轻钢龙骨，使其与混凝土能稳定连接。
最后，设计人员需要对轻型装配式外墙板外页层混凝土与其他构件之间的热桥问题加以重视。比如，优化轻型装配式外墙板外页层混凝土与轻钢龙骨之间的设计间距，保留1cm缝隙规避热桥风险；优化锚固件处理设计，以环氧树脂浸渍锚固件，降低热桥问题产生几率[2]。
2.2.2使用性能
对案例工程而言，轻型装配式外墙板的主要作用是构建外墙，因而墙板的实用性能应该与建筑工程的外墙性能要求相符。因此，轻型装配式外墙板的性能设计工作应围绕防水、防火、耐久、隔热与隔声等四个方面开展。
第一，防水性能。针对本次案例，设计人员应该充分了解结构、温度的影响，以免出现变形问题。比如，保证案例工程的墙板拼缝设计宽度为2cm，且板缝的防水设计要求都与业内相关规定相符。案例建筑整体高30m，根据预制混凝土外墙板设计施工要求，应基于“1道材料+构造”的防水的模式完成板缝防水设计。但由于本次工程为酒店工程，所以墙板的使用性能要求更高，为满足建筑的服务性和舒适性要求，可以按照“2道材料+构造”的防水设计模式保障轻型装配式外墙板的防水性。设计师应水平和垂直两个角度出发，对墙板缝的防水性能加以设计。比如，以企口造型和两道防水材料开展轻型装配式外墙板水平缝防水设计，保证墙缝中的水不会因风和重力影响而向内倒流；以平直拼缝、施打填缝剂、使用密封胶等方式开展轻型装配式外墙板竖向缝防水设计，保证填缝有效性。当然，在设计竖向缝防水方案时，可选用聚氨酯泡沫作为填缝剂，使用改性酮密封胶（有效深度≥1cm）密封泡沫棒。此外，设计人员还可将三元乙丙胶条选定为接缝内侧对压密封材料。
第二，防火性能。从材料角度来看，本次案例选用的轻型装配式外墙板属于不燃材料，耐火极限为3小时，与非承重维护结构的耐火要求相符。同时，设计人员还要求以防火材料涂刷轻钢龙骨，所以墙板的耐火性极佳。在设计环节，设计人员的重点应该放在预防“烟囱效应上”。比如，经设计，以防火岩棉填充钢结构与墙板间隙（5cm），并选用厚度为0.15cm的镀锌板封堵岩棉。
第三，耐久性能。经过长期使用，混凝土容易出现开裂、变色或返碱等变化，若未做好外墙表面防护则会导致轻型装配式外墙板使用寿命缩减。为此，设计人员需在设计工作中重视墙板的耐久性设计。比如，强化防护手段设计的科学性，要求养护人员以具有表面成膜与渗透能力的专用防护剂处理外墙表面问题。
第四，隔热隔声性能。本次案例为酒店工程，因此墙板设计环节的隔热与隔声性能要求较高。在此情况之下，设计人员通过测试聚苯颗粒混凝土性能试验的方式，确定轻型装配式外墙板中的保温层隔热性能是否合规。经检验，发现，墙板传热系数为0.58W/(m2·K)，完全符合外墙隔热性能的规范设计要求。而在隔音方面，设计人员同样需要基于轻型装配式外墙板的基本构造结构对其空气声计权隔音量进行测量，并根据民用建筑的隔音设计要求判断结果是否合理，若隔音性能不佳则需要对轻型装配式外墙板的原料以及结构进行优化调整。
结论：总而言之，强化轻型装配式外墙的结构和性能设计，有助于增强外墙实用性，更有利于提高装配式建筑的经济性和耐久性。在实践工作当中，设计人员应该从实际出发，以充分满足外墙的保温性、稳固性和美观性为基础，设计墙板系统的结构构造以及性能，为外墙安装和使用奠定基础。
参考文献：
[1]熊珍珍,王建军,李东彬,等.预制轻质外墙板技术现状与发展趋势[J].墙材革新与建筑节能,2019(11):4-12.
[2]夏磊.轻型装配式外墙的设计、制作与应用研究——以浙江绍兴海滨大酒店项目为例[J].绿色环保建材,2020(06):99-100+103.