预制外挂墙板分析方法

1 前言
　　随着近年未装配整体式混凝土结构的大力推广，房屋结构等建筑物外墙采用预制外挂墙板日趋普遍。混凝土预制外挂墙板属于非承重墙，并不参与结构整体受力，而是像幕墙一样附着在主体结构的外侧。在进行预制外挂墙板设计时，需要考虑地震荷载和风荷载的作用，并对其抗震性能及适应主结构层间变形的能力进行评估。然而由于设计规范滞后，给预制外挂墙板的结构设计提出了挑战。本文针对预制外挂墙板设计中的关键问题，抗风性能、抗震性能、变形性能的设计进行了研究，并提出了板片弯矩计算及配筋设计方法，并成功应用于装配整体式框架剪力墙结构工程，可为类似工程提供有益的参考。


　　 2 预制外挂墙板的设计方法
　　2.1设计原则
　　预制外挂墙板由于不参加结构整体受力，其只承受作用于本身的荷载，包括自重、风荷载、地震荷载，以及施工阶段的荷载。在以上各种荷载下，预制外挂墙板应满足如下要求：


　　2.1.1在承载能力极限状态下，墙板的承载力满足规范要求；
　　2.1.2在正常使用极限状态下，墙板的平面外挠度满足规定的要求，墙板的裂缝满足允许裂缝宽度的要求；
　　2.1.3墙板的连接应有足够的承载能力和吸收层间变形的变形协调能力；
　　2.1.4墙板的接缝应有足够宽度以具有足够的变形协调能力；


2.2设计荷载及荷载组合

　　2.2.1设计荷载


　　2.2.1.1重力荷载（DL）
　　重力荷载应计入墙板结构自重和附着于外挂墙板的其他部件和材料的重量。由于外挂墙板和连接节点一般不在同一个平面内，其重力荷载会对连接节点产生偏心，在设计连接件及预埋件时应考虑这种不利的附加荷载影响。


　　2.2.1.2风荷载（WL）
　　风荷载标准值按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009中关于维护结构的规定确定，不考虑局部风荷载体形系数的折减。在设计连接件和预埋件时，应考虑正风压和负风压两种工况（W+，W-），当外挂墙板的形心和埋件中心不重合时，还应考虑风荷载对连接节点偏心的不利影响。


　　2.2.1.3地震荷载（E）
　　预制外挂墙板和连接的水平地震作用标准值可采用等效侧力法，按如下方法进行计算：
　　垂直于墙板平面的分布水平地震作用标准值可按下式计算：
　　qEhpk=βEαmaxGk/A
　　式中，qEhpk——垂直于墙板平面的分布水平地震作用标准值（KN/m2）；
　　βE——动力放大系数，可取5.0；
　　αmax——水平地震影响系数最大值，按照《建筑抗震设计规范》GB5011-2010表5.1.4-1确定。
　　Gk——墙板重力荷载代表值（KN）；
　　A——墙板平面面积（m2）。


2.2.1.4施工阶段荷载（C）

　　预制外挂墙板在脱模、吊运、运输、安装等环节的施工验算，应将构件自重标准值乘以脱模吸附系数或动力系数作为等效荷载标准值，并应符合下列规定：脱模吸附系数宜取1.5；
　　构件吊运、运输时，动力系数宜取1.5；构件翻转及安装过程中就位、临时固定时，动力系数可取1.2。