装配式建筑相关标准应用解析——设计参考流程、立面设计与墙体构造

装配式混凝土结构是由预制混凝土构件通过可靠的连接方式装配而成的混凝土结构，包括装配整体式混凝土结构、全装配混凝土结构等。



与现浇混凝土建筑的建设流程相比，装配式建筑的建设流程更全面、更精细、更综合，增加了技术策划、工厂生产、一体化装修、维护更新等过程，强调了建筑设计和工厂生产的协同、内装修和工厂生产的协同、主体施工和内装修施工的协同。






装配式建筑的立面分格应与构件组合的接缝相协调，做到建筑效果和结构合理性的统一。

【规范条文】
《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1-2014：
[10.3.1] 外挂墙板的高度不宜大于一个层高，厚度不宜小于100mm。
上海市工程建设规范《装配整体式混凝土住宅体系设计规程》DG/T J08-2071-2010：
[9.2.1] 预制剪力墙板（PCF板）应满足以下构造要求：
2 预制剪力墙板采用矩形或“L”形板，设计板宽B应不大于3.3m，板髙H应不大于6.0m，“L”形板短边长度不宜大于1.0m。单块预制剪力墙板板重不宜大于3.5t。
《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2014：
[7.1.3] 建筑造型要素应简约，且无大量装饰性构件。


要点说明


装配式建筑要充分考虑预制构件工厂的生产条件，结合结构现浇节点及外挂墙板受力点位，综合立面表现的需要，选用合适的建筑装饰材料，设计好墙面分格，确定外墙合理的墙板组合模式。立面构成要素宜具有一定的建筑功能，比如外墙、阳台、空调百叶、栏杆等，避免大量应用装饰性构件，尤其是与建筑不同寿命的装饰性构件，影响建筑使用的可持续性，不利于节材、节能。


预制外墙板的组合设计主要考虑结构的安全性要求、预制构件模具的适应性、吊装的可行性及经济性、现场塔吊或其他起吊装置的起吊能力等。随着施工技术的不断进步，这些条件也在不断变化。


预制混凝土外墙板通常分为整板和条板。整板大小通常为一个开间的长度尺寸，高度通常为一个层高的尺寸。条板通常分为横向板、竖向板等，根据工程设计也可采用非矩形板或非平面构件，在现场拼接成整体。装配式剪力墙结构建筑，外围护结构通常采用具有剪力墙功能的预制混凝土外墙板，一般设计为整间板。框架结构建筑的外围护结构通常采用预制外挂墙板及轻质外墙板等，可设计为整间板、横向板和竖向板。


采用预制外挂墙板的立面分格宜结合门窗洞口、阳台、空调板及装饰构件等按设计要求进行划分。预制女儿墙板宜采用与下部墙板结构相同的分块方式和节点做法。



建筑是构成城市空间和环境的重要因素。装配式建筑应进行多样化设计，避免造成单调乏味、千城一面的城市环境。


【规范条文】
《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1-2014：
[5.3.1] 外墙设计应满足建筑外立面多样化和经济美观的要求。


要点说明
装配式建筑的立面受标准化设计、定型化的标准套型和结构体系的制约，固化了外墙的几何尺寸。为减少构件规格，门窗大都均匀一致，可变性较低。但是可以充分发挥装配式建筑的特点，通过标准套型的系列化、组合方式的灵活性和预制构件色彩、肌理的多样化寻求出路，结合新材料、新技术实现不同的建筑风格需求，形成装配式建筑立面的个性化。实践中比较成熟的做法有：


1平面组合的多样化
设计应结合装配式建筑的特点，通过系列化标准单元进行丰富的组合，产生出一种以统一性为基础的复杂性，带来建筑体型的多样化。


2 建筑群体的多样化组合
在总平面布局上利用建筑群体布置产生围合空间的变化，用标准化的单体结合环境设计组合出多样化的群体空间，实现建筑与环境的协调。


3利用立面构件的光影效果，改善体型的单调感。可以充分利用阳台、空调板、空调百叶等不同功能构件及组合方式形成丰富的光影关系，用“光”实现建筑之美。


4利用不同色彩和质感的变化实现建筑立面的多样化设计。


5新材料、新工艺特点的呈现。






【规范条文】
《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1-2014：
[5.3.3] 预制外墙板的接缝应满足保温、防火、隔声的要求。
北京市地方标准《装配式剪力墙住宅建筑设计规程》DB11/T 970-2013：
[8.0.4] 预制外墙与梁、板、柱相连时，其连接处宜采取措施，保持墙体保温的连续性。


【要点说明】
预制外墙板接缝的处理以及连接节点的构造设计是影响外墙物理性能设计的关键。预制外墙板的各类接缝设计应施工方便、坚固耐久、构造合理，并应结合本地材料、制作及施工条件进行综合考虑。


【措施方法】
预制外墙板的接缝及连接节点处，应保持墙体保温性能的连续性。有保温或隔热要求的装配式建筑外墙，应采取防止形成热桥的构造措施。


对于夹心外墙板，当内叶墙板为承重墙，相邻夹心外墙板间浇筑有后浇混凝土时，在夹心层中保温材料的接缝处，应选用符合防火要求的保温材料填充。当围护结构为外挂墙板时，与梁、柱、楼板等的连接处应选用符合防火要求的保温材料填塞。





【规范条文】
《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1-2014：
[5.3.4] 预制外墙板的接缝及门窗洞口等防水薄弱部位宜采用材料防水和构造防水相结合的做法，并应符合下列规定：
1 墙板水平接缝宜采用高低缝或企口缝构造；
2 墙板竖缝可采用平口或槽口构造；
3 当板缝空腔需设置导水管排水时，板缝内侧应增设气密条密封构造。
[4.3.1] 外墙板接缝处的密封材料应符合下列规定：
1 密封胶应与混凝土具有相容性，以及规定的抗剪切和伸缩变形能力；密封胶尚应具有防霉、防水、防火、耐候等性能；
2 硅酮、聚氨酯、聚硫建筑密封胶应分别符合国家现行标准《硅酮建筑密封胶》GB/T 14683、《聚氨酯建筑密封胶》JC/T 482、《聚硫建筑密封胶》JC/T 483的规定；
3 夹心外墙板接缝处填充用保温材料的燃烧性能应满足国家标准《建筑材料及制品燃烧性能分级》GB 8624-2012中A级的要求。


上海市工程建设规范《装配整体式混凝土公共建筑设计规程》DGJ 08-2154-2014：
[5.4.7] 预制外墙板的接缝及门窗洞口处应作防排水处理，应根据预制外墙板不同部位接缝的特点及使用环境、使用年限等要求选用构造防排水、材料防水或构造和材料相结合的防排水系统，并应符合下列规定：
1 预制外墙板接缝采用构造防排水时，水平缝宜采用企口缝或高低缝。竖缝宜采用双直槽缝，与水平面夹角小于30?的斜缝宜按水平缝处理，其余斜缝应按竖缝处理。
2 预制外墙板接缝所用材料的防水性能应符合本规程第4.3节的要求。
3 预制外墙板十字缝部位每隔2~3层应设置导水管作引水处理，板缝内侧应增设气密条密封构造。当竖缝下方因门窗等开口部位被隔断时，应在开口部位上部竖缝处设置导水管。


【要点说明】
预制外墙板板缝受温度变化、构件及填缝材料的收缩、结构受外力后变形及施工的影响，板缝处出现变形是不可避免的，变形容易产生裂缝，导致外墙防水性能出现问题。对接缝部位应采取可靠的防排水措施。


预制外墙板板缝应采用构造防水为主，材料防水为辅的做法。嵌缝材料应在延伸率、耐久性、耐热性、抗冻性、粘结性、抗裂性等方面满足接缝部位的防水要求。


构造防水是采取合适的构造形式阻断水的通路，以达到防水的目的。可在预制外墙板接缝外口处设置适当的线性构造，（水平缝可将下层墙板的上部做成凸起的挡水台和排水坡，嵌在上层墙板下部的凹槽中，上层墙板下部设披水构造；在垂直缝设置沟槽等）。也可形成截断毛细管通路的空腔，利用排水构造将渗入接缝的雨水排出墙外等措施，防止雨水向室内的渗漏。


材料防水是靠防水材料阻断水的通路，以达到防水和增加抗渗漏能力的目的。防水密封材料的性能，对于保证建筑的正常使用、防止外墙接缝出现渗漏现象起到重要的作用。选用的防水材料及填缝材料均应为合格产品。
1 装配式外墙水平缝构造示意详见图3.7.3-1、图3.7.3-3，
装配式外墙垂直缝构造示意详见图3.7.3-2、图3.7.3-4。















2 斜缝：与水平面夹角小于30度的斜缝按水平缝构造设计，其余斜缝按垂直缝构造设计。


3 T形缝、十字缝： 预制外墙板立面接缝不宜形成T形缝。外墙板十字缝部位每隔2~3层应设置排水管引水处理，板缝内侧应增设气密条密封构造。当垂直缝下方为门窗等其他构件时，应在其上部设置引水外流排水管。


4 变形缝：外墙变形缝的构造设计应符合建筑相应部位的设计要求。有防火要求的建筑变形缝应设置阻火带，采取合理的防火措施；有防水要求的建筑变形缝应安装止水带，采取合理的防排水措施；有节能要求的建筑变形缝应填充保温材料，符合国家现行节能标准的要求。具体构造可参见国家建筑标准设计图集14J936《变形缝建筑构造》。外挂墙板变形缝构造示意详见图3.7.3-5。






5 女儿墙
【规范条文】
《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1-2014：
[5.3.7] 女儿墙板内侧在要求的泛水高度处应设凹槽、挑檐或其他泛水收头等构造。


【要点说明】
女儿墙设置由屋面防水层上翻后而需要固定收头的构造措施，对于屋面防水系统的完整性至关重要；预留泛水收头构造便于屋面防水系统的完整性与防水的严密性。


【措施方法】
1在女儿墙顶部设置预制混凝土压顶或金属盖板，压顶的下沿做出鹰嘴或滴水。预制承重夹心女儿墙板构造示意详见图3.7.3-6。


2外挂墙板女儿墙可以在女儿墙内侧设置现浇叠合内衬墙，与现浇屋面楼板形成整体式的刚性防水构造。外挂墙板女儿墙构造示意详见图3.7.3-7。










【规范条文】
北京市地方标准《装配式剪力墙住宅建筑设计规程》DB11/T 970-2013：
[6.2.1] 预制外墙接缝（包括屋面女儿墙、阳台、勒脚等处的竖缝、水平缝、十字缝以及窗口处）应根据工程特点和自然条件等，确定防水设防要求，进行防水设计。垂直缝宜选用结构防水与材料防水结合的两道防水构造，水平缝宜选用构造防水与材料防水结合的两道防水构造。
[6.2.2] 预制外墙接缝采用材料防水时，应采用防水性能可靠的嵌缝材料。预制外墙接缝的防水材料还应符合下列要求:
1 外墙接缝宽度设计应满足在热胀冷缩及风荷载、地震作用等外界环境的影响下，其尺寸变形不会导致密封胶的破裂或剥离破坏的要求。在设计时应考虑接缝的位移，确定接缝宽度，使其满足密封胶最大容许变形率的要求。
2 外墙接缝宽度应控制在10mm~35mm范围内；接缝胶深度控制在8mm~15mm范围内。
3 外墙接缝所用的密封材料应选用耐候性密封胶，耐候性密封胶与混凝土的相容性、低温柔性、最大伸缩变形量、剪切变形性、防霉性及耐水性等均应根据设计要求选用。
4 外墙接缝防水工程应由专业人员进行施工，以保证外墙的防排水质量。
[6.2.3]预制外墙接缝采用构造防水时，水平缝宜采用企口缝或高低缝。当竖缝后有现浇节点时并能实现结构防水时，竖缝可以采用直缝。


上海市工程建设规范《装配整体式混凝土住宅体系设计规程》DG/T J08-2071-2010：
[4.4.7] 预制外墙板接缝采用构造防水时，水平缝宜采用企口缝或高低缝，竖缝宜采用双直槽缝，并在预制外墙板十字缝部位每隔三层设置排水管引水外流。
[4.4.8] 预制外墙板接缝采用材料防水时，必须使用防水性能、耐候性能和耐老化性能优良的防水密封胶作嵌缝材料，以保证预制外墙板接缝防排水效果和使用年限。板缝宽度不宜大于20mm，材料防水的嵌缝深度不得小于20mm。
[4.4.9] 预制外墙板接缝采用构造和材料相结合的（如弹性物盖缝）防排水系统时，其接缝构造和所用材料应满足接缝防排水要求。


【要点说明】
我国各地方标准对外墙板缝的处理都有比较详细的规定，设计时应根据实际情况结合地方标准综合考虑。
我国南北方气候差异较大, 地域性差异也造成施工工法上的不同，建筑外墙在保温、防水等方面南北方均有不同的需求及做法。
因此，在进行外墙接缝的构造设计时，应注意建筑所处的气候区条件的影响。外墙板缝中使用的密封材料，应符合国家标准要求，且应注意南北方不同使用条件下对密封材料的正确选用。





【规范条文】
《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1-2014：
[5.3.5] 门窗应采用标准化部件，并宜采用缺口、预留副框或预埋件等方法与墙体可靠连接。


北京市地方标准《装配式剪力墙住宅建筑设计规程》DB11/T 970-2013：
[6.1.3] 预制外墙的各种接缝部位、门窗洞口等构配件组装部位的构造设计及材料的选用应满足建筑的各类物理性能、力学性能、耐久性能及装饰性能的要求。
[6.5.2] 北京市预制外墙板的门窗框不宜采用预装法，外门窗应与洞口主体结构可靠连接并通过密封胶密封，门窗与混凝土构件的接缝不应渗水。
[6.5.3] 采用后装法安装门窗框时，预制外墙板上应预埋连接件及连接构造。


上海市工程建设规范《装配整体式混凝土住宅体系设计规程》DG/T J08-2071-2010：
[4.5.2] 装配整体式住宅墙板外饰面及门窗框宜在工厂加工完成。


【要点说明】
门窗安装应根据建筑功能的需要，满足结构、采光、防水、防火、保温隔热、隔声及建筑造型等设计要求。外门窗作为热工设计的关键部位，其热传导占整个外墙传热的比例很大，门窗框与墙体之间缝隙成了保温的一个薄弱环节。为了保证建筑节能，要求外窗具有良好的气密性能。带有门窗的预制外墙板，其门窗洞口与门窗框间的气密性不应低于门窗的气密性。
传统的现浇混凝土建造方式中，门窗洞口在现场手工支模浇筑完成，施工误差较大，而工厂化制造的门窗的几何尺寸误差很小，一般在毫米级。门窗与洞口之间的不匹配导致门窗施工质量控制困难，容易造成门窗处漏水。而预制外墙由于是工厂生产，采用统一的模板按构件的精度要求制作，一般误差很小，与工厂制造的门窗部品较匹配，施工工序简单、省时省工，质量控制有保障，较好的解决了外门窗的渗漏水问题，改善了建筑的性能，提升了建筑的品质。
工厂化生产可以避免施工误差，提高安装的精度，可以实现门窗洞口尺寸和外门窗尺寸的公差协调，有助于实现门窗的定型生产、高效装配和“零渗漏”。但是，不同的气候区域存在施工工法的差异。香港和深圳属于多雨地区，通常采用门窗“预装法”，在工厂生产过程中将外门窗框直接预埋于预制外墙板中，窗框与混凝土墙板被一次性浇筑成整体，强化其集成性和防水性能。但缺点是成品保护难度大，适应变形能力低。而北京地区四季温差大，在缺乏大量实验数据和实施经验的情况下，北京的地方标准中不建议采用预装法。


【措施方法】
预制外墙板的门窗安装方式，在不同的气候区域存在施工工法的差异，应根据项目所在区域的地方实际条件，按照地方标准的规定，结合实际情况合理设计。
我国南方地区有些工程采用预装法将门窗框直接预装在预制外墙板上，其生产模板的统一性及精度决定了门窗洞口尺寸偏差很小，便于控制，可保证外墙板安装的整体质量，减少门窗的现场安装工序。门窗与墙体在工厂同步完成的预制混凝土外墙，在加工过程中能够更好的保证门窗洞口与框之间的密闭性，避免形成热桥。
北方地区与南方地区的门窗安装方法不同。北京市地处寒冷地区，冬夏温差大，外门窗的温度变形大，预装法可能会造成接缝开裂漏水，因此不建议预装。如果采用预装法，应研究好节点构造，确保不漏水。
采用后装法安装门窗框时，预制外墙板上应预埋连接件及连接构造。
在编的《工业化住宅建筑外窗系统技术规程》中对窗附框的安装提出了要求：“1）工业化住宅建筑外窗应安装在预制有窗附框的墙体构件上；2）工业化住宅建筑外窗附框应在工厂制作，并在进入工程现场前与外墙构件连接为一个整体。其各项性能应符合行业和地方现行相关标准的规定。”此规定与北京地方标准《装配式剪力墙住宅建筑设计规程》DB11/T 970-2013的窗附框做法要求不同，应结合实际条件合理设计。
预制承重夹心外墙板门窗后装法构造示意详见图3.7.3-8，
预制承重夹心外墙板门窗后装法构造平面示意详见图3.7.3-9，
预制承重夹心外墙板门窗预装法构造平面示意详见图3.7.3-10。













【规范条文】
辽宁省地方标准《装配整体式建筑技术规程（暂行）》DB21/T 1924-2011：
[3.5.3] 预制混凝土外墙装饰构件应结合外墙板整体设计。
[3.5.4] 独立的装饰构件和空调器室外机组等与预制混凝土外墙板应有可靠连接，自重较大者应连接在结构受力构件上。

【要点说明】
外墙装饰构件应结合外墙板整体设计，保证与主体结构的可靠连接，并应满足安全、防水及热工的要求。
空调室外机建议放置于空调机室外搁板上，具体做法可参照国家建筑标准设计图集15G368-1《预制钢筋混凝土阳台板、空调板及女儿墙》。