预制外挂墙板设计方法

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。

2.2.2荷载组合
　　预制外挂墙板采用基于极限状态的设计方法，包括承载里极限状态设计、正常使用极限状态设计和施工阶段设计。
　　承载力极限状态：
　　无地震作用组合时：Y0S≤R
　　有地震作用组合时：SE≤R/YRE
　　正常使用极限状态的荷载组合有：
　　（1）1.0D
　　（2）1.0DL+1.0WL
　　（3）1.0DL+1.0Ehp
　　施工阶段的荷载组合有：
　　（1）1.0C

　　2.3板片设计
　　2.3.1配筋设计
　　2.3.1.1板片弯矩值的确定
　　板片可按弹性方法计算，计算模型应与墙板连接的实际情况相符合，计算假定应与墙板的实际工作性能相符。板片弯曲应力可按照解析或近似公式计算作用效应，也可采用有限元法计算。

　2.3.1.2配筋计算

　　根据以上确定的弯矩值，板配筋面积为：
　　As=M/（Ysfyh0）
　　式中，As为板配筋面积；
　　h0为板有效高度；
　　fy为钢筋受拉强度设计值；
　　Ys为内力臂系数，对于一般墙板（且fc≤C50）可取0.95。 　　2.3.2裂缝验算
　　由于外挂墙板厚度较薄，其整体表面经常性暴露于室外，并承受风压等反复荷载作用，因此在正常使用极限状态的荷载组合下，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010计算的最大裂缝宽度不宜大于0.2mm。
　　在施工阶段荷载作用下，外挂墙板受拉边缘应力应符合下列规定：
　　σck≤ftk

　　2.3.3挠度验算
　　在正常使用极限状态和施工阶段荷载组合下，外挂墙板的挠度均不宜大于10/200，其中10为计算跨度，且不大于20mm。

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相关链接：JGJ 预制混凝土外挂墙板工程技术规程（征求意见稿），2017

知识点:预制外挂墙板设计