外挂墙板平面内变形及地震作用解读

5.9.1 在正常使用状态下，外挂墙板应具有良好的工作性能。外挂墙板在多遇地震作用下应能正常使用；在设防烈度地震作用下经修理后应仍可使用；在预估的罕遇地震作用下不应整体脱落。

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▲5.9.1

外挂墙板是由混凝土板和门窗等围护构件组成的完整结构体系，主要承受自重以及直接作用于其上的风荷载、地震作用、温度作用等。同时，外挂墙板也是建筑物的外围护结构，其本身不分担主体结构承受的荷载和地震作用。作为建筑物的外围护结构，绝大多数外挂墙板均附着于主体结构，必须具备适应主体结构变形的能力。外挂墙板适应变形的能力，可以通过多种可靠的构造措施来保证，比如足够的胶缝宽度、构件之间的活动连接等。

条文链接 ★5.9.1

根据《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1的有关规定：

外挂墙板应采用合理的连接节点并与主体结构可靠连接。有抗震设防要求时，外挂墙板及其与主体结构的连接节点，应进行抗震设计。

5.9.2 外挂墙板与主体结构的连接节点应具有足够的承载力和适应主体结构变形的能力。外挂墙板和连接节点的结构分析、承载力计算和构造要求应符合国家现行标准《混凝土结构设计规范》GB 50010和《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1的有关规定。

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▲5.9.2

建筑外挂墙板支承在主体结构上，主体结构在荷载、地震作用、温度作用下会产生变形（如水平位移和竖向位移等），这些变形可能会对外墙挂板产生不良影响，应尽量避免。因此，外挂墙板必须具有适应主体结构变形的能力。除了结构计算外，构造设计措施是保证外挂墙板变形能力的重要手段，如必要的胶缝宽度、构件之间的弹性或活动连接等。

条文链接 ★5.9.2

根据《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1的有关规定：

（1）对外挂墙板和连接节点进行承载力验算时，其结构重要性系数γ₀应取不小于1.0，连接节点承载力抗震调整系数γ_RE应取1.0。

（2）外挂墙板与主体结构宜采用柔性连接，连接节点应具有足够的承载力和适应主体结构变形的能力，并应采取可靠的防腐、防锈和防火措施。

5.9.3 抗震设计时，外挂墙板与主体结构的连接节点在墙板平面内应具有不小于主体结构在设防烈度地震作用下弹性层间位移角3倍的变形能力。

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▲5.9.3

外挂墙板平面内变形，是由于建筑物受风荷载或地震作用时层间发生相对位移产生的。由于计算主体结构的变形时，所采用的风荷载、地震作用计算方法不同，因此，外挂墙板平面内变形要求应区分是否为抗震设计。地震作用时，本标准规定可近似取主体结构在设防地震作用下弹性层间位移限值的3倍为控制指标，大致相当于罕遇地震作用下的层间位移。

条文链接 ★5.9.3

根据《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1的有关规定：

（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：

1）接缝构造应满足防水、防火、隔声等建筑功能要求。

2）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、温差引起变形等要求，且不应小于15mm。

5.9.4 主体结构计算时，应按下列规定计入外挂墙板的影响：

（1）应计入支承于主体结构的外挂墙板的自重。

（2）当外挂墙板相对于其支承构件有偏心时，应计入外挂墙板重力荷载偏心产生的不利影响。

（3）采用点支承与主体结构相连的外挂墙板，连接节点具有适应主体结构变形的能力时，可不计入其刚度影响。

（4）采用线支承与主体结构相连的外挂墙板，应根据刚度等代原则计入其刚度影响，但不得考虑外挂墙板的有利影响。

5.9.5 计算外挂墙板的地震作用标准值时，可采用等效侧力法，并应按下式计算：

q_Ek=β_Eα_maxG_k/A

式中 q_Ek——分布水平地震作用标准值（kN/m²），当验算连接节点承载力时，连接节点地震作用效应标准值应乘以2.0的增大系数；

β_E——动力放大系数，不应小于5.0；

α_max——水平多遇地震影响系数最大值，应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定；

G_k——外挂墙板的重力荷载标准值（kN）；

A——外挂墙板的平面面积（m²）。

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▲5.9.5

多遇地震作用下，外挂墙板构件应基本处于弹性工作状态，其地震作用可采用简化的等效静力方法计算。水平地震影响系数最大值取自现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定。

地震中外挂墙板振动频率高，容易受到放大的地震作用。为使设防烈度下外挂墙板不产生破损，减低其脱落后的伤人事故，多遇地震作用计算时考虑动力放大系数β_E。按照现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关非结构构件的地震作用计算规定，外挂墙板结构的地震作用动力放大系数可表示为：(www.xing528.com)

β_E=γηξ₁ξ₂

式中 γ——非结构构件功能系数，可取1.4；

η——非结构构件类别系数，可取0.9；

ξ₁——体系或构件的状态系数，可取2.0；

ξ₂——位置系数，可取2.0。

按上式计算，外挂墙板结构地震作用动力放大系数β_E约为5.0。该系数适用于外挂墙板的地震作用计算。

相对传统的幕墙系统，预制混凝土外挂墙板的自重较大。外挂墙板与主体结构的连接往往超静定次数低，也缺乏良好的耗能机制，其破坏模式通常属于脆性破坏。连接破坏一旦发生，会造成外挂墙板整体坠落，产生十分严重的后果。因此，需要对连接节点承载力进行必要的提高。对于地震作用来说，在多遇地震作用计算的基础上将作用效应放大2.0，接近达到“中震弹性”的要求。

条文链接 ★5.9.5

根据《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定：

当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时，除保证其在地震作用下的稳定性外，尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用，其水平地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值应根据不利地段的具体情况确定，在1.1～1.6范围内采用。

参考第一部分5.3.5条的条文链接。

5.9.6 外挂墙板的形式和尺寸应根据建筑立面造型、主体结构层间位移限值、楼层高度、节点连接形式、温度变化、接缝构造、运输限制条件和现场起吊能力等因素确定；板间接缝宽度应根据计算确定且不宜小于10mm；当计算缝宽大于30mm时，宜调整外挂墙板的形式或连接方式。

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▲5.9.6

由于预制生产和现场安装的需要，外挂墙板系统必须分割成各自独立承受荷载的板片。同时应合理确定板缝宽度，确保各种工况下各板片间不会产生挤压和碰撞。主体结构变形引起的板片位移是确定板缝宽度的控制性因素。为保证外挂墙板的工作性能，在层间位移角1/300的情况下，板缝宽度变化不应造成填缝材料的损坏；在层间位移角1/100的情况下，墙板本体的性能保持正常，仅填缝材料需进行修补；在层间位移角1/100的情况下，应确保板片间不发生碰撞。

5.9.7 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）连接点数量和位置应根据外挂墙板形状、尺寸确定，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。

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▲5.9.7

点支承的外挂墙板可区分为平移式外挂墙板（图1-30a）和旋转式外挂墙板（图1-30b）两种形式。它们与主体结构的连接节点，又可以分为承重节点和非承重节点两类。

一般情况下，外挂墙板与主体结构的连接宜设置4个支承点：当下部两个为承重节点时，上部两个宜为非承重节点；相反，当上部两个为承重节点时，下部两个宜为非承重节点。应注意，平移式外挂墙板与旋转式外挂墙板的承重节点和非承重节点的受力状态和构造要求是不同的，因此设计要求也是不同的。

点支承的连接节点一般采用在连接件和预埋件之间设置带有长圆孔的滑移垫片，形成平面内可滑移的支座。当外挂墙板相对于主体结构可能产生转动时，长圆孔宜按垂直方向设置；当外挂墙板相对于主体结构可能产生平移时，长圆孔宜按水平方向设置。

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图1-30 点支承式外挂墙板及其连接节点形式示意

a）平移式外挂墙板 b）旋转式外挂墙板

——可水平滑动；——承重铰支节点；

——可竖向滑动；——承重可向上滑动

5.9.8 外挂墙板与主体结构采用线支承连接时（图1-31），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《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定。

（3）外挂墙板的底端应设置不少于2个仅对墙板有平面外约束的连接节点。

（4）外挂墙板的侧边不应与主体结构连接。

5.9.9 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的构造缝应能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，并采取易于修复的构造措施。

图1-31 外挂墙板线支承连接示意

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