來(lái)源 | 深圳市現(xiàn)代營(yíng)造科技有限公司 作者 | 谷明旺

典型的Thermomass非組合夾心保溫外墻由3層構(gòu)造組成：外葉墻、保溫層、內(nèi)葉墻，內(nèi)葉墻和外葉墻一般為鋼筋混凝土材質(zhì)，保溫層通常為擠塑聚苯絕熱板（XPS），3層之間通過(guò)纖維復(fù)合材料特制的保溫拉接件（Thermomass的MS或MC拉接件）復(fù)合在一起，這些墻板一般由預(yù)制廠生產(chǎn)，尺寸規(guī)格可以做得很大，當(dāng)考慮生產(chǎn)、運(yùn)輸、起吊的因素的制約，有時(shí)也可以采用現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。

非組合夾心保溫外墻定義：在兩層混凝土墻板之間夾入保溫材料，將保溫拉結(jié)件平行穿過(guò)保溫板，拉接件兩端分別錨固于內(nèi)葉墻和外葉墻混凝土之中，外葉墻的混凝土僅作為保溫材料的保護(hù)層和裝飾層使用，不參與內(nèi)葉墻板的受力，外葉墻在溫度變化作用下可以自由伸縮，使內(nèi)葉墻和外葉墻之間行為相互獨(dú)立的方法設(shè)計(jì)的夾心墻板，稱為非組合式夾心三明治保溫墻板，簡(jiǎn)稱非組合夾心墻板。

Thermomass非組合夾心保溫外墻可以設(shè)計(jì)為承重墻或者非承重墻。承重墻一般（溫差90℃）為剪力墻，非承重墻通常為“外墻掛板”，外墻掛板除了承受自身的重力以外，還要承受地震作用和風(fēng)荷載，對(duì)于承重墻板還需要承受樓蓋或者屋蓋傳來(lái)的荷載。

Thermomass非組合夾心保溫外墻的制造使用了MS或MC拉接件，外葉墻的混凝土重量通過(guò)拉結(jié)件傳遞到內(nèi)葉墻上，三層構(gòu)造之間可以形成微小的相對(duì)滑移，能夠釋放溫差作用下引起的脹縮應(yīng)力，有利于防止外葉墻因溫度應(yīng)力而開(kāi)裂。

Thermomass保溫拉結(jié)件由GFRP材料（纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）制成，該產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，并具有導(dǎo)熱系數(shù)低、抗拉和抗剪強(qiáng)度高、抗彎承載能力強(qiáng)、彈性和韌性好的特點(diǎn)，使用時(shí)所有的拉結(jié)件平行穿過(guò)保溫板，兩端分別錨固在內(nèi)葉墻和外葉墻混凝土之中，拉結(jié)件與混凝土材料的相容性和變形協(xié)調(diào)性好。

由于不同廠家的保溫拉結(jié)件技術(shù)參數(shù)不同，以下結(jié)構(gòu)分析計(jì)算和設(shè)計(jì)方法是基于美國(guó)AC320標(biāo)準(zhǔn)《錨固于混凝土中的纖維加固復(fù)合拉結(jié)件驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》和通過(guò)ICC ESR-1746檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)Thermomass產(chǎn)品檢測(cè)所獲得的參數(shù)，僅適用于美國(guó)Thermomass公司的產(chǎn)品。

1、MS、MC型產(chǎn)品的尺寸規(guī)格

Thermomass的MS、MC型拉結(jié)件由纖維復(fù)合材料受力桿件和定位的塑料套組合而成，桿件橫截面均為5.7mm×10mm的近似矩形；MS型錨固長(zhǎng)度為38mm，適用于一側(cè)板厚小于63mm的情況，規(guī)格包括MS30~150，MC型錨固長(zhǎng)度為51mm，適用于兩側(cè)板厚均大于63mm的情況，規(guī)格包括MC30~MC150。以常用的MS50為例，表示產(chǎn)品為MS型，兩端錨固長(zhǎng)度為38mm，適用于50mm厚度的保溫板，MC80產(chǎn)品為51mm錨固長(zhǎng)度，適用于80mm厚度保溫板。

MS拉接件總長(zhǎng)度=保溫厚度+76mm，MC拉接件總長(zhǎng)度=保溫厚度+102mm

（注：在中國(guó)銷售的產(chǎn)品可能在內(nèi)葉墻的錨固端加長(zhǎng)至48mm或58mm）

2、MS、MC型產(chǎn)品的基本性能參數(shù)

MS、MC型保溫拉結(jié)件產(chǎn)品的物理性能指標(biāo)如下：（表1）

MS、MC產(chǎn)品在混凝土中的極限承載力試驗(yàn)值：（表2）

注：拉結(jié)件在混凝土中的錨固抗剪承載力是按照弱軸方向試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)。

MS、MC產(chǎn)品在混凝土中的允許承載力標(biāo)準(zhǔn)值：（表3）

注1：?jiǎn)沃焕Y(jié)件允許剪切力和允許錨固抗拉力已經(jīng)包括了安全系數(shù)4.0，內(nèi)外葉墻的混凝土強(qiáng)度均不宜低于C30，否則允許承載力應(yīng)按照混凝土強(qiáng)度折減。

注2：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算，單只拉接件的剪切荷載Vs不允許超過(guò)Vt，拉力荷載Ps不允許超過(guò)Pt，當(dāng)同時(shí)承受拉力和剪力時(shí)，要求（Vs/Vt）+（Ps/Pt）≦1。

3、非組合式夾心墻板中的拉接件在各種工況下的受力狀態(tài)

為了保證工程安全，應(yīng)綜合考慮保溫拉結(jié)件在構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝和使用工況下的受力狀態(tài)，如：

（1）當(dāng)構(gòu)件生產(chǎn)時(shí)，如果采用平吊出模時(shí)，保溫拉接件承受外葉墻自重和動(dòng)力系數(shù)及模板的吸附力，拉力疊加。

（2）在運(yùn)輸和起吊過(guò)程中，拉接件承受外葉墻自重剪力和動(dòng)力系數(shù)，剪力疊加，同時(shí)承受外葉墻偏心彎矩作用下產(chǎn)生的拉壓應(yīng)力。

（3）正常使用情況下，在外葉墻自重的作用下產(chǎn)生偏心彎矩，拉接件同時(shí)承受自重剪力和拉壓應(yīng)力，在風(fēng)壓力和風(fēng)吸力作用下，拉接件產(chǎn)生拉壓應(yīng)力，在地震作用下產(chǎn)生水平和垂直位移，使拉結(jié)件承受地震剪力，拉結(jié)件的受力狀態(tài)應(yīng)進(jìn)行組合計(jì)算。

（4）對(duì)于開(kāi)洞極不規(guī)則的墻板，外葉墻的重心也許與拉接件的布置型心不重合，將導(dǎo)致外葉墻在平面內(nèi)相對(duì)拉接件產(chǎn)生偏心扭矩，使得不同部位的拉接件承受不同方向的剪應(yīng)力，計(jì)算非常復(fù)雜。

從以上分析可以看出，拉結(jié)件的實(shí)際受力計(jì)算是非常復(fù)雜的，第六節(jié)通將過(guò)案例演算拉接件在不同工況下的受力分析和詳細(xì)計(jì)算過(guò)程，實(shí)際工程應(yīng)用中，一般通過(guò)簡(jiǎn)化的計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

美國(guó)經(jīng)過(guò)30多年的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，只要拉接件的布置是相對(duì)均勻的，風(fēng)荷載和外葉墻自重偏心彎矩作用下的引起的拉壓應(yīng)力非常微小，Thermomass拉結(jié)件采用4.0安全系數(shù)的情況下，拉結(jié)件的受力由正常使用工況下由承受的外葉墻自重剪力決定，在生產(chǎn)施工階段時(shí)的受力狀態(tài)由拉結(jié)件在混凝土中的抗拔強(qiáng)度決定，只需要控制脫模時(shí)每只拉結(jié)件承受的剪力小于允許抗剪荷載，即可認(rèn)為拉結(jié)件在構(gòu)件生產(chǎn)和使用工況滿足安全要求；除了受力安全外，還應(yīng)該保證墻板的正常使用功能，應(yīng)該滿足外葉墻在自重作用下的垂直位移不大于0.1英寸（2.54mm），并提供了EXECL表格的設(shè)計(jì)程序，簡(jiǎn)化了拉結(jié)件的計(jì)算方法。

4、非組合式夾心墻板的設(shè)計(jì)方法

非組合式夾心墻板設(shè)計(jì)分為三個(gè)步驟，首先需要對(duì)保溫拉結(jié)件進(jìn)行選型確定，其次應(yīng)根據(jù)撓度位移標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉結(jié)件的間距設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，最后應(yīng)根據(jù)間距計(jì)算結(jié)果復(fù)核拉結(jié)件的布置設(shè)計(jì)，一般應(yīng)根據(jù)墻板的構(gòu)造設(shè)計(jì)繪制保溫板和拉結(jié)件排版布置圖。

按照美國(guó)AC320標(biāo)準(zhǔn)《錨固于混凝土中的纖維加固復(fù)合拉結(jié)件驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》要求，Thermomass拉接件的設(shè)計(jì)安全系數(shù)為4.0。為了防止外葉墻之間的膠縫拉裂以及門(mén)窗的正常開(kāi)啟，該標(biāo)準(zhǔn)要求拉接件在外葉墻自重的作用下產(chǎn)生的垂直彈性位移應(yīng)小于2.54mm（0.1英寸），美國(guó)CTC公司給出了MS和MC型拉結(jié)件在不同葉頁(yè)墻厚度和保溫層厚度情況下，外葉墻垂直彈性位移值的計(jì)算表格（EXECL程序表格），只要在表格中輸入保溫層厚度、外葉墻厚度、拉接件間距，表格中會(huì)自動(dòng)計(jì)算出外葉墻的下垂撓度和每只拉結(jié)件承受的外葉墻自重剪力，表中給出了常用的布置間距。（表4）（可在www.xdyz.com.cn網(wǎng)站下載該電子計(jì)算表格）

表中公式為：△=QgdA3/12EABIA或者Qg=.12EABIA△/dA3

其中：△為垂直荷載作用下，拉結(jié)件懸臂端的撓度值；

Qg為作用在單個(gè)拉結(jié)件懸臂端的外葉墻自重荷載，其中混凝土密度按照24KN/m3取值，假設(shè)布置間距為a×b，則每只拉結(jié)件懸臂端部承受的垂直荷載為：Qg=a×b×（保護(hù)層厚度）×24000/109，單位為牛頓（N）；

dA值為拉結(jié)件的懸臂計(jì)算長(zhǎng)度，

dA = dd + （2hv/3）[1 - 1 / （1 + hv/dd）]

在保溫層厚度和拉接件選型已經(jīng)確定的情況下，dA為確定值；

EAB為T(mén)hermomass拉接件的彈性模量；EAB = 30000 MPa

IA為單個(gè)Thermomass拉接件的截面慣性矩，IA=243 mm4；

根據(jù)懸臂桿件撓度計(jì)算的通用公式，在墻板保溫層厚度dd和外葉墻厚度確定的前提下，當(dāng)改變Thermomass拉結(jié)件的布置間距時(shí)，每只拉接件所承受的保護(hù)層重量Qg相應(yīng)發(fā)生改變，拉接件懸臂端產(chǎn)生的撓度變形值△會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，按照規(guī)定：每個(gè)拉接件的撓度值必須小于2.54mm是最主要的控制指標(biāo)，同時(shí)應(yīng)控制每只拉結(jié)件承受的外葉墻自重Qg不超過(guò)允許剪切荷載Vt。

注意：當(dāng)保溫板較薄時(shí)，很稀的間距也能滿足撓度要求，但是在平吊脫模工況下拉結(jié)件可能不滿足錨固抗拔安全，應(yīng)校核是否超過(guò)允許錨固抗拉力；另外拉結(jié)件間距過(guò)大時(shí)，外葉墻在溫度作用下會(huì)發(fā)生平面外翹曲影響美觀，一般應(yīng)控制拉結(jié)件間距不大于600×600mm。

拉結(jié)件的型號(hào)選擇主要是依據(jù)內(nèi)、外葉墻混凝土層厚度，如果內(nèi)、外葉墻板一側(cè)的混凝土厚度小于63mm （2.5英寸）, 應(yīng)當(dāng)使用MS拉結(jié)件；如果兩層混凝土厚度都等于或大于63mm （2.5in），那么應(yīng)當(dāng)使用MC拉結(jié)件。

當(dāng)拉結(jié)件間距布置滿足允許剪切力要求時(shí)，如果混凝土強(qiáng)度等級(jí)不小于C30，一般都滿足允許錨固抗拉力的要求，因此拉結(jié)件的驗(yàn)算，是由撓度變形和允許剪切力算指標(biāo)控制來(lái)滿足正常使用要求和安全要求的，當(dāng)外混凝土強(qiáng)度較低時(shí)時(shí)采用平吊脫模，可能導(dǎo)致拉接件拉脫破壞。

1、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）拉接件計(jì)算和設(shè)計(jì)都必須由注冊(cè)設(shè)計(jì)專業(yè)人士進(jìn)行審核。

（2）用MS和MC拉接件進(jìn)行夾心墻設(shè)計(jì)時(shí)，主要用于抵抗在未裂的正常重量混凝土中的靜態(tài)和短暫的拉力和剪切荷載，由于工作荷載或變形，當(dāng)混凝土ft>fr時(shí)將發(fā)生開(kāi)裂。

（3）墻板的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不低于C30，外層混凝土最大石子粒徑應(yīng)小于20mm。

（4）拉接件可以內(nèi)部暴露、外部暴露或在潮濕環(huán)境下暴露。但不能與防腐處理材料及阻燃處理過(guò)的木材接觸。

（5）設(shè)計(jì)應(yīng)保證MS和MC拉接件在混凝土中的有效嵌入深度分別滿足38mm和51mm，拉接件與墻板邊緣臨界應(yīng)距離大于100mm、與門(mén)窗洞口的距離大于150mm，拉接件間距應(yīng)大于200mm。

（6）使用MS外葉墻混凝土的厚度最小值為50mm，使用MC外葉墻混凝土的厚度最小值為60mm。外表面紋理、凹槽和外露深度都應(yīng)該在最小值上另加厚度。例如：假設(shè)構(gòu)件表面有10mm的凸凹花紋，則使用MS的最小厚度應(yīng)該不小于60mm，使用MC的最小厚度不小于70mm。

2、生產(chǎn)步驟（生產(chǎn)人員應(yīng)預(yù)先學(xué)習(xí)參加操作手冊(cè)）

（1）預(yù)先鉆孔。保溫板需要按照設(shè)計(jì)的尺寸和位置預(yù)先鉆孔，并將拉接件穿過(guò)保溫板裝配在預(yù)先鉆好的孔內(nèi)。

（2）澆筑外葉墻混凝土（反打工藝）。夾心墻板一般采用臥式生產(chǎn)的方法，外葉墻澆筑的混凝土塌落度以130~180mm為宜，初凝時(shí)間不早于45分鐘。MS、MC系列拉接件的錨固性能取決于鴿尾型末端在混凝土中被包裹，如果外層混凝土坍落度低，混凝土?xí)诶蛹迦霑r(shí)會(huì)形成孔洞，低坍落度的混凝土很難在鴿尾末端回流，即使混凝土在澆注后震平，仍然有可能不能讓所有的拉接件達(dá)到錨固標(biāo)準(zhǔn)。

（3）安裝保溫板和拉接件。在外葉墻混凝土澆筑后20分鐘內(nèi)，需要在混凝土處于可塑狀態(tài)時(shí)將保溫板和拉接件鋪裝到混凝土上，穿過(guò)絕熱板上的預(yù)鉆孔插入混凝土的底層，插入時(shí)應(yīng)將拉接件旋轉(zhuǎn)90度，使拉接件尾部與混凝土充分接觸，直到塑料套圈緊密頂?shù)綌D塑板表面，到達(dá)指定的嵌入深度。對(duì)于保溫板厚度大于75mm的安裝過(guò)程，必須使用混凝土平板震動(dòng)器在保溫板上表面對(duì)每一個(gè)拉接件進(jìn)行震動(dòng)。

（4）擠密加固。操作人員用腳踩壓拉接件周圍，對(duì)拉接件周圍的混凝土進(jìn)行擠密加固，并及時(shí)對(duì)拉接件在混凝土中的錨固情況進(jìn)行專項(xiàng)質(zhì)量抽查。

（5）專項(xiàng)檢查。抽查每塊保溫板兩個(gè)對(duì)角的拉接件（見(jiàn)圖1），以及每塊保溫板中間附近的一個(gè)拉接件來(lái)檢查嵌入末端，濕水泥漿應(yīng)當(dāng)覆蓋在所有被檢查的拉接件末端的整個(gè)表面。如果檢查沒(méi)有問(wèn)題，將拉接件插回原孔中并再次施加局部壓力或者機(jī)械震動(dòng)；如果檢查不合格，在絕熱板上施加更多壓力和/或在每個(gè)拉接件上施加更多機(jī)械震動(dòng)。然后再檢查該拉接件周邊更大范圍的所有臨近的拉接件，直到水泥漿覆蓋所有的拉接件嵌入末端，如此循環(huán)。

▲ 圖1 首次抽查順序

例如對(duì)一塊3600×1800mm墻板的檢查圖案，第一步對(duì)編號(hào)為“1”的連接件進(jìn)行抽檢，拔出觀察尾部倒角部位是否已經(jīng)與混凝土接觸。

▲ 圖2 連續(xù)抽查順序

如圖中所示，帶“×”的連接件末端未被混凝土完全包裹時(shí)，應(yīng)檢查該連接件周圍相鄰的連接件，重復(fù)程序。

（6）填補(bǔ)保溫板縫隙和空間。在澆注上層混凝土之前，檢查大于3mm的保溫板縫隙，縫隙和空間按要求注入發(fā)泡聚氨酯，或采用寬膠帶粘貼蓋縫，防止內(nèi)葉墻澆筑混凝土?xí)r滲入水泥漿，導(dǎo)致保溫板上浮引起拉接件錨固深度不足。

（7）預(yù)備并澆注內(nèi)葉墻混凝土：連續(xù)澆注內(nèi)葉墻混凝土：如果您計(jì)劃在同一個(gè)工作日（8小時(shí)）內(nèi)澆注內(nèi)葉墻和外葉墻兩層混凝土，必須控制外葉墻混凝土的初凝時(shí)間，內(nèi)葉墻混凝土的鋼筋準(zhǔn)備工作和澆注過(guò)程都是十分重要的，如果外葉墻混凝土初凝后，需要避免工人接觸拉接件和絕熱板。這段時(shí)間，如果安裝于外葉墻混凝土的拉接件移動(dòng)了，對(duì)拉接件的錨固能力可能會(huì)有負(fù)面影響。

非連續(xù)澆注：為了能夠安裝內(nèi)葉墻的鋼筋、鋼筋保護(hù)層馬凳和其他埋件設(shè)施，外葉墻混凝土必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%。影響混凝土強(qiáng)度的主要因素包括時(shí)間和周圍環(huán)境?？梢允褂脤?duì)比同條件試塊的強(qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%來(lái)判斷。

（8）工廠預(yù)制: 上層混凝土準(zhǔn)備的時(shí)間和澆注十分重要。如果兩層混凝土在同一天澆注，一定在下層初凝之前安裝上層的鋼筋，起吊裝置和其他插件并澆注上層混凝土。澆注上層混凝土至設(shè)計(jì)厚度，抹平，養(yǎng)護(hù)并且根據(jù)情況對(duì)混凝土采取保護(hù)措施。

（9）墻板完成脫模。除去墻板邊緣多余的混凝土渣來(lái)最大程度減小冷熱橋，將墻板運(yùn)輸?shù)街付ǖ奈恢?。我們推薦墻板和模具一起翻身后起吊構(gòu)件，如果構(gòu)件采用平吊出模，應(yīng)使用外力先頂推構(gòu)件使之與模具脫離，避免構(gòu)件與模具之間產(chǎn)生過(guò)大的吸附力而導(dǎo)致外葉墻破壞。

警告：

如果您的墻板制造是露天生產(chǎn)沒(méi)有保護(hù)設(shè)施，那么必須保證生產(chǎn)過(guò)程具有防雨措施。模板內(nèi)多余的水分會(huì)導(dǎo)致擠塑板漂浮、降低混凝土的強(qiáng)度，并有可能造成連接器從混凝土中拔出或削弱連接器錨固性能。

保護(hù)手和眼睛。Thermomass連接器表面會(huì)有玻璃纖維，在處理連接器時(shí)推薦使用手套，并且避免用手套或手直接接觸眼睛。

（以沈陽(yáng)、濟(jì)南、深圳某實(shí)際工程為例）

沈陽(yáng)某項(xiàng)目夾心三明治外剪力墻采用以下兩種構(gòu)造：

a、200厚C40內(nèi)葉墻+90mmXPS保溫層+60厚C30外葉墻

b、200厚C40內(nèi)葉墻+70mmXPS保溫層+80厚C30外葉墻

濟(jì)南某項(xiàng)目夾心三明治外剪力墻采用以下構(gòu)造：

c、200厚C30內(nèi)葉墻+50mmXPS保溫層+50厚C30外葉墻

合肥某項(xiàng)目夾心三明治外剪力墻采用以下構(gòu)造：

d、200厚C30內(nèi)葉墻+30mmXPS保溫層+50厚C30外葉墻

深圳某項(xiàng)目夾心三明治外墻掛板采用以下構(gòu)造：

e、100厚C40內(nèi)葉墻+30mmXPS保溫層+70厚C40裝飾外葉墻

以上a、b、c、d、e五類外墻中，外葉墻僅作為荷載通過(guò)Thermomass拉結(jié)件作用在內(nèi)葉墻上，內(nèi)葉墻起承重和結(jié)構(gòu)作用，XPS作為保溫隔熱層使用，拉接件相當(dāng)于一個(gè)懸臂的構(gòu)件，外葉墻在自重的作用下產(chǎn)生垂直位移△。

1、Thermomass保溫拉結(jié)件型號(hào)選擇

對(duì)于a類墻板，由于外葉墻厚度小于63mm，應(yīng)選用Thermomass的MS型，根據(jù)保溫板厚度90mm，應(yīng)該選擇MS90型號(hào)。

對(duì)于b類墻板，由于外葉墻厚度大于63mm，應(yīng)選用Thermomass的MC型，根據(jù)保溫板厚度70mm，應(yīng)該選擇MC70型號(hào)。

對(duì)于c類墻板，由于外葉墻厚度小于63mm，應(yīng)選用Thermomass的MS型，根據(jù)保溫板厚度50mm，應(yīng)該選擇MS50型號(hào)。

對(duì)于d類墻板，由于外葉墻厚度小于63mm，應(yīng)選用Thermomass的MS型，根據(jù)保溫板厚度30mm，應(yīng)該選擇MS30型號(hào)。

對(duì)于e類墻板，由于外葉墻厚度大于63mm，應(yīng)選用Thermomass的MC型，根據(jù)保溫板厚度30mm，應(yīng)該選擇MC30型號(hào)。

2、保溫拉結(jié)件間距設(shè)計(jì)和驗(yàn)算

拉接件的變形計(jì)算模型如下（P-△效應(yīng)作用下的撓度位移）

對(duì)于a類墻板選用Thermomass的MS90型號(hào)，當(dāng)拉結(jié)件布置間距為400×400mm間距時(shí)，查表2得出：撓度值△=2.44mm＜2.54mm，且Qg=230N＜462N，滿足安全要求。

對(duì)于b類墻板選用MC70型號(hào)，當(dāng)拉結(jié)件布置間距為400×450mm間距時(shí)，查表2得出：撓度值△=2.36mm＜2.54mm，且Qg=346N＜502N，滿足安全要求。

對(duì)于c類墻板選用MS50型號(hào)，當(dāng)拉結(jié)件布置間距為500×500mm間距時(shí)，查表2得出：撓度值△=0.77mm＜2.54mm，且Qg=300N＜323N（C30混凝土），滿足安全要求。選用600×600間距時(shí)，Qg=432N>323N，不滿足安全要求；若內(nèi)外葉墻的混凝土為C40，△=1.12mm＜2.54mm，Qg=432N＜462N，則可以滿足安全。

對(duì)于d類墻板選用MS30型號(hào)，當(dāng)拉結(jié)件布置間距為500×500mm間距時(shí)，查表2得出：撓度值△=0.29mm＜2.54mm，且Qg=300N＜323N（C30混凝土），滿足安全要求。當(dāng)內(nèi)外葉墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C40時(shí)，可以選用600×600mm間距，Qg=432N＜462N

對(duì)于e類墻板選用MC30型號(hào)，當(dāng)拉結(jié)件布置間距為600×600mm間距時(shí)，查表2得出：撓度值△=0.94mm＜2.54mm，且Qg=605N＜677N（C40混凝土），滿足安全要求。

注意：若外葉墻混凝土為C30，當(dāng)采用600×600mm間距時(shí)，雖然撓度值△=0.94mm＜2.54mm，但是Qg=605N>502N（C30混凝土），判定為不滿足安全要求，只能選用500×600mm間距，Qg=504N與502N相接近。

以某地區(qū)80米高層裝配式住宅的預(yù)制夾心剪力墻為例，對(duì)夾心墻板的脫模工況、運(yùn)輸和起吊工況、正常使用工況進(jìn)行受力分析，并對(duì)正常使用工況下的外葉墻垂直撓度和膠縫寬度進(jìn)行計(jì)算。

由于預(yù)制構(gòu)件尺寸精準(zhǔn)，并且免除了抹灰，所有的力學(xué)參數(shù)均按照標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算，并考慮地震、風(fēng)荷載組合及施工等動(dòng)力系數(shù)的安全性驗(yàn)算。

1、基本條件如下：

圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓wo=0.55 kN/m2， wk=βgzμslμzWo，

地面粗糙度B類，80米高度陣風(fēng)系數(shù)βgz=1.53，μz=1.95

μsl按照墻角部位-1.8取值，計(jì)算得：

wk=1.53×1.95×1.8×0.55=2.95KN/m2

設(shè)計(jì)基本地震加速度為=0.1g 外葉墻板動(dòng)力放大系數(shù)5.0

室內(nèi)外溫差30℃。

C40混凝土內(nèi)葉墻厚度200mm，C30外葉墻厚度60mm

砼密度γc = 2500 kg/m3。

鋼筋混凝土熱膨脹系數(shù)，μe = 10.8 x 10-6mm/mm/oC

保溫板厚度90mm，容重γi = 40 kg/m3。

2、墻板橫截面屬性值及力學(xué)特性：（按照實(shí)心墻計(jì)算）

（1）內(nèi)葉墻橫截面屬性值

截面積A內(nèi)=3300×200=660000mm2

平面外截面慣性矩I內(nèi)=3300×2003/12=2200×106mm4

截面抵抗矩w內(nèi)=2200×106/（h/2）=2200×106/100=202×106mm3

（2）外葉墻橫截面屬性值：

截面積A外=3300×60=198000mm2

平面外截面慣性矩I外=3300×603/12=713×106mm4

截面抵抗矩w外=713×106/（h/2）=713×106/30=23.8×106mm3

（3）平面外彎矩分配系數(shù)：（如果是組合墻應(yīng)考慮彎矩、剪力的分配）

內(nèi)葉墻：2200/（2200+713）×100%=75%；

外葉墻：713/（2200+713）×100%=25%

（4）墻板自重：

內(nèi)葉墻自重：3.3×0.2×2.8×25=46.2KN，其中預(yù)制構(gòu)件自重37.8KN，現(xiàn)澆部位自重8.4KN；外葉墻自重：0.06×25=1.5KN/m2，保溫板自重：0.09×0.4=0.036KN/m2，外葉墻及保溫板自重合計(jì)為1.536KN/m2

2、夾心剪力墻的設(shè)計(jì)如下圖。

▲ Thermomass夾心墻板保溫及拉接件排版設(shè)計(jì)圖

▲ 保溫板和拉接件尺寸布置圖

根據(jù)建筑專業(yè)熱工計(jì)算結(jié)果要求，采用90mm厚度XPS保溫板，C40內(nèi)葉墻厚度200mm，C30外葉墻厚度60mm，外葉墻面積為3.3×3.8-1.4×1.8=6.72m2，共布置48只MS90拉接件，平均每只拉結(jié)件承受0.14m2外葉墻和保溫板，自重剪力為Qg=0.14×1.536=215N

1、拉接件受力分析計(jì)算

（1）拉接件在脫模工況下的錨固抗拔力計(jì)算：

根據(jù)JGJ1-2014地6.2.3條：當(dāng)構(gòu)件采用平吊脫模時(shí)，拉接件承受外葉墻和保溫板自重和動(dòng)力系數(shù)1.2，同時(shí)需要承受模臺(tái)的吸附力1.5KPa。

P脫=215×1.2+0.14×1500=258+210=468N

安全系數(shù)K=錨固抗拉承載力/P脫=7576/468=16.1>4.0，滿足脫模安全（注意如果脫模時(shí)混凝土強(qiáng)度未達(dá)到C30強(qiáng)度，應(yīng)該按照相應(yīng)的混凝土抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算）。

（2）構(gòu)件運(yùn)輸和吊裝工況下的安全驗(yàn)算（動(dòng)力系數(shù)1.5）

P運(yùn)=215N×1.5=322.5N。

安全系數(shù)K=錨固抗剪力承載/P運(yùn)=1292N/322.5=4.0 滿足安全要求。

（3）正常使用工況下的安全驗(yàn)算，按照墻體全面積計(jì)算風(fēng)荷載，按照0.15g地震加速度計(jì)算地震力（外葉墻類似于外墻掛板考慮，乘以5倍的動(dòng)力放大系數(shù)），按照外葉墻和保溫自重標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算偏心荷載作用下產(chǎn)生的拉壓應(yīng)力，對(duì)所有計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行如下組合：

U=1.2自重作用+1.6風(fēng)荷載作用

U=1.2自重作用+1.0地震作用

注：根據(jù)AC320標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在長(zhǎng)期工況下，如果考慮與地震力和風(fēng)力組合，抗拉和抗剪的應(yīng)力允許放大33.3%，即此時(shí)的抗拉和抗剪安全系數(shù)為3.0。

同時(shí)，抗拉安全系數(shù)和抗剪安全系數(shù)應(yīng)滿足以下公司：

（Vs/Vt）+（Ps/Pt）≦1即1/K拉+1/K剪≦1

A、外葉墻自重作用下的剪力標(biāo)準(zhǔn)值：按照每只承受0.14平米外葉墻自重，剪力V=Qg=215N（剪力）

B、外葉墻自重偏心作用下拉接件產(chǎn)生的拉壓力：（取0.5米寬度計(jì)算，并且假設(shè)只有上下兩排拉接件起作用，間距2.38米，中間的拉接件只作為安全儲(chǔ)備）

偏心距e=90+60/2=120mm

P=0.5×2.8×1.535=2.15KN/m

偏心彎矩M=2.15×0.12=0.26KN.m

偏心拉壓力N=M/2.38=0.26/2.38=0.108KN=108N

C、外葉墻在風(fēng)力作用下產(chǎn)生的拉壓力標(biāo)準(zhǔn)值

N=（3.3×2.8×2.95）/48=0.568KN=568N（壓力）

D、外葉墻和保溫板在地震作用下對(duì)拉結(jié)件產(chǎn)生的內(nèi)力，平面內(nèi)振動(dòng)時(shí)為剪力（不乘動(dòng)力放大系數(shù)），平面外振動(dòng)時(shí)，拉接件產(chǎn)生拉壓力（乘以5.0的動(dòng)力放大系數(shù)）。

平面內(nèi)振動(dòng)：剪力QE=G×0.1=215×0.1=21.5N

平面外振動(dòng)：拉力N=215×0.1×5=107.5N

效應(yīng)基本組合下的安全系數(shù)計(jì)算：

風(fēng)荷載組合：U=1.2×215+1.6×568=258+908.8=1167N；

安全系數(shù)K=7576/1167=6.5>3.0，滿足安全要求。

平面外地震組合，此時(shí)：

組合拉力=1.2×108+107.5=237.1N，剪力=215N

K拉=7576/237.1=32>3.0，K剪=1292/215=6>3.0

1/K拉+1/K剪=1/32+1/6=0.03+0.17=0.2<><>

平面內(nèi)陸震組合，此時(shí)：

組合拉力=1.2×108=129.6N，剪力=1.2×215+21.5=280N

K拉=7576/129.6=58.5>3.0，K剪=1292/280=4.61>3.0

1/K拉+1/K剪=1/58.5+1/4.61=0.017+0.217=0.234<><>

（4）保證正常使用時(shí)受力極限狀態(tài)下的變形計(jì)算

根據(jù)ICC ESR-1746文件《對(duì)于整體絕熱墻板的MC和MS纖維復(fù)合拉接件》的規(guī)定，拉接件的自由端在外葉墻之中作用下，垂直撓度限制應(yīng)該小于0.1in（2.54mm），采用下式計(jì)算：

公式中各參數(shù)詳見(jiàn)第四節(jié)。本案例Qg=215N，hv=38mm，dd=90mm，按照單只拉接件承受0.14平米外葉墻，代入后計(jì)算結(jié)果為：△=2.13mm<><>

（1）內(nèi)外葉墻的溫度脹縮差計(jì)算

L’=L0×μe = 3300×10.8 x 10-6×30=1.07 mm

從計(jì)算可以看出，一塊3.3米長(zhǎng)的墻板在30℃溫差時(shí)，伸縮變形差約為1mm。

膠縫寬度一般設(shè)計(jì)為w=20mm，厚度為t=w/2=10mm

但是一些特殊情況下不得不考慮外葉墻在冬夏季的溫差變化下的脹縮差，并在膠縫寬度計(jì)算時(shí)考慮脹縮因素。例如：某廠房夾心墻板的最大尺寸為10米×3米，外墻表面夏天最高溫度為55℃，冬季為-35℃（溫差90℃），冬夏季變形差為：L’=10000×10.8×10-6×90=9.72mm

膠縫寬度w≧L’+制造誤差+10mm=9.72+4+10=23.72mm，此時(shí)膠縫寬度應(yīng)設(shè)計(jì)為25mm。

美國(guó)于2006年制定了《錨固于混凝土中的纖維復(fù)合拉接件驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》AC320，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了拉接件廠家必須提供的技術(shù)參數(shù)以及質(zhì)量控制程序和使用安裝步驟。Thermomass拉接件已經(jīng)根據(jù)AC320 標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試相關(guān)測(cè)試（詳見(jiàn)ICC ESR-1746文件《對(duì)于整體絕熱墻板的MC和MS纖維復(fù)合拉接件》），該文件證明并提供了MS和MC拉接件的使用條件、物理和化學(xué)性能、拉伸力和剪切力的許可設(shè)計(jì)值，同時(shí)提供了連接器中拉伸力和剪切力組合受力的設(shè)計(jì)公式以及由于重力服役荷載造成的連接器位移極限的限值。

從以上計(jì)算過(guò)程可以看出，非組合夾心墻板的受力計(jì)算非常復(fù)雜，通過(guò)計(jì)算可以看出：在各種工況下，主要由外葉墻自重作用下的剪力、平吊脫模時(shí)的錨固抗拔力起決定作用，根據(jù)AC320標(biāo)準(zhǔn)以及ICCESR-1746文件，MS和MC拉接件在混凝土中的抗剪和錨固抗拔力安全系數(shù)均為4.0，在地震和風(fēng)荷載作用組合時(shí)，允許抗剪承載力和允許拉力荷載可以增加1/3，也就是地震和風(fēng)荷載參與組合時(shí)，安全系數(shù)為3.0，同時(shí)為了防止使用過(guò)程中膠縫開(kāi)裂滲水或者門(mén)窗變形影響開(kāi)啟，規(guī)定了外葉墻在自重作用下的垂直位移不大于2.54mm。

為了方便應(yīng)用，Thermomass經(jīng)過(guò)30多年的實(shí)踐，總結(jié)出了簡(jiǎn)化的計(jì)算方法，并給出了Execl程序計(jì)算表，主要計(jì)算在外葉墻自重作用下拉接件的抗剪力，以及控制外葉墻自重作用下拉接件的垂直撓度小于2.54mm，案例詳見(jiàn)第四、五、六節(jié)。

一、一般布置要求及特殊情況處理

為了方便施工生產(chǎn)，Thermomass一般按照整齊的行列進(jìn)行等間距布置，在有門(mén)窗的墻板上，往往需要根據(jù)洞口尺寸對(duì)保溫板進(jìn)行分塊，在每塊保溫板上宜盡量均勻布置拉結(jié)件，并應(yīng)滿足以下布置要求：

1、在門(mén)窗洞口邊緣，拉結(jié)件距邊不宜小于150mm且不大于300mm。

2、拉接件間距不宜大于600×600mm，并不宜小于200×200mm。

3、非預(yù)應(yīng)力墻板的外葉墻厚度不宜小于50mm，預(yù)應(yīng)力墻板的外葉墻厚度不宜小于75mm。

4、不宜在局部過(guò)度加密拉接件間距，以防不同板塊之間的外葉墻垂直位移差過(guò)大，影響外墻美觀和經(jīng)濟(jì)性。

5、在特殊情況下應(yīng)按以下原則調(diào)整拉結(jié)件，如現(xiàn)澆部位的PCF板部位在構(gòu)件生產(chǎn)時(shí)影響邊模無(wú)法安裝，當(dāng)PCF長(zhǎng)度小于400mm時(shí)，可將PCF板上的拉結(jié)件取消，此時(shí)應(yīng)將相鄰的第一排拉接件間距加密一倍，此時(shí)懸臂的PCF板保護(hù)層水平配筋應(yīng)適當(dāng)加密。

6、當(dāng)拉結(jié)件與鋼筋、埋件等碰撞時(shí)，允許移位50mm避開(kāi)。

7、當(dāng)保溫板厚度大于100mm時(shí)，采用MS或MC型拉結(jié)件將導(dǎo)致布置間距過(guò)密而失去經(jīng)濟(jì)性，可以采用CC型號(hào)混用的方案提高經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)詳詢廠家或代理商的技術(shù)支持人員。