探究装配式建筑结构设计中的剪力墙结构设计

探究装配式建筑结构设计中的剪力墙结构设计

曹慧

太原市建筑设计研究院 山西太原 030000

摘要：我国建筑行业发展至今，其建筑技术和建筑规模已经遥遥领先其它发展中国家。近年来，装配式建筑在我国建筑领域的发展比较迅速。我国也在大力推进绿色建筑，绿色建筑是人与自然和谐共生的高质量建筑，绿色建筑与装配式建筑结合更突出新型建筑工业化的优势。在装配式建筑中，装配式剪力墙结构工业化程度较高，是适合我国国情的建筑结构体系，预制比例可达70%，适用于多高层住宅。

关键词：装配式建筑结构设计；剪力墙结构设计

引言

我国建筑行业的快速发展改善我国人们的生活水平和生活质量。现代化建筑建设中，剪力墙结构的应用不断增加。基于建筑建设质量与安全标准不断提高的背景，通过结构的优化设计，增强建筑的整体性能，避免建筑设施出现开裂问题或者其他问题，确保整个结构的承载力。

1我国装配式建筑应用现状

1.钢结构装配式建筑应用现状1)大跨度结构。钢材具有较高的抗拉、抗压强度，钢结构特别适用于大跨度结构。在大跨度位置设置钢结构进行跨越，空间布置比混凝土结构更加灵活方便。体育馆、影剧院等单层大跨度建筑的屋盖结构，通常采用钢结构。2)需要快速建造的建筑物。由于钢结构施工效率高、工期短、快捷高效，因此，对于需要快速建造的建筑物，如展馆、仓库、厂房等，通常也优先采用钢结构。3)部分多、高层建筑。钢结构轻质高强，有利于降低建筑物基础造价;此外，钢结构抗震性能优越、建造工期短。因此，部分多、高层建筑也选择采用钢结构。但是，由于钢结构在防腐、防火、保温等方面稍显复杂，特别是钢材不耐火，导致钢结构在高层建筑中的应用受到一定局限。2.混凝土结构装配式建筑应用现状随着社会发展，劳动力成本急剧上升，现浇混凝土结构需要繁重手工作业已逐渐与时代要求不相适应。当前我国装配式混凝土结构主要是装配整体式，其主要做法是:竖向构件通过套筒灌浆或浆锚搭接等方式连接，然后安装预制梁、板，再浇筑梁板叠合层及节点混凝土形成装配整体式结构。此外，为了提高装配率，提高施工效率，一些非结构构件如预制楼梯、预制墙板、预制卫浴等也采用装配式。装配整体式是我国装配式混凝土结构目前的主流结构形式，全装配式的混凝土结构目前在我国应用较少。

2剪力墙结构设计基本原则

1)楼层层高和层间最大位移比。以地震作用为背景设计，建筑楼层的最大弹性层间位移值的规定以及规范，除了以弯曲变形为把控要点的高层建筑之外，其他类型的建筑计算，按照要求可以不扣除建筑结构弯曲变形，进行扭转变形的计算。高层建筑结构的计算，对于剪力墙结构的设计，多围绕楼层之间的扭转变形以及剪切变形进行计算。其中，对于剪切变形的控制，要根据竖向构件数量来确定，不过竖向构件比较多，则会造成结构扭转变形，因此设计时要合理减小扭转变形。2)楼层最小剪力系数。建筑剪力墙结构设计，对于承受地震倾覆力矩值的计算，要按照相关规定，达到规定系数范围的同时，最大程度上减少剪力墙的设置，实现对楼层最小剪力系数的控制。3)连梁超限。建筑剪力墙结构设计，对于连梁跨高，通常比值要超过2.5；若没有超过2.5，极易使得墙体弯矩以及剪力值达不到标准。

2装配式建筑结构设计中的剪力墙结构设计

2.1叠合板式剪力墙结构体系

叠合板式结构体系是将预制叠合构件和全现浇构件融合于一体的结构体系。预制叠合构件主要包括叠合墙板、叠合楼板，叠合式墙板是由两层预制板和格构梁钢筋组成，施工现场安装就位后在两层预制板中浇筑混凝土，叠合式楼板是由底层的预制板和格构梁钢筋制作而成，施工现场安装就位后，再浇筑混凝土叠合层，叠合楼板可作为后浇混凝土的模板。格构梁钢筋是将三根钢筋组成等腰三角形，在制作墙板时可作为两层预制片和新浇筑混凝土之间的拉接筋，施工时还可作为起吊构件的吊点，有很强的实际应用价值。全现浇构件主要包括暗柱、连梁、楼梯、阳台等。钢筋混凝土叠合楼板的技术在国外较成熟，一些发达国家中使用广泛。这种结构体系优势在于构件可在工厂的流水线上生产，安装简单快捷，可建造高质量住宅。

2.2剪力墙设计

基于施工便利的前提，预制剪力墙通常为300mm模数，对于预制剪力墙，要做好长度的控制，单片墙重量要小于5t。若为现浇结构，当剪力墙的厚度设计为200mm，那么构造边缘构件的长度可以选择为400mm；如果存在转角墙或者翼墙，那么构造边缘构件的长度可以选择为300mm。设计的装配整体式剪力墙，对于边缘构件的长度，在取值时，要综合分析水平钢筋的直径以及锚固长度。按照图集，预制墙身中使用的水平钢筋材料，应用在现浇段中，设计的直锚长度要超过1.2LaE；若为U形锚，则要超过0.6LaE；若为135°弯钩，那么要超过LaE。举例135°弯钩锚固，按照抗震等级二级设计，若使用的混凝土强度为C35，使用直径大小为12mm的三级钢，那么预制墙身水平钢筋的锚固长度，即LaE为37d+10=454mm。若设置一字墙，如果构造边缘长度依旧选择400mm，那么预制墙体的水平钢筋则会突出。如果设置为翼墙或者转角墙，设计的T形边缘构件以及L形边缘构件直段长度（S）参数为300mm，单边现浇长度参数为500mm，虽然锚固长度可以达到要求，不过考虑施工工序特点，作业时水平钢筋会进入边缘构件的核心区域，增加了作业困难，给安装作业进度造成影响。因此，开展剪力墙拆分时，要做好实际情况的分析，依据配筋来确定边缘构件的长度，保证水平钢筋的直线长度能够达到安装以及锚固作业要求。

2.3力墙结构连梁剪压比超限常用的处理方法

1）减小连梁截面高度或采取其他减小连梁刚度的措施；2）对连梁刚度折减或者连梁两端的弯矩进行调幅；3）当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可按独立墙肢的计算简图进行第二次多遇地震作用下的内力分析，墙肢截面应按2次计算的较大值计算配筋。在实际操作中可以采用如下措施：1）针对上述第1）条，可以采用双连梁或者连梁+低配筋混凝土墙等措施减少连梁的截面高度。2）针对上述第3）条，可以按不考虑连梁刚度的独立墙肢的模型进行二次内力分析计算。由于不考虑连梁刚度会导致截面模型的整体刚度减小，水平地震作用力也会相应减小，所以，墙肢的配筋应该按照是否考虑连梁刚度2种计算模型的结果进行包络配筋。

2.4做好细节的优化

首先，约束边缘构件。通过实施约束措施，能够实现对剪力墙承载力的高效把控。使用40%以上的约束力，便能够增加剪力墙的承载力；使用20%的约束力，能够实现增强抗震性能的作用。基于此，具体设计时，要合理选择边缘构件。剪力墙边缘构件的设计宜遵循如下原则：若底部加强部位设计的轴压比，其没有达到规范标准，那么要增设构造边缘构件。若超过规范标准，则采取增设约束边缘构件的措施。其次，进行强度以及性能的优化设计。按照建筑剪力墙结构设计规范进行设计，保证配筋率达标。具体实践中，结合抗震作用，合理控制剪力墙边缘构件的数量，保证建筑整体的性能。

结语

综上所述，建筑剪力墙结构设计实践中，要严格按照规范标准，做好设计要点的把控。文中结合具体实践，总结了建筑剪力墙结构设计需要注意的要点，共享给相关人员参考。

参考文献

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[2]李奇.高层及多层民宅建筑设计中剪力墙的结构设计建议[J].中国标准化，2019（22）：61-62.

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