試論裝配式建筑剪力墻結構的優勢及其設計要點

鄭傳兵

摘?要：本文首先以裝配式住宅建筑剪力墻結構的基本優勢為切入點展開分析，包括結構性能好、工業生產化水平高等，然后針對裝配式住宅建筑剪力墻結構的設計要點內容展開了詳細研究，希望能夠以此促進我國建筑施工技術的逐步完善。

關鍵詞：裝配式住宅;剪力墻結構;設計;分析

一、裝配式建筑發展概況

隨著建筑業的發展，裝配式建筑作為一種綠色建筑，有著非常廣闊的發展市場。我國還出臺了裝配式建筑的相關政策文件，制定了具體措施和方法，有效規范和引導組裝建設，地方政府積極推動組裝建設的推進廣泛發展。

（一）國外發展概況

裝配式建筑起源于二戰后飽受戰爭蹂躪的歐亞國家，它們迫切需要在廢墟中重建家園，從而形成了一種新的建筑形式。后來，隨著工業化的發展，人們越來越重視環境問題，這使得現代建筑需要考慮形式、功能、環境等因素的平衡。裝配式建筑已成為建筑產業化和多樣化的重要方向。隨著科學技術的進步，技術難點逐漸克服。歐洲、美國和日本在工業化發達國家建造的裝配式建筑在強大的技術支持下迅速發展。

（二）國內發展概況

20世紀50、60年代，我國開始研究預制裝配式混凝土建筑的設計與施工，逐步形成了一套符合我國國情的預制裝配式混凝土建筑類型體系。

20世紀80年代，裝配式混凝土建筑在全國的應用逐漸興起，在許多地區逐步形成了裝配式混凝土建筑設計、制造和安裝的初步工業生產模式。

90年代中期，由于現澆混凝土技術的成熟，全現澆混凝土建筑逐漸取代了裝配式混凝土建筑。除了單層工業廠房外，裝配式建筑系統在其他類型的建筑中很少出現。在中國，建筑量占世界50%的地方，裝配樓的比例不到7%。

近年來，考慮到環境資源和社會發展的需要，裝配式建筑的形式又被提出和應用。但總的來說，與發達國家相比仍有很大差距。

二、裝配式建筑剪力墻結構的應用優勢

裝配式預制混凝土結構是指在構件預制廠對梁、板、柱、墻板等結構構件進行大批量制作，然后通過焊接、預埋螺栓連接或少量的焊接、預埋螺栓連接等方式運至施工現場。f現澆混凝土將預制混凝土構件連接在一起，形成一個整體結構。預制率是指室外樓層以上主體結構中的預制件和預制混凝土建筑的圍護結構的體積比與相應構件的總量之比。

（一）施工便捷性高。與傳統建筑相比，裝配式建筑采用的輕質墻板較多，大大簡化了施工過程，有效地降低了施工消耗（包括人力、物力等），對控制施工成本起到了非常重要的作用。并提高了施工的便利性。

（二）節約資源，減少廢棄物排放。由于裝配式建筑所需的構件主要在工廠生產，不僅減少了現場工作量，而且大大減少了施工過程中的噪聲、粉塵和廢水。根據有關資料，裝配樓施工可有效減少建筑垃圾約80%，節約用水約60%，節約木材約80%，降低能耗約70%。

（三）縮短建設周期，提高生產效率。裝配式建筑所需構件是在工廠中加工生產，減少施工中腳手架及模板的數量，進而降低施工生產成本，尤其復雜構件的優勢更明顯，不僅簡化施工流程，還提升了建設效率。據統計，高層建筑可縮短1/3的工期，多層和低層則可縮短50%以上。

（四）降低安全隱患。傳統施工大部分是在露天作業、高空作業，存在極大的安全隱患。裝配式建筑的構件運輸到現場后，由專業安裝隊伍嚴格遵循流程進行裝配，有效提升工程質量并降低安全隱患。

（五）降低全生命周期成本。裝配式建筑大部分建筑部品構件在工廠生產，現場施工人少、工期短、質量可預期、標準化程度高、維護容易，全生命期花費少。

三、裝配式建筑剪力墻結構設計要點

（一）剪力墻預制內墻板設計要點

對于預制非承重內墻板，如果設計工作中沒有特殊要求，通常采用輕質隔墻材料。對于預制承重內墻板，其厚度應在設計中設定在0.2米以上的標準水平。同時，如果按照當地類似建筑的標準設計規定，可以在室內填充聚苯板材料，則應注意結構開口。同時，也應在設計中體現出來。聚苯板標準填充范圍的設定[2]。這樣可以更好地保證裝配式剪力墻結構的施工質量，同時有效地防止濕作業對現場的影響。如果本工程高度等級較低，層數較少，且施工場地位于低強度區，可將預制承重內墻板與輕質隔墻有效結合，同時滿足施工成本控制要求。結構性能要求。

（二）剪力墻預制外墻板設計要點

裝配式住宅剪力墻結構中，通常采用預制混凝土夾芯保溫外墻板。在方案設計中，需要綜合考慮墻板的裝飾美觀和保溫要求。同時，應保證墻板與整體結構的一體化效果，嚴格設計墻板的厚度指標。作為結構內墻板的結構層。一般情況下，剪力墻結構的夾層保溫外墻板厚度一般設置為0.2米。作為建筑裝飾的外墻板，夾芯保溫外墻板的厚度通常設置為6厘米，連接桿同時連接三層墻體。在組合住宅剪力墻結構中安裝夾層外墻板的主要作用是：夾層外墻板的應用能更好地滿足剪力墻結構的受力要求。二是進一步提高預制墻體接縫的防水、防滲效果。此外，還可以提高剪力墻的保溫性能，并具有良好的美觀性，能夠滿足建筑的美觀要求。因此，設計方法更為普遍。

（三）剪力墻疊合樓板設計要求

疊合樓板作為二階段成型時的水平疊合受彎構件，能夠為結構施工提供相應的支撐作用，結合《混凝土結構設計規范》當中的相關要求，進行受彎構件設計以及相關參數的計算均可采取疊合樓板的設計與計算方式。出于對施工經濟性與標準性的考慮，對于預制底板參數的設計可適當參照模臺及養護窯的相關參數信息。考慮到現澆層的具體厚度需結合疊合樓板的整體性要求，故當疊合樓板的剛度加大時，現澆層的厚度亦需隨之加厚。

（四）剪力墻連接節點設計要點

根據有關部門的要求和有關規定，采用合理的計算方法確定相關參數，并考慮水平荷載對剪力墻住宅結構的影響。目前我國通常采用預制墻板扣眼剛度模型和全現澆模型進行計算。全現澆模型的應用比較廣泛，可以有效地評價預制墻板在無孔條件下的結構性能水平，提高墻板的抗剪承載力。為了進一步提高節點位置連接的安全性。如果剪力墻結構的拼裝方案和寬高比不能滿足相關文件的要求，則應選擇兩種力學計算模型來準確計算剪力墻結構的變形和內力。如果結構模型的剛度水平較高，則地震水平較高。扣除洞口的預制墻板剛度模型通常適用于聚苯板填充和開啟的情況，但窗的下墻部分不通過組合梁連接。為了進一步保證計算結果的準確性，應采用彈性時程計算法進行輔助計算。裝配式住宅建筑的剪力墻有關參數符合國家有關規定，結構連接也符合施工要求和政府有關規定，其垂直連接符合國家有關規定。等強度連接標準，則剪力墻結構中的豎縫設計不需要驗算剪力墻結構的抗剪承載力。我國以往剪力墻結構中最典型的豎向節點有T形節點、I形節點和L形節點。對于其結構中的預制墻板頂部，可采用套筒灌漿材料、現澆圈梁和水平現澆帶保證混凝土的連續性。根據具體情況選擇相應的連接設計方法，可以保證剪力墻結構中豎向鋼筋的連續性。在此基礎上，現澆混凝土與預制墻板的界面應采用剪切鍵槽+粗糙面或粗糙面處理。

四、結語

綜上所述，裝配式建筑作為一種新型建筑模式，隨著傳統建筑能耗不斷增加的壓力，對環境造成的污染日益嚴重，裝配式建筑得到了廣泛的推廣應用。因此，在裝配式建筑剪力墻結構設計中，要明確相關的設計原則及其流程，掌握相關結構設計的要點。并深入施工現場加以了解，確保制定出高質量、經濟可行性強的設計方案，進而保障整體建筑可靠性、安全性滿足社會發展的需求。

參考文獻：

[1]馮國華.房屋建筑裝配式混凝土結構設計與建造技術進展研究[J].科技創新導報，2013（01）

[2]黃端.裝配式建筑構件生產成本控制問題與措施研究[J].建設科技， 2018（7）：63.