裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

婁煥娟 宋軍

【摘要】我國裝配式建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展起步晚，設(shè)計規(guī)范以及部分施工標(biāo)準(zhǔn)還存在不統(tǒng)一的情況，在建筑設(shè)計中，需要重點關(guān)注到剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計。基于此，本文先分析了剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，隨后，探討了裝配式建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法，具體如下。

【關(guān)鍵詞】剪力墻;裝配置建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計

裝配式建筑結(jié)構(gòu)是一種新型的建筑模式，與傳統(tǒng)方法相比優(yōu)勢更顯著，所以能在眾多建筑行業(yè)中廣泛地應(yīng)用。為了有效推廣預(yù)制裝配置建筑模式，需要重視裝配置建筑結(jié)構(gòu)體系優(yōu)勢，同時優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，使二者更加協(xié)調(diào)統(tǒng)一，提高裝配式建筑整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

1.1小開口剪力墻

小開口剪力墻是雖然有較小的開口，但是總對整體上進行分析，整個門窗洞口總面積和大于剪力墻面積的15%，所以，從受力曲線圖上進行分析，這類剪力墻會出現(xiàn)彎曲性狀況。整個正應(yīng)力分布在建筑水平荷載作用下，并且呈現(xiàn)出直線分布狀態(tài)。這種模式可以認(rèn)為是局部彎曲應(yīng)力與整體剪力墻應(yīng)力對的疊加。此外，雖然小開口的剪力墻彎矩圖不會在整個墻肢高度基礎(chǔ)上出現(xiàn)彎曲點，但是，因為開口面積較大，所以彎矩圖幾點主要位置可能會發(fā)生改變[1]。

1.2整體剪力墻

整體沒有洞口、整個門窗洞口總面積小于剪力墻側(cè)面積的15%。這種類型的剪力墻受力特點類似于整體懸臂墻，類似底部被固定但是上端自由豎向懸臂構(gòu)建模式。整體剪力墻的整個界面正應(yīng)力在建筑水平荷載作用下，主要呈現(xiàn)出整體直線分布的趨勢，且彎矩圖在整個剪力墻墻肢高度上，一般不會產(chǎn)生彎點，突發(fā)情況也較少發(fā)生。

1.3多肢剪力墻

多肢剪力墻與雙肢剪力墻有相似性，主要是指整個墻面有一列或者多個成列分布洞口的剪力墻。雖然這種剪力墻開洞尺寸大，但是受力情況和整體小口剪力墻類似，所以，多肢剪力墻與小開口剪力墻的結(jié)構(gòu)模式與彎矩圖差異不顯著。如果從連梁對于剪力墻墻肢的約束作用進行分析，可以看出整個剪力墻的整體結(jié)構(gòu)受到過多開設(shè)洞口而產(chǎn)生破壞，所以，剪力墻局部會出現(xiàn)明顯的彎曲現(xiàn)象，如果洞口開設(shè)過多的話，部分正應(yīng)力分布曲線偏離了直線分布。

1.4壁式框架剪力墻

這種類型的剪力墻主要應(yīng)用于高層建筑中，剪力墻的開設(shè)洞口數(shù)量多并且尺寸規(guī)格較大，剪力墻的墻肢與洞口相比會顯得比較小。從線性剛度進行分析，可以看出墻肢與連梁的整體差異不顯著。這類剪力墻的受力分析與框架結(jié)構(gòu)比較接近，而且在正應(yīng)力分布中，墻肢截面往往會出現(xiàn)局部彎矩情況，所以在很多樓層中，內(nèi)強肢部分會出現(xiàn)返彎點。

2、裝配式建筑結(jié)構(gòu)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

2.1標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)

在設(shè)計中，需要進行標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)定，一般情況下，裝配式建筑結(jié)構(gòu)剪力墻設(shè)計應(yīng)計算振型數(shù)，以此把握系數(shù)質(zhì)量，保證設(shè)計能超過最初設(shè)定數(shù)值，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案合理性。對于振型數(shù)選擇，需要結(jié)合建筑類型進行確定，一般高層建筑需要在15以上。在參數(shù)設(shè)定中，還要計算出墻體豎向分布筋配筋率，通常配筋大小要根據(jù)實際配筋率作為參考，減少整體計算結(jié)果偏差。如果按照實際配筋率展開計算，容易使最終受彎鋼筋的數(shù)值發(fā)生變化。最后，在確定標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)中還要確定最小地震剪力數(shù)。從裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐角度分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)確定最小地震建立系數(shù)作為核心標(biāo)準(zhǔn)，以此達(dá)到抗震的效果，且最小地震剪力數(shù)還被用于衡量結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與抗壓性，低烈度區(qū)高層建筑物底部最小建立系數(shù)小于設(shè)計要求[2]。

2.2平面結(jié)構(gòu)

裝配式建筑結(jié)構(gòu)中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計需要做好平面結(jié)構(gòu)布置，在具體操作中，要堅持整體性原則，做到簡單且均勻?qū)ΨQ。平面結(jié)構(gòu)布置中，如果建筑結(jié)構(gòu)長度和寬度均較大且具有不規(guī)則的特性，需要布置適合的溫度伸縮縫，確保結(jié)構(gòu)合理性。比如，在布置中可以按照周圍布置原則進行操作，實現(xiàn)增強結(jié)構(gòu)整體抗扭轉(zhuǎn)能力目標(biāo)，對于結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心來說，要保證結(jié)構(gòu)剛度中心與剪力墻有效重合。這種布置方法可以確保在遇到地震等突發(fā)災(zāi)害時，扭轉(zhuǎn)力對結(jié)構(gòu)造成的影響能被控制在合理范圍之內(nèi)。

2.3豎向結(jié)構(gòu)

一般情況下，裝配式建筑結(jié)構(gòu)的豎向剛度會受到豎向受力構(gòu)件多次轉(zhuǎn)換因素的影響。因此，在剪力墻設(shè)計時，適當(dāng)增加剪力墻轉(zhuǎn)換層垂直結(jié)構(gòu)方式，可以確保剪力墻整體穩(wěn)定性。對于剛度控制來說，要從剪力墻控制轉(zhuǎn)換層的傳力模式入手，確保從上至下的傳力路徑保持一致，以防止出現(xiàn)水平方向上的多級轉(zhuǎn)換模式，避免產(chǎn)生多次轉(zhuǎn)換量問題。選擇轉(zhuǎn)換梁上層的墻體位置和中間支柱位置進行空洞設(shè)計，可以增強剪力墻的數(shù)量承受效果。如果要確保多級轉(zhuǎn)換都穩(wěn)定，則要選擇相同的傳力方式。在轉(zhuǎn)換層主題結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置豎向抗側(cè)力構(gòu)件，能確保剪力墻的整體結(jié)構(gòu)與性能，使其達(dá)到更加穩(wěn)定和牢固的設(shè)計效果。

2.4連梁設(shè)計

在進行剪力墻的設(shè)計中，要明確連梁對于建筑整體結(jié)構(gòu)的重要價值，考慮到建筑物的內(nèi)在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，優(yōu)化剪力墻連梁設(shè)計。剪力墻連梁設(shè)計能夠確保建筑結(jié)構(gòu)剛度，同時減少建筑側(cè)移的優(yōu)點，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有重要價值。所以，在進行剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，需要對連梁進行重點設(shè)計。連梁設(shè)計受到多種因素制約，一方面，內(nèi)力與結(jié)構(gòu)抗力剛度需要考慮相連剪力墻的墻肢剛度，如果在設(shè)計時，出現(xiàn)了連梁跨高小的情況，在強大荷載作用下會產(chǎn)生裂縫，使剪力墻的整體剪切受到破壞。所以，相關(guān)領(lǐng)域設(shè)計師在進行剪力墻連梁設(shè)計中，要對各類問題進行詳盡分析，考慮跨高較大的連梁，避免過早出現(xiàn)剪切破壞的情況，保證了可延性。同時，在設(shè)計的過程中，需要進行內(nèi)力分析，并對連梁剛力進行折減計算，從而降低連梁發(fā)生的剪切破壞率。設(shè)計中將地下層、標(biāo)準(zhǔn)層與機房層的連梁高度進行調(diào)試，根據(jù)實際高度取值，提高有效性。

總結(jié)：

綜上所述，剪力墻設(shè)計和施工對于裝配式建筑而言十分重要，科學(xué)有效的設(shè)計方法可以提高建筑物整體穩(wěn)定性，同時，承受風(fēng)荷載與地震荷載的能力也會相應(yīng)提升，明確剪力墻設(shè)計特征在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中選擇適合的設(shè)計方法，能使整體結(jié)構(gòu)更加可靠。

參考文獻：

[1]艾菲瑪·艾合塔木，陳國新，翟新銘.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究[J].四川建筑科學(xué)研究，2020，46（02）：63-68.

[2]湯海燕，水淼，李睿.探究裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].建材與裝飾，2020（07）：134-135.

作者簡介：

婁煥娟（1987.05-），性別：女，民族：漢， 籍貫：山東濟南，學(xué)歷：碩士，畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)，現(xiàn)有職稱：中級工程師，研究方向：土木工程。