裝配式建筑結構設計中的剪力墻結構設計分析

婁煥娟 宋軍

【摘要】我國裝配式建筑結構發展起步晚，設計規范以及部分施工標準還存在不統一的情況，在建筑設計中，需要重點關注到剪力墻結構的設計。基于此，本文先分析了剪力墻結構設計特點，隨后，探討了裝配式建筑結構中剪力墻結構設計的方法，具體如下。

【關鍵詞】剪力墻;裝配置建筑;結構設計

裝配式建筑結構是一種新型的建筑模式，與傳統方法相比優勢更顯著，所以能在眾多建筑行業中廣泛地應用。為了有效推廣預制裝配置建筑模式，需要重視裝配置建筑結構體系優勢，同時優化剪力墻結構設計，使二者更加協調統一，提高裝配式建筑整體結構穩定性。

1、剪力墻結構設計特點

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，這類剪力墻會出現彎曲性狀況。整個正應力分布在建筑水平荷載作用下，并且呈現出直線分布狀態。這種模式可以認為是局部彎曲應力與整體剪力墻應力對的疊加。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上出現彎曲點，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建模式。整體剪力墻的整個界面正應力在建筑水平荷載作用下，主要呈現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，一般不會產生彎點，突發情況也較少發生。

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構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構受到過多開設洞口而產生破壞，所以，剪力墻局部會出現明顯的彎曲現象，如果洞口開設過多的話，部分正應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用于高層建筑中，剪力墻的開設洞口數量多并且尺寸規格較大，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構比較接近，而且在正應力分布中，墻肢截面往往會出現局部彎矩情況，所以在很多樓層中，內強肢部分會出現返彎點。

2、裝配式建筑結構中剪力墻結構設計方法

2.1標準參數

在設計中，需要進行標準參數設定，一般情況下，裝配式建筑結構剪力墻設計應計算振型數，以此把握系數質量，保證設計能超過最初設定數值，確保建筑結構設計方案合理性。對于振型數選擇，需要結合建筑類型進行確定，一般高層建筑需要在15以上。在參數設定中，還要計算出墻體豎向分布筋配筋率，通常配筋大小要根據實際配筋率作為參考，減少整體計算結果偏差。如果按照實際配筋率展開計算，容易使最終受彎鋼筋的數值發生變化。最后，在確定標準參數中還要確定最小地震剪力數。從裝配式建筑結構設計實踐角度分析，結構設計參數確定最小地震建立系數作為核心標準，以此達到抗震的效果，且最小地震剪力數還被用于衡量結構穩定性與抗壓性，低烈度區高層建筑物底部最小建立系數小于設計要求[2]。

2.2平面結構

裝配式建筑結構中的剪力墻結構設計需要做好平面結構布置，在具體操作中，要堅持整體性原則，做到簡單且均勻對稱。平面結構布置中，如果建筑結構長度和寬度均較大且具有不規則的特性，需要布置適合的溫度伸縮縫，確保結構合理性。比如，在布置中可以按照周圍布置原則進行操作，實現增強結構整體抗扭轉能力目標，對于結構質量中心來說，要保證結構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災害時，扭轉力對結構造成的影響能被控制在合理范圍之內。

2.3豎向結構

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

2.4連梁設計

在進行剪力墻的設計中，要明確連梁對于建筑整體結構的重要價值，考慮到建筑物的內在結構穩定性，優化剪力墻連梁設計。剪力墻連梁設計能夠確保建筑結構剛度，同時減少建筑側移的優點，在建筑結構設計中具有重要價值。所以，在進行剪力墻結構優化設計時，需要對連梁進行重點設計。連梁設計受到多種因素制約，一方面，內力與結構抗力剛度需要考慮相連剪力墻的墻肢剛度，如果在設計時，出現了連梁跨高小的情況，在強大荷載作用下會產生裂縫，使剪力墻的整體剪切受到破壞。所以，相關領域設計師在進行剪力墻連梁設計中，要對各類問題進行詳盡分析，考慮跨高較大的連梁，避免過早出現剪切破壞的情況，保證了可延性。同時，在設計的過程中，需要進行內力分析，并對連梁剛力進行折減計算，從而降低連梁發生的剪切破壞率。設計中將地下層、標準層與機房層的連梁高度進行調試，根據實際高度取值，提高有效性。

總結：

綜上所述，剪力墻設計和施工對于裝配式建筑而言十分重要，科學有效的設計方法可以提高建筑物整體穩定性，同時，承受風荷載與地震荷載的能力也會相應提升，明確剪力墻設計特征在裝配式建筑結構設計中選擇適合的設計方法，能使整體結構更加可靠。

參考文獻：

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

[2]湯海燕，水淼，李睿.探究裝配式建筑結構設計中的剪力墻結構設計[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，學歷：碩士，畢業于西安建筑科技大學，現有職稱：中級工程師，研究方向：土木工程。