淺析裝配式建筑結構設計中的剪力墻結構設計

王忠偉

皖創環保股份有限公司 安徽 合肥 230000

引言

本文從裝配式建筑結構特點和剪力墻結構功能特點出發，著重論述其設計的科學性和合理性，并對其進行了相應的設計，以達到更好的設計效果。同時，為了推動裝配式建筑的發展，豐富其建筑結構設計的內涵，必須對其結構設計進行認真的思考，確定其設計重點，并充分考慮措施選擇的合理性，從而使裝配式建筑的設計方案更具科學性，進一步提高其實用價值，并使其發揮更大的作用。

1 裝配式建筑結構與剪力墻結構概述

1.1 裝配式建筑結構概述

要真正做到科學地運用裝配式建筑結構，就必須掌握有關的設計要點[1]。

1.1.1 通過對設計理念、設計工作機制等因素的綜合應用，可以使其更好地發揮設計工作的有效性，拓寬設計工作的思路。

1.1.2 了解裝配式建筑的建設情況，強化對其結構狀態的分析，嚴格控制相關設計方案的制定，以保證裝配式建筑在建設和使用中的穩定性。

1.2 剪力墻結構概述

剪力墻分為實體剪力墻、整體小開口剪力墻、雙肢或多肢剪力墻以及壁式剪力墻。在工程實踐中，有洞口和沒有洞口為實體剪力墻，在實際運用中可以為豐富的建筑結構形式和提高使用效果等提供技術支撐。

圖1 裝配式剪力墻

在實際工程中，整體小開口剪力墻的變形以彎曲為主，在實際應用中幾乎沒有反彎點，可有效地提高現代建筑物的穩定性和使用效果；在工程實際中，如果有較大的洞口，則一般采用雙肢或多肢剪力墻，這樣可以提高結構的施工和使用質量；壁式框架剪力墻也有較大的洞口，但其受力特征與其他墻體不同：樓層處的彎矩會出現突變，出現彎點。了解各種不同形式的剪力墻的基礎知識，同時重視其設計的科學合理性，從而獲得實用價值的設計方案，進而科學地運用高質量的剪力墻結構。

2 剪力墻結構設計原則

通過對剪力墻結構的功能特性及應用價值的了解，為了更好地進行其設計工作，并進一步完善其設計，必須遵守有關的設計原則。其具體內容有以下幾點[2]。

2.1 最小剪力系數的調整原則

從結構設計現狀、剪力墻結構的設計和布局等方面考慮，提出在一定水平地震荷載作用下，剪力墻應該盡量減少，同時在結構設計中，應充分考慮大開間剪力墻，以改善剪力墻結構在實際應用中的側向剛度，保證剪力墻結構的正常工作狀態。在設計時，應嚴格遵循最小剪力系數調整原則，從而設計及出抗震性能更好的剪力墻結構，以達到更好地發揮其在裝配式建筑中的作用，同時也不會影響其結構性能和使用價值。

2.2 最大位移與層高之比的調整原則

在剪力墻結構設計的過程中，應避免樓層之間發生較大的位移，合理應對剪力墻結構的剪切變形。因此，在設計時，要充分考慮各樓層之間的最大位移與層高之比的調整原則，從而為剪力墻結構的科學設計目的和提高應用效果等提供技術保障。

2.3 連梁超限的調整原則

為保證剪力墻結構的設計能夠取得理想的效果，同時又能保證其設計的可靠性，必須全面考慮連梁超限調整的原則。在設計時，設計人員應加強對連梁橋跨比的控制，使其在最大彎矩、剪力不超限的情況下，適當地增加其跨比。同時，在考慮到工程造價的影響下，調整連梁跨比和剛度，充分考慮其適用性，以確保其在裝配式建筑中的使用價值。

3 裝配式建筑結構設計中剪力墻結構設計要點分析

在了解裝配式建筑結構的穩定性、剪力墻結構的使用價值等之后，應科學合理地進行設計方案的設計，并能有效地進行相關的設計。

3.1 注重剪力墻的合理布置

為了使剪力墻結構的設計更加合理和科學，應充分考慮其合理的布置，應該完成以下工作[3]。

3.1.1 采用均勻布置和分散布置的方法，進行剪力墻的布置，并綜合考慮墻體長度是否符合實際要求、平面布置是否合理，從而達到更好的設計效果，為裝配式建筑結構的性能優化和使用質量的提升提供技術上的支撐。

3.1.2 在進行剪力墻的布置時，應注意合理的間距，根據裝配式建筑的具體情況，合理選擇剪力墻的結構形式，以提高其設計質量，提高其使用效率。同時，要科學地分析已布置的剪力墻的使用狀況，并運用設計人員的專業知識，對其進行優化，以提高其在裝配式建筑中的使用效果。

3.2 充分考慮建筑高度及層數要求

在進行剪力墻結構設計、提高設計方案質量時，應充分考慮裝配式建筑的高度、層數等因素，編制并實施有關的設計工作方案，以保證剪力墻結構在工程中的安全應用。同時，考慮到建筑高度和層數的要求，可以使剪力墻結構的實際使用效果更為顯著，從而豐富了其設計內容，為以后的裝配式建筑的發展打下了堅實的基礎，減少其的結構設計問題，并使其的良好的使用狀況得以維持，同時又不會影響到其的使用質量和潛在的使用價值。

3.3 其他方面的設計要點

3.3.1 關注過渡層設計。如果采用帶過渡層的剪力墻結構，這將會對結構的受力效果產生一定的影響，進而對結構的整體性能產生潛在的威脅。在不充分地考慮到過渡層的荷載，剪力墻結構的性能會受到影響。因此，在剪力墻結構的設計中，應注重過渡層的設計，在圈梁和其他結構構件的支撐下，逐步建立起框架結構體系，及時地傳遞地震側向力，從而實現剪力墻結構的設計目的以及提高裝配式建筑質量[4]。

3.3.2 重視連梁設計。在實際工程中，連梁的結構可靠度對建筑結構的抗震性能有很大的影響。所以，在進行剪力墻結構設計時，應著重考慮連梁的設計問題。設計人員應積極進行強剪、弱彎等連梁的驗算、計算，避免人為地增大縱筋。為了保證剪力墻結構的設計質量，必須對其進行合理的截面控制，以便為今后的設計工作提供依據；結合工程設計需求，以及連梁的功能特點，在實際工程中，應對連梁跨高比進行嚴格的控制，通過相關的數據和技術手段，以提高其抗剪強度計算的精確度，使其在剪力墻結構的性能優化中，最大限度地發揮其應用價值。同時，在剪力墻結構設計中，設計人員應充分了解連梁在其中的重要作用，推動有關設計工作的落實，加強連梁設計的專業性和實用性。

3.3.3 滿足抗震要求，設置底層框架柱網。在實際工程中，裝配式建筑由于受地震作用，結構受力主要集中于底層，容易引起結構的變形。因此，在進行剪力墻結構的設計時，需要在行業技術規范的指引下，考慮抗震設防烈度的劃分，以達到裝配式建筑的抗震要求，提高剪力墻結構的使用價值。同時，設計人員還應充分考慮到底層框架柱的合理布置，以保證剪力墻結構在實際使用中的使用狀況，從而達到科學的設計目的。

4 常見疑問及解決辦法

4.1 剪力墻鋼筋保護層的問題

鋼筋混凝土結構的現澆剪力墻通常具有15mm厚的保護層。在預制剪力墻中，套管最外面的混凝土保護層不得小于15mm，否則，其鋼筋保護層與模型計算結果不相符。所以，在進行預制混凝土剪力墻設計時，必須對二者進行檢驗[5]。

4.2 疊合板的受力分析問題

疊合樓板一般包括現澆樓板和預制樓板，根據接縫結構、支座結構和長寬比的不同，可劃分為單向或雙向兩類。按長寬比確定的雙向板，將樓板分為兩個單向密縫的樓板，考慮到其為單向板，在設計時只考慮了單向板的導荷計算。然而，在使用過程中，力會通過最短的路徑進行傳遞，所以樓面的實際受力仍然是雙向板，所以不能以人為標準的單向板來進行。不同的導荷方式會造成相鄰梁構件的計算結構不同，在設計時不重視這一點，存在著一定的安全風險。

4.3 疊合梁剛度的放大問題

在計算結構的內力和位移時，按翼緣條件下，樓面梁剛度增大系數為1.5～2.0，而邊梁增大系數為1.2～1.5?！陡咭帯芬螅涸诓捎茂B合樓板時，應將疊合板的增大作用納入到結構的內力和位移計算中，而中梁的增大系數為1.3～2.0，而邊梁的增大系數為1.0～1.5。

4.4 吊點設計

在裝配式建筑工程中，裝配式建筑構件的吊裝是施工中的關鍵環節。在吊裝期間，由于構件的重心不穩定，會導致構件在下落過程中過快，使其在半空中飄蕩，導致在離心力作用下發生脫鉤事故。同時，在安裝過程中，節點的連接也會受到影響。吊點的選取與構件質量、預制構件的安裝以及吊裝管理的安全有著密切的關系。

5 關于提高剪力墻結構在裝配式建筑結構設計中的設計水準的對策

5.1 嚴格把控剪力墻結構設計過程

為了提高剪力墻的設計質量，必須嚴格控制其設計過程。

5.1.1 在剪力墻結構設計中，應該逐步健全整個設計過程的控制機制，這為以后的剪力墻結構設計水平的提高奠定了基礎。

5.1.2 注重運用信息化手段和精細化管理手段，對剪力墻結構設計流程進行優化，以提高其在實際工程中的技術水平。

5.2 加強剪力墻結構設計的研究

針對目前的剪力墻結構設計現狀，在提高其設計水準時，需要繼續加強這一領域的研究。其具體表現有以下幾點。

5.2.1 對剪力墻結構進行了深入的理論研究，并將其轉化為實際應用，為此類結構的設計提供更多的支持，使其在實際中得到充分的應用。

5.2.2 通過對剪力墻結構的實際分析，總結其工作經驗，為今后的設計工作提供有力的支撐，以提高其設計水平。

5.3 其他方面的措施

在對提高剪力墻結構的設計水平進行分析的同時，還應注意到在上述各方面的科學運用。

5.3.1 通過對專業人才的培養、激勵和問責機制的落實，同時為滿足剪力墻結構專業化設計的要求，逐步提升設計人員的專業技術和基本素質。

5.3.2 通過強化剪力墻結構的設計效果評估，制定相應的評估方案，及時解決這些問題，以保證今后的工程應用水平，從而推動我國裝配式建筑工程的可持續發展。

6 結束語

總之，通過明確不同的設計重點，合理使用相應的控制措施，能有效地提高剪力墻結構的設計效率和質量，達到科學的設計要求，并使其利用價值最大化。因此，今后在強化裝配式建筑結構設計和提高剪力墻結構的使用水平時，應充分重視結構設計，切實落實設計工作，為今后有效地進行剪力墻結構的設計工作奠定了良好的基礎。