探究裝配式建筑結構設計中的剪力墻結構設計

湯海燕 水 淼 李 睿

（湖南省建筑設計院有限公司 湖南 長沙 410000）

現代化建筑建設中，剪力墻結構的應用不斷增加?；诮ㄖㄔO質量與安全標準不斷提高的背景，通過結構的優(yōu)化設計，增強建筑的整體性能，避免建筑設施出現開裂問題或者其他問題，確保整個結構的承載力。

1 剪力墻結構設計基本原則

從設計實踐來說，若想保障建筑剪力墻結構的性能，要做好以下原則的把控：①樓層層高和層間最大位移比。以地震作用為背景設計，建筑樓層的最大彈性層間位移值的規(guī)定以及規(guī)范，除了以彎曲變形為把控要點的高層建筑之外，其他類型的建筑計算，按照要求可以不扣除建筑結構彎曲變形，進行扭轉變形的計算。高層建筑結構的計算，對于剪力墻結構的設計，多圍繞樓層之間的扭轉變形以及剪切變形進行計算。其中，對于剪切變形的控制，要根據豎向構件數量來確定，不過豎向構件比較多，則會造成結構扭轉變形，因此設計時要合理減小扭轉變形。②樓層最小剪力系數。建筑剪力墻結構設計，對于承受地震傾覆力矩值的計算，要按照相關規(guī)定，達到規(guī)定系數范圍的同時，最大程度上減少剪力墻的設置，實現對樓層最小剪力系數的控制。③連梁超限。建筑剪力墻結構設計，對于連梁跨高，通常比值要超過2.5；若沒有超過2.5，極易使得墻體彎矩以及剪力值達不到標準。

2 剪力墻結構設計要點

2.1 做好參數標準的把握

首先，計算振型數。通常來說，建筑剪力墻結構設計，應計算較多的振型數，要做好質量系數的把握，保證能夠超過最初設定的數值，以此保證建筑結構設計方案的合理性。對于振型數的選擇，應結合建筑類型確定，例如高層建筑多超過15。

其次，計算墻體豎向分布筋配筋率。一般來說，配筋率大小多以實際配筋率為主，以此減少整體計算結果的偏差。若未按照實際配筋率開展計算，極易造成受彎鋼筋數值變化。

最后，確定最小地震剪力系數。從建筑剪力墻結構設計實踐來說，結構計算參數的確定，最小地震剪力系數為核心標準，產生的抗震作用，多被用于衡量抗壓性和穩(wěn)定性。通常來說，低烈度區(qū)，較高的房屋建筑物底部，其最小地震剪力系數，通常小于設計要求。

2.2 做好平面結構布置

建筑剪力墻結構設計中，要做好平面結構布置。具體布置時，堅持整體性原則進行把控，并且做到簡單且均勻對稱。平面結構的布置，若建筑結構的長度和寬度均很大，同時結構不規(guī)則，那么要布置適宜的溫度伸縮縫，確保結構的合理性。布置剪力墻，按照沿著周圍布置的原則操作，實現增強結構整體抗扭轉能力的目標，對于結構質量中心，要保證其和結構剛度中心有效重合，當遇到地震情況時，實現減少扭轉力給結構造成影響的價值[1]。

2.3 合理布置豎向結構

一般來說，建筑的豎向剛度，多被豎向受力構件多次轉換影響?；诖?，通過適當增加剪力墻轉換層垂直結構的方式，保障剪力墻的穩(wěn)定性。對于剛度的控制，從控制剪力墻轉換層傳力模式的角度入手，保證從上到下傳力路徑相同，以免發(fā)生水平方向的多級轉換，避免產生多次轉換次梁的情況。選擇轉換梁上層墻體位置以及中間支柱中，設置孔洞，達到增強豎向承重的效果。若想保證多級轉換，確保傳力方式相同，那么要在轉換層主體結構內，設置豎向抗側力構件，以此確保剪力墻整體結構的性能，使其達到穩(wěn)定性以及牢固性的要求[2]。

2.4 做好連梁設計

建筑剪力墻結構設計中，連梁的設計，主要是為了控制由于剪力墻水平力作用，造成的墻肢變形，確保建筑剪力墻整體的安全性，所以有著重要的地位。因此在開展建筑剪力墻結構設計時，需要重視連梁的設計把控，保證連梁設計的科學性和合理性。開展建筑剪力墻結構設計時，對于超筋情況，要采取有效的措施加以解決。具體如下：①調整建筑剪力墻連梁彎矩以及剪力塑性。②按照實際情況，來控制連梁界面高度。③若連梁被破壞后，如果剪力墻豎向荷載，沒有發(fā)生很大的變化，則可以不設置連梁，通過優(yōu)化墻肢配筋的設置，增強整體的性能[3]。

2.5 做好細節(jié)的優(yōu)化

首先，約束邊緣構件。通過實施約束措施，能夠實現對剪力墻承載力的高效把控。使用40%以上的約束力，便能夠增加剪力墻的承載力；使用20%的約束力，能夠實現增強抗震性能的作用。基于此，具體設計時，要合理選擇邊緣構件。剪力墻邊緣構件的設計宜遵循如下原則：若底部加強部位設計的軸壓比，其沒有達到規(guī)范標準，那么要增設構造邊緣構件。若超過規(guī)范標準，則采取增設約束邊緣構件的措施。

其次，進行強度以及性能的優(yōu)化設計。按照建筑剪力墻結構設計規(guī)范進行設計，保證配筋率達標。具體實踐中，結合抗震作用，合理控制剪力墻邊緣構件的數量，保證建筑整體的性能[4]。

最后，做好延性處理。開展延性設計，要運用均衡布置以及對稱設計等方法，增強剪力墻的支撐能力，保證結構的性能。

2.6 合理應用BIM技術

目前來說，裝配式建筑逐漸推廣，同時BIM技術也成為了推廣應用的重點設計設計，逐漸被應用于建筑結構設計。從BIM技術的應用實踐來說，在結構設計方面，能夠為設計人員提供協(xié)同設計的平臺，為設計的優(yōu)化，提供技術支持。為了發(fā)揮技術的優(yōu)勢，設計人員要掌握BIM技術的運用方法和要點，提高建筑設計的效率。

3 裝配式建筑剪力墻結構設計要點

3.1 荷載的取值

一般來說，裝配式建筑的自重，相比現澆結構要大，具體表現為預制非承重墻體密度以及樓板自重。住宅建筑中的非承重墻，多選擇多孔磚材料或者加氣混凝土砌體，容重范圍為8~14kN/m3。同時裝配式建筑很多構件為預制，比如圍護墻，集成了窗框材料和飾面材料等，同時要達到吊裝作業(yè)和運輸作業(yè)等基本要求，因此多設計為配筋混凝土結構，容量選擇為25kN/m3。通常來說，住宅建筑開間多設計為3300~4000mm，建筑樓板厚度可以選擇其跨度的1/40-1/30，具體為100~120mm。建設的裝配式建筑，因為建筑樓板設計為疊合板，按照現行的規(guī)程，疊合板預制板的厚度要大于60mm，同時后澆混凝土疊合層厚度要超過60mm。

3.2 剪力墻設計

基于施工便利的前提，預制剪力墻通常為300mm模數，對于預制剪力墻，要做好長度的控制，單片墻重量要小于5t。若為現澆結構，當剪力墻的厚度設計為200mm，那么構造邊緣構件的長度可以選擇為400mm；如果存在轉角墻或者翼墻，那么構造邊緣構件的長度可以選擇為300mm。設計的裝配整體式剪力墻，對于邊緣構件的長度，在取值時，要綜合分析水平鋼筋的直徑以及錨固長度。按照圖集，預制墻身中使用的水平鋼筋材料，應用在現澆段中，設計的直錨長度要超過1.2LaE；若為U形錨，則要超過0.6LaE；若為135°彎鉤，那么要超過LaE。舉例135°彎鉤錨固，按照抗震等級二級設計，若使用的混凝土強度為C35，使用直徑大小為12mm的三級鋼，那么預制墻身水平鋼筋的錨固長度，即LaE為37d+10=454mm。若設置一字墻，如果構造邊緣長度依舊選擇400mm，那么預制墻體的水平鋼筋則會突出。如果設置為翼墻或者轉角墻，設計的T形邊緣構件以及L形邊緣構件直段長度（S）參數為300mm，單邊現澆長度參數為500mm，雖然錨固長度可以達到要求，不過考慮施工工序特點，作業(yè)時水平鋼筋會進入邊緣構件的核心區(qū)域，增加了作業(yè)困難，給安裝作業(yè)進度造成影響。因此，開展剪力墻拆分時，要做好實際情況的分析，依據配筋來確定邊緣構件的長度，保證水平鋼筋的直線長度能夠達到安裝以及錨固作業(yè)要求。

4 結束語

綜上所述，建筑剪力墻結構設計實踐中，要嚴格按照規(guī)范標準，做好設計要點的把控。文中結合具體實踐，總結了建筑剪力墻結構設計需要注意的要點，共享給相關人員參考。