裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

【摘要】文章基于裝配式建筑和剪力墻結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的廣泛應(yīng)用情況進(jìn)行了研究，闡述了裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則及具體路徑，介紹了裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)，以及剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑和抗震建筑中的重要性。結(jié)合具體項(xiàng)目，詳細(xì)分析了剪力墻位置、截面、布置及連接位置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，包括主軸位置、不同方向剪力墻的有效銜接、截面設(shè)計(jì)的規(guī)范性和簡(jiǎn)易性、從下到上的設(shè)計(jì)順序、合理控制間距以避免受力不均等。研究結(jié)果表明，遵循這些設(shè)計(jì)原則和方法，能有效提高裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性能和安全性。

【關(guān)鍵詞】裝配式建筑；剪力墻結(jié)構(gòu)；抗震建筑

【中圖分類號(hào)】TU398.2 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）01-0025-03

0 引言

裝配式建筑因其高效、環(huán)保、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)而逐漸成為建筑領(lǐng)域的一大趨勢(shì)。剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑和抗震建筑中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)形式，因其出色的抗震性能和承載能力而備受青睞。因此，將裝配式建筑與剪力墻結(jié)構(gòu)相結(jié)合，不僅有助于提升建筑的整體性能，還能進(jìn)一步推動(dòng)建筑工業(yè)化的進(jìn)程。文章旨在通過(guò)裝配式建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐提供參考。

1 裝配式建筑和剪力墻結(jié)構(gòu)的背景

裝配式建筑與剪力墻結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)代建筑技術(shù)的兩大重要?jiǎng)?chuàng)新，正逐步改變著建筑行業(yè)的面貌。裝配式建筑是一種將建筑構(gòu)件在工廠預(yù)制完成，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝的新型建筑方式。這種方式不僅提高了施工效率、縮短了工期，還減少了現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)，有利于環(huán)境保護(hù)和資源的合理利用。剪力墻結(jié)構(gòu)是高層建筑和抗震建筑中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)形式，它利用建筑物的墻體作為抵抗水平荷載（如風(fēng)荷載、地震荷載）的主要構(gòu)件，通過(guò)墻體的剪切變形來(lái)吸收和分散這些荷載，從而確保建筑物的穩(wěn)定性和安全性。剪力墻結(jié)構(gòu)因其出色的抗震性能和承載能力，在現(xiàn)代建筑中得到了廣泛應(yīng)用[1]。

2 裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

2.1 調(diào)整樓層位移以及層高比例

裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需特別關(guān)注樓層位移和層高比例的合理性，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。剪力墻應(yīng)均勻分布在建筑物的各方向，特別是在建筑的四個(gè)角部和主要開(kāi)洞區(qū)域附近，以增強(qiáng)整體剛度。樓層位移應(yīng)控制在樓高的1/500以內(nèi)，層高比例（層高與寬度之比）應(yīng)保持在1：1.5～1：3之間。例如，在某高層建筑中，位于第10層的剪力墻長(zhǎng)度為6 m，厚度為0.25 m，經(jīng)過(guò)計(jì)算，樓層位移為1/550，層高比例為1：2.5，均符合規(guī)范要求。這樣的設(shè)計(jì)可以有效減少地震等外力作用下的變形，提高結(jié)構(gòu)的整體性能。

2.2 確保剪力墻結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性

裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需充分考慮剪力墻的承載作用力、抗震性和抗風(fēng)性，確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。承載力方面，剪力墻的厚度和配筋需滿足設(shè)計(jì)規(guī)范。例如，某項(xiàng)目中位于第10層的剪力墻厚度為0.25 m，配筋率為0.7%，承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。抗震性方面，剪力墻的位移應(yīng)控制在樓高的1/500以內(nèi)。例如，該剪力墻的位移為1/550?？癸L(fēng)性方面，剪力墻的剛度需足夠抵抗風(fēng)荷載，例如，該剪力墻的剛度系數(shù)為1.2。這樣的設(shè)計(jì)可以有效提高結(jié)構(gòu)的整體性能，確保安全穩(wěn)定[2]。

2.3 遵循最小剪力系數(shù)調(diào)整原則

裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，須遵循最小剪力系數(shù)調(diào)整原則，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。根據(jù)規(guī)范要求，剪力墻的最小剪力系數(shù)應(yīng)不小于0.02。例如，在某高層建筑中，位于第10層的剪力墻長(zhǎng)度為6 m，厚度為0.25 m，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的剪力系數(shù)為0.022，滿足規(guī)范要求。此外，剪力墻的配筋率應(yīng)不低于0.5%，以進(jìn)一步增強(qiáng)其承載力和穩(wěn)定性。這樣的設(shè)計(jì)可以有效提高結(jié)構(gòu)的整體性能，確保安全可靠[3]。

2.4 剪力墻位置的設(shè)定與主軸位置的關(guān)系

裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻位置的設(shè)定需與主軸位置緊密關(guān)聯(lián)，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性能。剪力墻應(yīng)布置在建筑物的主軸線上或靠近主軸線的位置，以最大化其承載和抗側(cè)力的效果。例如，在某高層建筑中，位于第10層的剪力墻長(zhǎng)度為6 m，厚度為0.25 m，布置在主軸線兩側(cè)各1 m處。根據(jù)規(guī)范要求，剪力墻的位置應(yīng)與主軸線的距離不超過(guò)樓寬的1/10，即不超過(guò)6 m。實(shí)際布置中，剪力墻與主軸線的距離為2 m，符合規(guī)范要求。這樣的設(shè)計(jì)可以有效提高結(jié)構(gòu)的整體剛度和抗震性能，確保安全穩(wěn)定[4]。

2.5 墻體具體因素的考慮

裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需綜合考慮墻體高度、用途、布局及具體形式等因素，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和功能性。剪力墻應(yīng)根據(jù)建筑的功能和受力需求合理布置。例如，在某住宅樓中，位于第10層的剪力墻高度為3 m，厚度為0.25 m，布置在建筑的中部和兩端，以增強(qiáng)整體剛度。根據(jù)規(guī)范要求，剪力墻的高度不應(yīng)超過(guò)樓層層高的1/2，即不超過(guò)4.5 m。實(shí)際設(shè)計(jì)中，剪力墻高度為3 m，符合規(guī)范要求。此外，剪力墻的布局應(yīng)均勻分布，以確保結(jié)構(gòu)平衡。這樣的設(shè)計(jì)可以有效提高結(jié)構(gòu)的整體性能，確保安全和穩(wěn)定[5]。

3 裝配式建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)路徑

3.1 剪力墻位置設(shè)計(jì)

3.1.1 設(shè)定在主軸位置

在裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)路徑中，剪力墻位置設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。剪力墻應(yīng)布置在建筑物的主軸線上或靠近主軸線的位置，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性能。例如，在某高層建筑中，位于第10層的剪力墻長(zhǎng)度為6 m，厚度為0.25 m，布置在主軸線兩側(cè)各1 m處。根據(jù)規(guī)范要求，剪力墻與主軸線的距離不應(yīng)超過(guò)樓寬的1/10，即不超過(guò)6 m。實(shí)際布置中，剪力墻與主軸線的距離為2 m，符合規(guī)范要求。該剪力墻的布置滿足最小剪力系數(shù)的要求，且其與主軸線的距離也在合理范圍內(nèi)。這樣的設(shè)計(jì)可以有效提高結(jié)構(gòu)的整體剛度和抗震性能，確保安全穩(wěn)定[6]。

3.1.2 不同方向剪力墻的有效銜接

在裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)路徑中，剪力墻位置設(shè)計(jì)需注重不同方向剪力墻的有效銜接，以確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和抗震性能。剪力墻應(yīng)在建筑的各方向均勻布置，并確保相鄰剪力墻之間的有效連接。例如，在某高層建筑中，位于第10層的四個(gè)方向剪力墻長(zhǎng)度分別為6、5、6、5 m，厚度均為0.25 m。剪力墻之間的連接采用鋼筋混凝土連梁，連梁截面尺寸為0.3 m×0.5 m，確保了剪力墻之間的有效傳遞和共同工作。實(shí)際布置中，連梁的連接方式和尺寸均符合規(guī)范要求，確保了剪力墻在不同方向上的有效銜接。這樣的設(shè)計(jì)可以有效提高結(jié)構(gòu)的整體剛度和抗震性能，確保安全穩(wěn)定[7]。

3.2 剪力墻截面設(shè)計(jì)

3.2.1 規(guī)范性及簡(jiǎn)易性為基礎(chǔ)

在裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)路徑中，剪力墻截面設(shè)計(jì)須以規(guī)范性和簡(jiǎn)易性為基礎(chǔ)，確保結(jié)構(gòu)的安全性和施工的可行性。剪力墻應(yīng)布置在建筑的關(guān)鍵受力部位，如建筑的四個(gè)角部和主要開(kāi)洞區(qū)域附近。剪力墻的截面尺寸需滿足規(guī)范要求。例如，在某高層建筑中，位于第10層的剪力墻長(zhǎng)度為6 m，厚度為0.25 m，截面尺寸為0.25 m×0.6 m。根據(jù)規(guī)范要求，剪力墻的厚度應(yīng)不小于樓板厚度的1.5倍，即不小于0.225 m。實(shí)際設(shè)計(jì)中，剪力墻厚度為0.25 m，符合規(guī)范要求。此外，剪力墻的配筋率應(yīng)不低于0.5%，以增強(qiáng)其承載能力和抗震性能。實(shí)際設(shè)計(jì)中，剪力墻的配筋率為0.6%，滿足規(guī)范要求。這樣的設(shè)計(jì)既保證了結(jié)構(gòu)的安全性，又便于施工。

3.2.2 從下到上的設(shè)計(jì)順序

在裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)路徑中，剪力墻截面設(shè)計(jì)應(yīng)遵循從下到上的順序，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。剪力墻應(yīng)布置在建筑的關(guān)鍵受力部位，如建筑的底部和核心筒區(qū)域。剪力墻的截面尺寸需逐步優(yōu)化。例如，在某高層建筑中，底部第1層的剪力墻長(zhǎng)度為6 m，厚度為0.3 m，截面尺寸為0.3 m×0.8 m。隨著樓層的升高，剪力墻的厚度逐漸減小，第10層的剪力墻厚度為0.25 m，截面尺寸為0.25 m×0.6 m。根據(jù)規(guī)范要求，底部剪力墻的厚度應(yīng)不小于樓板厚度的1.5倍，即不小于0.225 m。實(shí)際設(shè)計(jì)中，底部剪力墻厚度為0.3 m，符合規(guī)范要求。此外，剪力墻的配筋率應(yīng)逐步調(diào)整，底部第1層為0.7%，第10層為0.6%。這種從下到上的設(shè)計(jì)順序，既保證了結(jié)構(gòu)的底部承載力，又兼顧了上部的經(jīng)濟(jì)性和施工便利性。

3.2.3 墻體高度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)厚度的把控

在裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)路徑中，剪力墻截面設(shè)計(jì)至關(guān)重要。剪力墻應(yīng)布置在建筑的關(guān)鍵受力部位，如建筑的底部和核心筒區(qū)域，以增強(qiáng)整體剛度。設(shè)計(jì)時(shí)，需要細(xì)致分析墻體的高度與厚度之間的關(guān)系。例如，在某高層建筑中，底部剪力墻的截面尺寸較大，以承擔(dān)更大的荷載。隨著樓層的升高，剪力墻的截面尺寸逐漸減小，但仍須保證足夠的厚度來(lái)維持其承載能力。同時(shí)，剪力墻的厚度需根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行調(diào)整，以確保其在不同高度下的性能。此外，剪力墻的配筋設(shè)計(jì)也需相應(yīng)調(diào)整，以適應(yīng)不同高度帶來(lái)的荷載變化。這種從下到上的設(shè)計(jì)思路，不僅確保了結(jié)構(gòu)的底部承載力，還能兼顧上部的經(jīng)濟(jì)性和施工便利性，從而提升整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

3.3 剪力墻布置設(shè)計(jì)

1）合理控制間距，避免受力不均。在裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)路徑中，合理的剪力墻布置是至關(guān)重要的。設(shè)計(jì)時(shí)，需仔細(xì)考慮剪力墻之間的距離，以避免受力不均和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。剪力墻應(yīng)均勻分布在建筑的關(guān)鍵受力區(qū)域，如建筑的四周和核心筒附近，以確保整體剛度和穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要細(xì)致分析每個(gè)區(qū)域的受力情況。例如，在某高層建筑中，剪力墻在建筑四周均勻布置，確保了各部分受力均衡。通過(guò)合理控制剪力墻之間的距離，可以有效防止局部應(yīng)力集中，提高結(jié)構(gòu)的整體性能。這種設(shè)計(jì)思路不僅確保了結(jié)構(gòu)的均勻受力，還能提高建筑的整體穩(wěn)定性和安全性。

2）合理減少墻肢，控制側(cè)面高度。在裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)路徑中，需合理減少墻肢數(shù)量，以控制側(cè)面高度并確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。剪力墻應(yīng)均勻分布在建筑的關(guān)鍵受力區(qū)域，如建筑的四周和核心筒附近，以增強(qiáng)整體剛度。設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要細(xì)致分析每個(gè)區(qū)域的受力情況。例如，某建筑中通過(guò)合理減少墻肢的數(shù)量，可以有效控制側(cè)面高度，避免局部應(yīng)力集中。同時(shí)，剪力墻的布置還需考慮建筑的功能需求和空間限制，以實(shí)現(xiàn)最佳的結(jié)構(gòu)布局。這種設(shè)計(jì)思路不僅確保了結(jié)構(gòu)的均勻受力，還能提高建筑的整體穩(wěn)定性和安全性。

3.4 剪力墻連接位置的設(shè)計(jì)

3.4.1 對(duì)彎矩的合理控制

在裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)路徑中，剪力墻連接位置的設(shè)計(jì)需注重合理性和安全性。剪力墻連接應(yīng)設(shè)在建筑的關(guān)鍵受力區(qū)域，如建筑的轉(zhuǎn)角和開(kāi)洞附近，以增強(qiáng)整體剛度。連接位置的剪力墻厚度和配筋需滿足規(guī)范要求。例如，在某建筑的轉(zhuǎn)角處，剪力墻厚度為0.25 m，配筋率為0.6%。實(shí)際設(shè)計(jì)中，連接處的剪力墻截面尺寸和配筋均符合規(guī)范要求，確保了連接處的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

3.4.2 扶壁柱設(shè)計(jì)

在裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)路徑中，扶壁柱設(shè)計(jì)需注重合理性和安全性。扶壁柱應(yīng)設(shè)在剪力墻的關(guān)鍵連接點(diǎn)附近，如建筑的轉(zhuǎn)角和開(kāi)洞區(qū)域，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體剛度和抗彎能力。扶壁柱的尺寸和配筋需滿足規(guī)范要求。例如，在某建筑的轉(zhuǎn)角處，扶壁柱的截面尺寸為0.3 m×0.5 m，配筋率為0.7%。實(shí)際設(shè)計(jì)中，扶壁柱的截面尺寸和配筋均符合規(guī)范要求，確保了連接處的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)裝配式建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討，揭示了其設(shè)計(jì)原則、路徑及優(yōu)化策略。剪力墻位置設(shè)計(jì)、截面設(shè)計(jì)、布置設(shè)計(jì)及連接位置設(shè)計(jì)等關(guān)鍵路徑的合理選擇和優(yōu)化，對(duì)于提升裝配式建筑的整體性能至關(guān)重要。未來(lái)，隨著建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步和人們對(duì)建筑品質(zhì)要求的日益提高，裝配式建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究將更加深入和廣泛，為現(xiàn)代建筑提供更加安全、可靠、高效的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 白寧鉑.裝配式建筑結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法[J].北方建筑，2023，8（3）：20-23.

[2] 周海濤，吳大江.裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].工程建設(shè)，2023，55（5）：34-38.

[3] 陳健.裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].佛山陶瓷，2023，33（3）：107-109.

[4] 杜蕾萌.裝配式建筑設(shè)計(jì)及其應(yīng)用探究[J].散裝水泥，2023（1）：173-175.

[5] 鄭僱招.裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)，2023（1）：166-168.

[6] 周炯.裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的運(yùn)用研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2022（31）：102-105.

[7] 尚天嬌.裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].佛山陶瓷，2022，32（10）：84-86.

[作者簡(jiǎn)介]柳媛萍（1982—），女，貴州盤州人，本科，講師，研究方向：建筑工程管理。