探究装配式建筑结构设计中的剪力墙结构设计谭丕瑞--中国期刊网

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探究装配式建筑结构设计中的剪力墙结构设计谭丕瑞

发表时间：2020/8/6 来源：《基层建设》2020年第10期作者：谭丕瑞

[导读] 摘要：在建筑行业蓬勃发展的今天，模块化、产业化等新型建筑形式不断增多，充分展现出建筑行业的快速发展现状。

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        摘要：在建筑行业蓬勃发展的今天，模块化、产业化等新型建筑形式不断增多，充分展现出建筑行业的快速发展现状。建筑质量以及性能一直是人们关注的重点，尤其在城市化进程日益推进的今天，装配式建筑的数量持续增加，如果建筑的质量以及性能得不到保障将会影响人们的居住安全。因此建筑行业持续探索新的建筑建设技术，为人们提供更加舒适的环境。剪力墙结构设计作为装配式建筑结构设计的重点部分，对建筑的稳定性有直接的影响。
        关键词：装配式建筑；结构设计；剪力墙；结构设计
        引言
        随着我国经济实力不断加强，我国建筑行业获得良好的发展，装配式建筑工程项目中高层建筑的比例逐渐提升，同时人们的装配式建筑工程质量安全意识也逐步提升，基于此，装配式建筑工程必须不断提升自身的剪力墙结构设计能力，全面提升装配式建筑工程的质量安全，以满足建筑使用者的需求。
        1剪力墙结构设计基本原则
        从设计实践来说，若想保障建筑剪力墙结构的性能，要做好以下原则的把控：①楼层层高和层间最大位移比。以地震作用为背景设计，建筑楼层的最大弹性层间位移值的规定以及规范，除了以弯曲变形为把控要点的高层建筑之外，其他类型的建筑计算，按照要求可以不扣除建筑结构弯曲变形，进行扭转变形的计算。高层建筑结构的计算，对于剪力墙结构的设计，多围绕楼层之间的扭转变形以及剪切变形进行计算。其中，对于剪切变形的控制，要根据竖向构件数量来确定，不过竖向构件比较多，则会造成结构扭转变形，因此设计时要合理减小扭转变形。②楼层最小剪力系数。建筑剪力墙结构设计，对于承受地震倾覆力矩值的计算，要按照相关规定，达到规定系数范围的同时，最大程度上减少剪力墙的设置，实现对楼层最小剪力系数的控制。③连梁超限。建筑剪力墙结构设计，对于连梁跨高，通常比值要超过2.5；若没有超过2.5，极易使得墙体弯矩以及剪力值达不到标准。
        2装配式建筑结构设计中的剪力墙结构设计
        2.1加强基础勘察，优化保温设计
        从结构性能控制的角度分析，装配整体式剪力墙结构设计中的保温设计，设计单位在具体的设计作业中，可通过加强基础勘察，优化保温设计的措施，进行结构保温设计质量的控制。其中关于基础勘察工作的落实，设计单位应基于业主方需求，工地现场现状，施工区域的气候环境现状，以及工程项目的用途，进行相关基础参数的勘察及获取。最终通过基础勘察数据，进行结构保温设计。以此确保剪力墙结构设计中，结构功能的完整性，同时合理提升剪力墙结构设计质量。
        2.2做好细节的优化
        首先，约束边缘构件。通过实施约束措施，能够实现对剪力墙承载力的高效把控。使用40%以上的约束力，便能够增加剪力墙的承载力；使用20%的约束力，能够实现增强抗震性能的作用。基于此，具体设计时，要合理选择边缘构件。剪力墙边缘构件的设计宜遵循如下原则：若底部加强部位设计的轴压比，其没有达到规范标准，那么要增设构造边缘构件。若超过规范标准，则采取增设约束边缘构件的措施。其次，进行强度以及性能的优化设计。按照建筑剪力墙结构设计规范进行设计，保证配筋率达标。具体实践中，结合抗震作用，合理控制剪力墙边缘构件的数量，保证建筑整体的性能。最后，做好延性处理。开展延性设计，要运用均衡布置以及对称设计等方法，增强剪力墙的支撑能力，保证结构的性能。
        2.3高层剪力墙结构拆分设计
        在高层剪力墙结构拆分设计时，不应选择底部加强区的墙体。因为底部加强区的抗震能力要求较高，设置了约束边缘构件，配筋也比较大；在底部加强区以上的部位，往往就到了标准层阶段，墙体的构造配筋较小且比较统一，可选择这些部位作为进行预制墙体的拆分。

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此时，尚应注意优先选择剪力墙外墙进行拆分，可以结合建筑结构保温一体化设计，减少施工期间火灾的发生。另外预制外墙安装时可以采用简易构件安装支架即可，避免大型施工爬架或整体脚手架的应用，从而达到很好的经济效果。在拆分带洞口预制剪力墙时，洞口两侧的墙体宽度不应小于２００ｍｍ，并且当洞口为门洞时，则需要设置临时型钢安装件进行固定，保证墙体在脱模、运输、吊装过程中的安全稳定；虽然一般结构软件可以对预制墙体水平接缝的承载力进行计算，但因为设计师在实际配筋时可能会进行相应的调整，此时设计师应按规范进行手算校核，以避免出现设计结果与软件不符的情况，影响结构安全。
        2.4剪力墙结构的设计定位
        为了从源头上增大剪力墙的设计安全性质与稳定性质，则应合理设计剪力墙的布置。一般沿两主轴等的方向进行双向布置设计，以适当增强建筑的侧向刚度。在设计剪力墙布置时，要始终本着一定的原则及规范，以尽可能吻合刚心和质心，有效控制、约束扭矩。在设计时应控制内外剪力墙垂直，在剪力墙中避免太繁琐的肢截面，控制简单、明了即可，以达到建筑的实际设计需要，防止剪力墙布置中出现上、下层突变刚度的问题。针对剪力墙中的洞口，宜采取规则化处理，控制门窗洞口设计得上下对齐，并且成列布置，以组成墙肢及连梁。同时，宜合理设计洞口，以防墙肢刚度差距太大，且合理设计剪力墙中外挑与内收之间的距离。
        2.5落实抗震结构设计
        从建筑的结构稳定性及安全性的角度分析，落实剪力墙结构的抗震结构设计，对于建筑工程后期的施工质量提升，以及整体安全性的提升，发挥了重要的作用。具体在设计作业的实施中，关于抗震结构设计的实施，设计单位可通过结合应力计算、结构弹性刚度提升、控制轴压比、及剪压比的方式，提升结构间的应力均衡性和稳定性。最终达到提升结构抗震性能，保障结构工程应用安全性和稳定性的目的。
        2.6大墙肢的处理
        建筑结构各体系在设计时需要考虑其性能，剪力墙结构设计时需要注意其延性。通常情况下，结构的高度、宽度比在3以上时会达到最高的延性，弯曲能力较强，提升建筑的荷载能力。如果高宽比在3以上就需要在墙体上开洞形成上文中提到的不同类型剪力墙结构，减少裂缝的出现。当大墙肢的比例在8以上时，要把承载力计算在大墙肢上，但会造成小墙肢承载力增加产生较大的损害出现裂缝。
        2.7荷载的取值
        一般来说，装配式建筑的自重，相比现浇结构要大，具体表现为预制非承重墙体密度以及楼板自重。住宅建筑中的非承重墙，多选择多孔砖材料或者加气混凝土砌体，容重范围为8~14kN/m3。同时装配式建筑很多构件为预制，比如围护墙，集成了窗框材料和饰面材料等，同时要达到吊装作业和运输作业等基本要求，因此多设计为配筋混凝土结构，容量选择为25kN/m3。通常来说，住宅建筑开间多设计为3300~4000mm，建筑楼板厚度可以选择其跨度的1/40-1/30，具体为100~120mm。建设的装配式建筑，因为建筑楼板设计为叠合板，按照现行的规程，叠合板预制板的厚度要大于60mm，同时后浇混凝土叠合层厚度要超过60mm。
        结语
        在装配式建筑技能水平不断提高的当下，建筑设计及施工各方面的建设标准都有所提升。在装配式建筑项目当中，剪力墙结构设计的作用至关重要，设计时应予以较高的重视。剪力墙结构设计是否规范会对整个装配式建筑工程的施工进度与建筑的质量安全产生直接影响。建筑机构的设计人员必须完善自身的剪力墙结构设计技能，进而促进建筑行业的发展与进步。
        参考文献
        [1]赵志诚.对高层建筑框架剪力墙结构设计中一些问题的思索[J].建材与装饰，2019（35）：95-96.
        [2]李奇.高层及多层民宅建筑设计中剪力墙的结构设计建议[J].中国标准化，2019（22）：61-62.
        [3]吴涛.高层建筑的剪力墙体系结构设计应用探讨[J].建材与装饰，2019（30）：91-92.