装配式建筑结构设计中的剪力墙结构设计分析

陶传刚

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引言

装配式建筑结构是一种新型的建筑模式，与传统方法相比具有更大的优势，因此可以在许多建筑行业中广泛使用。为了有效地推广预制装配式建筑模式，不仅要注意装配式建筑结构体系的优势，还需要优化剪力墙结构的设计以进一步协调两者，提高装配式建筑的整体结构稳定性。

1 剪力墙结构介绍

（1）什么是剪力墙结构。剪力墙结构是指由许多组件组成的墙，这些组件可以承受水平力并减少剪切力对建筑结构的破坏。墙的主要材料是钢筋混凝土，用于建筑梁的过程。柱中钢筋混凝土的使用可以有效地承受水平力，而剪力墙应增强建筑物的稳定性，因此在建筑结构中得到了广泛的应用。然而，在实际施工中，由于施工预算等因素的影响，剪力墙的厚度将减小。

（2）剪力墙结构的类型。所使用的剪力墙的类型取决于所支撑的力。剪力墙的结构类型主要有以下四种：①整体性剪力墙，这种剪力墙洞口的数量不多甚至没有洞口，如果要开洞口要控制洞口的面积在墙体整体面积的1/6，而且对洞口长边尺寸的距离也规定，还要注意减少剪力墙的反弯作用；②壁式框架剪力墙墙体上的开洞尺寸较大，产生节点区，形成较大的刚性区域；③洞口成列布置的联肢墙体剪力墙，该结构的剪力墙稳定性更高；④整体小开口剪力墙，其开口竖向成列分布，洞口在整体面积中所占的比重依然不大[1]。

2 剪力墙结构设计特点

（1）小开口剪力墙。 剪力墙具有较小的开口，但始终执行常规分析。门窗开口的总面积至少是剪力墙面积的15%，因此在力曲线分析中，这种剪力墙将增加一倍，总的垂直应力由建筑物的水平载荷分布，呈线性分布。该模型可以看作是局部弯曲应力和总壁剪应力的叠加。同样，开口较小的剪力墙的弯矩图也没有显示出相对于墙体总高度的弯点，但是弯矩图的主要位置可能会因其较大而发生变化。

（2）整体式剪力墙。 门窗开口的总面积小于剪力墙侧面面积的15%。这种剪力墙的强度特性与整体悬臂墙相似，下部是固定的，而上部是自由的，并且类似于垂直悬臂的施工方式。在建筑物的水平荷载下，整个剪力墙界面的垂直应力主要表现出总体线性分布趋势。弯矩图位于剪力墙整个桥的高度，通常不会产生弯曲点。

（3）多肢剪力墙。多肢剪力墙与双肢剪力墙相似，主要是指在整个墙壁中具有一排或多排开口的剪力墙。这种剪力墙的开孔尺寸较大，但应力条件与整体小开口剪力墙相似，因此多边形剪力墙与小开口剪力墙的结构模式和弯矩图差别不大。分析连接梁对剪力墙肢的约束效果，发现剪力墙的整个结构被太多的开口损坏，导致剪力墙部分弯曲。如果设置得太大，则向应力分布曲线的一部分会偏离线性分布。

（4）壁式框架剪力墙。这种剪力墙主要用于高层建筑，剪力墙具有大量的开孔和较大的规格。剪力墙的壁看起来小于孔中的开口。线性刚度分析表明，墙柱和连接梁之间的一般差异不明显。这种剪力墙的受力分析相对接近框架结构的强度，并且在法向应力分布中，壁构件通常具有局部弯曲力矩，因此在许多层中，内部强壮的四肢似乎弯曲。

3 装配式建筑结构中剪力墙结构设计方法

（1）标准参数。设计时需要标准参数设置。在一般情况下，装配式建筑结构的剪力墙设计必须计算振型数，以确定系数的质量，以确保设计可以超过初始设定值并确保建筑结构的设计合理性。振型数的选择应根据建筑物的类型来决定，对于高层建筑物，通常高于15。在参数设置中，还必须计算分布筋配筋率的垂直分布，通常，应根据实际的配筋比率确定配筋的大小，以减少总体计算结果的偏差。通过根据实际配筋比率进行计算，可以轻松更改最终受弯钢筋的值。最后，在确定标准参数时，有必要确定最小地震剪力数。从装配式建筑结构设计实践的角度分析结构设计参数，以确定最小地震安装系数，作为达到抗震效果的关键标准，最小地震剪力数还用于测量低强度结构的稳定性和抗压强度，低烈度区中高层建筑底部最小建立系数小于设计要求。

（2）平面结构。装配式建筑结构中的剪力墙结构设计需要良好的平面图结构布局，在某些操作中要遵守完整性原则，并且应该简单且均匀对称。在平面结构的布置中，如果建筑结构的长度和宽度较大且具有不规则的特性，则必须放置合适的温度伸缩缝以确保结构的合理性。例如，可以根据周围的布局原理来操作，以达到增加结构的整体抗扭强度的目的。对于结构质量中心，必须确保结构刚度中心和剪力墙有效重合。这种布置方法可以确保在诸如地震的突然灾难的情况下将扭力对结构的影响控制在合理范围内。

（3）竖向结构。在正常情况下装配式建筑结构的垂直刚度受垂直受力构件的多次转换因素影响。因此，在剪力墙设计中，通过适当增加剪力墙转换层的垂直结构，可以确保剪力墙的整体稳定性。为了进行刚度控制，必须从剪力墙控制变换层的传力模式开始，这样从上到下的传力路径是一致的，从而避免了水平方向上的多级变换模式并防止了多次变换问题。为空心设计选择透射梁的上壁和中柱的位置可以提高剪力墙数量的有效性。应该选择相同的功率传输方法，以确保多步转换稳定。竖向抗侧力构件布置在转换层的主题结构中，以确保剪力墙的整体结构和性能，从而可以获得更加稳定和牢固的设计效果。

4 结束语

根据发达国家的建设经验，装配式建筑的剪力墙结构设计可以有效降低建筑物的能耗，是未来建筑物设计的发展方向。在装配式剪力墙结构设计过程中，设计人员应明确设计原理和过程，科学设计节点连接，强化地板等关键环节，并在现场加强施工管理。因此，制定了高质量的设计方案，为建筑物的整体质量奠定了良好的基础，从而使高层建筑的可靠性和安全性能够满足实际条件的要求。