浅析装配式建筑结构设计中的剪力墙结构设计

王忠伟

皖创环保股份有限公司 安徽 合肥 230000

引言

本文从装配式建筑结构特点和剪力墙结构功能特点出发，着重论述其设计的科学性和合理性，并对其进行了相应的设计，以达到更好的设计效果。同时，为了推动装配式建筑的发展，丰富其建筑结构设计的内涵，必须对其结构设计进行认真的思考，确定其设计重点，并充分考虑措施选择的合理性，从而使装配式建筑的设计方案更具科学性，进一步提高其实用价值，并使其发挥更大的作用。

1 装配式建筑结构与剪力墙结构概述

1.1 装配式建筑结构概述

要真正做到科学地运用装配式建筑结构，就必须掌握有关的设计要点[1]。

1.1.1 通过对设计理念、设计工作机制等因素的综合应用，可以使其更好地发挥设计工作的有效性，拓宽设计工作的思路。

1.1.2 了解装配式建筑的建设情况，强化对其结构状态的分析，严格控制相关设计方案的制定，以保证装配式建筑在建设和使用中的稳定性。

1.2 剪力墙结构概述

剪力墙分为实体剪力墙、整体小开口剪力墙、双肢或多肢剪力墙以及壁式剪力墙。在工程实践中，有洞口和没有洞口为实体剪力墙，在实际运用中可以为丰富的建筑结构形式和提高使用效果等提供技术支撑。

图1 装配式剪力墙

在实际工程中，整体小开口剪力墙的变形以弯曲为主，在实际应用中几乎没有反弯点，可有效地提高现代建筑物的稳定性和使用效果；在工程实际中，如果有较大的洞口，则一般采用双肢或多肢剪力墙，这样可以提高结构的施工和使用质量；壁式框架剪力墙也有较大的洞口，但其受力特征与其他墙体不同：楼层处的弯矩会出现突变，出现弯点。了解各种不同形式的剪力墙的基础知识，同时重视其设计的科学合理性，从而获得实用价值的设计方案，进而科学地运用高质量的剪力墙结构。

2 剪力墙结构设计原则

通过对剪力墙结构的功能特性及应用价值的了解，为了更好地进行其设计工作，并进一步完善其设计，必须遵守有关的设计原则。其具体内容有以下几点[2]。

2.1 最小剪力系数的调整原则

从结构设计现状、剪力墙结构的设计和布局等方面考虑，提出在一定水平地震荷载作用下，剪力墙应该尽量减少，同时在结构设计中，应充分考虑大开间剪力墙，以改善剪力墙结构在实际应用中的侧向刚度，保证剪力墙结构的正常工作状态。在设计时，应严格遵循最小剪力系数调整原则，从而设计及出抗震性能更好的剪力墙结构，以达到更好地发挥其在装配式建筑中的作用，同时也不会影响其结构性能和使用价值。

2.2 最大位移与层高之比的调整原则

在剪力墙结构设计的过程中，应避免楼层之间发生较大的位移，合理应对剪力墙结构的剪切变形。因此，在设计时，要充分考虑各楼层之间的最大位移与层高之比的调整原则，从而为剪力墙结构的科学设计目的和提高应用效果等提供技术保障。

2.3 连梁超限的调整原则

为保证剪力墙结构的设计能够取得理想的效果，同时又能保证其设计的可靠性，必须全面考虑连梁超限调整的原则。在设计时，设计人员应加强对连梁桥跨比的控制，使其在最大弯矩、剪力不超限的情况下，适当地增加其跨比。同时，在考虑到工程造价的影响下，调整连梁跨比和刚度，充分考虑其适用性，以确保其在装配式建筑中的使用价值。

3 装配式建筑结构设计中剪力墙结构设计要点分析

在了解装配式建筑结构的稳定性、剪力墙结构的使用价值等之后，应科学合理地进行设计方案的设计，并能有效地进行相关的设计。

3.1 注重剪力墙的合理布置

为了使剪力墙结构的设计更加合理和科学，应充分考虑其合理的布置，应该完成以下工作[3]。

3.1.1 采用均匀布置和分散布置的方法，进行剪力墙的布置，并综合考虑墙体长度是否符合实际要求、平面布置是否合理，从而达到更好的设计效果，为装配式建筑结构的性能优化和使用质量的提升提供技术上的支撑。

3.1.2 在进行剪力墙的布置时，应注意合理的间距，根据装配式建筑的具体情况，合理选择剪力墙的结构形式，以提高其设计质量，提高其使用效率。同时，要科学地分析已布置的剪力墙的使用状况，并运用设计人员的专业知识，对其进行优化，以提高其在装配式建筑中的使用效果。

3.2 充分考虑建筑高度及层数要求

在进行剪力墙结构设计、提高设计方案质量时，应充分考虑装配式建筑的高度、层数等因素，编制并实施有关的设计工作方案，以保证剪力墙结构在工程中的安全应用。同时，考虑到建筑高度和层数的要求，可以使剪力墙结构的实际使用效果更为显著，从而丰富了其设计内容，为以后的装配式建筑的发展打下了坚实的基础，减少其的结构设计问题，并使其的良好的使用状况得以维持，同时又不会影响到其的使用质量和潜在的使用价值。

3.3 其他方面的设计要点

3.3.1 关注过渡层设计。如果采用带过渡层的剪力墙结构，这将会对结构的受力效果产生一定的影响，进而对结构的整体性能产生潜在的威胁。在不充分地考虑到过渡层的荷载，剪力墙结构的性能会受到影响。因此，在剪力墙结构的设计中，应注重过渡层的设计，在圈梁和其他结构构件的支撑下，逐步建立起框架结构体系，及时地传递地震侧向力，从而实现剪力墙结构的设计目的以及提高装配式建筑质量[4]。

3.3.2 重视连梁设计。在实际工程中，连梁的结构可靠度对建筑结构的抗震性能有很大的影响。所以，在进行剪力墙结构设计时，应着重考虑连梁的设计问题。设计人员应积极进行强剪、弱弯等连梁的验算、计算，避免人为地增大纵筋。为了保证剪力墙结构的设计质量，必须对其进行合理的截面控制，以便为今后的设计工作提供依据；结合工程设计需求，以及连梁的功能特点，在实际工程中，应对连梁跨高比进行严格的控制，通过相关的数据和技术手段，以提高其抗剪强度计算的精确度，使其在剪力墙结构的性能优化中，最大限度地发挥其应用价值。同时，在剪力墙结构设计中，设计人员应充分了解连梁在其中的重要作用，推动有关设计工作的落实，加强连梁设计的专业性和实用性。

3.3.3 满足抗震要求，设置底层框架柱网。在实际工程中，装配式建筑由于受地震作用，结构受力主要集中于底层，容易引起结构的变形。因此，在进行剪力墙结构的设计时，需要在行业技术规范的指引下，考虑抗震设防烈度的划分，以达到装配式建筑的抗震要求，提高剪力墙结构的使用价值。同时，设计人员还应充分考虑到底层框架柱的合理布置，以保证剪力墙结构在实际使用中的使用状况，从而达到科学的设计目的。

4 常见疑问及解决办法

4.1 剪力墙钢筋保护层的问题

钢筋混凝土结构的现浇剪力墙通常具有15mm厚的保护层。在预制剪力墙中，套管最外面的混凝土保护层不得小于15mm，否则，其钢筋保护层与模型计算结果不相符。所以，在进行预制混凝土剪力墙设计时，必须对二者进行检验[5]。

4.2 叠合板的受力分析问题

叠合楼板一般包括现浇楼板和预制楼板，根据接缝结构、支座结构和长宽比的不同，可划分为单向或双向两类。按长宽比确定的双向板，将楼板分为两个单向密缝的楼板，考虑到其为单向板，在设计时只考虑了单向板的导荷计算。然而，在使用过程中，力会通过最短的路径进行传递，所以楼面的实际受力仍然是双向板，所以不能以人为标准的单向板来进行。不同的导荷方式会造成相邻梁构件的计算结构不同，在设计时不重视这一点，存在着一定的安全风险。

4.3 叠合梁刚度的放大问题

在计算结构的内力和位移时，按翼缘条件下，楼面梁刚度增大系数为1.5～2.0，而边梁增大系数为1.2～1.5。《高规》要求：在采用叠合楼板时，应将叠合板的增大作用纳入到结构的内力和位移计算中，而中梁的增大系数为1.3～2.0，而边梁的增大系数为1.0～1.5。

4.4 吊点设计

在装配式建筑工程中，装配式建筑构件的吊装是施工中的关键环节。在吊装期间，由于构件的重心不稳定，会导致构件在下落过程中过快，使其在半空中飘荡，导致在离心力作用下发生脱钩事故。同时，在安装过程中，节点的连接也会受到影响。吊点的选取与构件质量、预制构件的安装以及吊装管理的安全有着密切的关系。

5 关于提高剪力墙结构在装配式建筑结构设计中的设计水准的对策

5.1 严格把控剪力墙结构设计过程

为了提高剪力墙的设计质量，必须严格控制其设计过程。

5.1.1 在剪力墙结构设计中，应该逐步健全整个设计过程的控制机制，这为以后的剪力墙结构设计水平的提高奠定了基础。

5.1.2 注重运用信息化手段和精细化管理手段，对剪力墙结构设计流程进行优化，以提高其在实际工程中的技术水平。

5.2 加强剪力墙结构设计的研究

针对目前的剪力墙结构设计现状，在提高其设计水准时，需要继续加强这一领域的研究。其具体表现有以下几点。

5.2.1 对剪力墙结构进行了深入的理论研究，并将其转化为实际应用，为此类结构的设计提供更多的支持，使其在实际中得到充分的应用。

5.2.2 通过对剪力墙结构的实际分析，总结其工作经验，为今后的设计工作提供有力的支撑，以提高其设计水平。

5.3 其他方面的措施

在对提高剪力墙结构的设计水平进行分析的同时，还应注意到在上述各方面的科学运用。

5.3.1 通过对专业人才的培养、激励和问责机制的落实，同时为满足剪力墙结构专业化设计的要求，逐步提升设计人员的专业技术和基本素质。

5.3.2 通过强化剪力墙结构的设计效果评估，制定相应的评估方案，及时解决这些问题，以保证今后的工程应用水平，从而推动我国装配式建筑工程的可持续发展。

6 结束语

总之，通过明确不同的设计重点，合理使用相应的控制措施，能有效地提高剪力墙结构的设计效率和质量，达到科学的设计要求，并使其利用价值最大化。因此，今后在强化装配式建筑结构设计和提高剪力墙结构的使用水平时，应充分重视结构设计，切实落实设计工作，为今后有效地进行剪力墙结构的设计工作奠定了良好的基础。