探究装配式建筑结构设计中的剪力墙结构设计

探究装配式建筑结构设计中的剪力墙结构设计

摘要：装配式建筑在我国发展迅速，相对于传统的建筑在施工的过程中有着极

强的工业化特点，因此被大大采用。通过研究装配式建筑的剪力墙能够大大的提

高施工效率，以此来更快的完成是施工，为我国的国民生产提供了极大的帮助。

关键词：装配式建筑；施工技术；剪力墙设计

一、重要性分析

剪力墙结构是应用范围较广的承重体系，是纵向与横向的钢筋混凝土墙的结合，因能承

受水平方向与竖直方向的力而得名，同时还能制约建筑在水平方向上产生的力。而当剪力墙

应用到装配建筑由于是模块化作业，因此其施工过程主要集中在前期的预制件，节点的设计

和最后的安装组合。而剪力墙成为了整个预制体系的承重关键，因此剪力墙的的设计是及其

重要的，决定着整个建筑的合格与否。

二、剪力墙结构设计要点

做好参数标准的把握

首先，计算振型数。通常来说，建筑剪力墙结构设计，应计算较多的振型数，要做好质

量系数的把握，保证能够超过最初设定的数值，以此保证建筑结构设计方案的合理性。对于

振型数的选择，应结合建筑类型确定。其次，计算墙体竖向分布筋配筋率。一般来说，配筋

率大小多以实际配筋率为主，以此减少整体计算结果的偏差。若未按照实际配筋率开展计算，极易造成受弯钢筋数值变化。最后，确定最小地震剪力系数。从建筑剪力墙结构设计实践来说，结构计算参数的确定，最小地震剪力系数为核心标准，产生的抗震作用，多被用于衡量抗压性和稳定性。通常来说，低烈度区，较高的房屋建筑物底部，其最小地震剪力系数，通

常小于设计要求。

做好平面结构布置

建筑剪力墙结构设计中，要做好平面结构布置。具体布置时，坚持整体性原则进行把控，并且做到简单且均匀对称。布置剪力墙，按照沿着周围布置的原则操作，实现增强结构整体

抗扭转能力的目标，对于结构质量中心，要保证其和结构刚度中心有效重合，当遇到地震情况时，实现减少扭转力给结构造成影响的价值。

合理布置竖向结构

一般来说，建筑的竖向刚度，多被竖向受力构件多次转换影响。基于此，通过适当增加

剪力墙转换层垂直结构的方式，保障剪力墙的稳定性。对于刚度的控制，从控制剪力墙转换

层传力模式的角度入手，保证从上到下传力路径相同，以免发生水平方向的多级转换，避免产生多次转换次梁的情况。选择转换梁上层墙体位置以及中间支柱中，设置孔洞，达到增强竖向承重的效果。若想保证多级转换，确保传力方式相同，那么要在转换层主体结构内，设

置竖向抗侧力构件，以此确保剪力墙整体结构的性能，使其达到稳定性以及牢固性的要求[2]。

做好连梁设计

建筑剪力墙结构设计中，连梁的设计，主要是为了控制由于剪力墙水平力作用，造成的

墙肢变形，确保建筑剪力墙整体的安全性，所以有着重要的地位。因此在开展建筑剪力墙结

构设计时，需要重视连梁的设计把控，保证连梁设计的科学性和合理性。开展建筑剪力墙结

构设计时，对于超筋情况，要采取有效的措施加以解决。具体如下：

①调整建筑剪力墙连梁弯矩以及剪力塑性。②按照实际情况，来控制连梁界面高度。

③若连梁被破坏后，如果剪力墙竖向荷载，没有发生很大的变化，则可以不设置连梁，通

过优化墙肢配筋的设置，增强整体的性能 [3]。

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 [4]。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。

合理应用 BIM 技术

目前来说，装配式建筑逐渐推广，同时 BIM 技术也成为了推广应用的重点设计设计，逐

渐被应用于建筑结构设计。从 BIM 技术的应用实践来说，在结构设计方面，能够为设计人员

提供协同设计的平台，为设计的优化，提供技术支持。为了发挥技术的优势，设计人员要掌

握 BIM 技术的运用方法和要点，提高建筑设计的效率。

三、装配式建筑剪力墙结构设计要点

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。

剪力墙设计

基于施工便利的前提，预制剪力墙通常为 300mm 模数，对于预制剪力墙，要做好长度

的控制，单片墙重量要小于 5t。若为现浇结构，当剪力墙的厚度设计为 200mm，那么构造

边缘构件的长度可以选择为400mm；如果存在转角墙或者翼墙，那么构造边缘构件的长度可以选择为 300mm。设计的装配整体式剪力墙，对于边缘构件的长度，在取值时，要综合分析

水平钢筋的直径以及锚固长度。按照图集，预制墙身中使用的水平钢筋材料，应用在现浇段中，设计的直锚长度要超过1.2LaE；若为 U 形锚，则要超过 0.6LaE；若为 135°弯钩，那么要

超过LaE。举例 135°弯钩锚固，按照抗震等级二级设计，若使用的混凝土强度为 C35，使用

直径大小为12mm 的三级钢，那么预制墙身水平钢筋的锚固长度，即LaE 为37d+10=454mm。若设置一字墙，如果构造边缘长度依旧选择 400mm，那么预制墙体的水平钢筋则会突出。如

果设置为翼墙或者转角墙，设计的 T 形边缘构件以及 L 形边缘构件直段长度（S）参数为

300mm，单边现浇长度参数为 500mm，虽然锚固长度可以达到要求，不过考虑施工工序特点，