装配式建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用

装配式建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用

Summary：相对于传统的结构形式，装配式建筑在工程建设中的应用具有明显的优越性，它可以有效地节约建设费用、节约资源、有效地控制建设过程中的环境污染。然而，在我国的建筑设计中，装配式建筑剪力墙结构的使用越来越广泛，并已取得了一些成果。因此，本文着重分析了其在建筑中的设计与应用，以进一步提高其实际应用水平，从而为我国未来建筑业的健康发展奠定基础。Keys：组合结构；剪力墙；建筑设计前言随着我国建筑业的发展，国家制定了一系列的政策，对其进行了技术上的扶持，使其不断地朝着绿色、产业化的方向发展。而作为绿色建筑中的一个关键环节，装配式建筑剪力墙结构设计已成为建筑业发展的一个重要内容。由于装配式建筑的剪力墙结构是一种精细、模板化、智能化的结构形式，涉及到的技术类型也很多，所以要提高其设计的质量，必须对各种技术的运用进行分析和探讨。1剪力墙在装配式建筑中的应用1.1CL复合剪力墙CL结构体系的复合剪力墙是二十世纪后期首次出现的一种新型组合剪力墙结构，它是由一种钢丝网构成的保温夹心板和一层混凝土，它是一种通过钢丝网形成的夹芯层。在此过程中，网架必须跨越一定的距离，在两边喷洒混凝土，才能完成混凝土的复合剪力墙。CL结构组合剪力墙在实际应用中具有很好的抗震性能和节能性能，并于2018年颁布了CL结构体系组合剪力墙应用规范。在实际工程中，CL结构体系的组合剪力墙可以使钢丝网与两侧的承重混凝土形成紧密的结合，并使其相互协调发展，而且两边的混凝土和叠合板的抗震性是一样的，所以在工程实践中，必须对CL组合剪力墙进行计算。1.2SW结构系统SW建筑系统是一种新型的结构系统，它以夹心式夹心剪力墙为主要受力点，中间夹层采用保温材料，采用双层钢丝网连接保温板。混凝土施工分两个阶段进行，一是在夹芯板上喷入混凝土，形成夹心式剪力墙，二是采用夹头后浇，在夹芯墙两端进行混凝土浇筑。在SW型夹心墙试验中，随机选取5根混凝土墙试件进行受力试验，最后得出结论：墙脚部位的垂直连接钢筋在达到受拉承载力时，墙体底部的应力分布与平面假设的计算是一致的。1.3米高的复合墙体WZ复合墙体是由钢筋网架和混凝土组合而成，WZ复合墙体的夹心层和混凝土板之间采用正交式桁架的钢筋网架结构，然后用浇注将其内的弦、柱、柱等互连在一起，形成了“三明治”式的复合墙体。WZ复合墙体在应用中表现出如下特征：首先，不管是在纵向或横向墙上，WZ复合墙体的腹杆或弦杆均为平面桁架，因而WZ复合墙体在使用中的稳定性更好。第二，WZ复合墙体具有很高的抗压强度，在计算其承载力时，可以采用层间的混凝土厚度迭加法，并在WZ复合墙体的受压面150mm以内对其进行加固[1]。此外，还可以在原WZ型复合墙体的基础上，采用碳纤维加固的圆锥型蜂窝网格板夹心墙体，该墙体具有较高的承载力和使用效率。2拼装建筑剪力墙的设计要领2.1载荷一般来讲，组合建筑剪力墙的重量比现浇板要大，而在住宅设计中，一般采用的是空心板和加气混凝土，其质量一般在8-14kN/m3左右。此外，在装配式建筑的剪力墙结构中，大部分构件都是预制的，主要是围护墙、集成窗等，同时也要满足施工和搬运等方面的实际需求，因此一般都是采用钢筋混凝土结构，其承载能力为25kN/m3。住宅建筑的开间面积为3-300毫米至4,000毫米，建筑物的地板厚度为1/40至1/30,100至120毫米。由于装配式建筑的剪力墙结构所使用的是叠合板，所以从现行有关的规范中可以看到，通常的叠合板的厚度大于60mm，而混凝土浇注的叠合板厚度大于60mm。2.2剪力墙的联结形式与构件长度的确定目前，在装配式建筑剪力墙结构中，由于采用了机械连接技术，其使用寿命已超过50年，这种连接方式主要是通过加强筋与连接接头的摩擦来达到，从而达到高效传递力的目的。由于使用年限较长，国内对其机械接头的类型、构造、注意事项等均有明确的规定，总体上，这种接头形式的配套条件比较完备。为了进一步减少装配式建筑剪力墙的施工难度，一般要求预制剪力墙的模数应控制在300mm左右，同时还应注意对其长度的有效控制，单层墙体的承载力必须小于5t。若采用现浇法，假定剪力墙的厚度为200毫米，则可将结构边的长度控制在约400毫米，若有转角墙体，则可将其长度控制在约300毫米。在装配式建筑剪力墙结构的边长计算时，必须对其横向钢筋的直径和锚杆长度进行逐行分析，并依据其在预制墙体中的实际应用状况，在现浇时，其直锚长度必须大于1.2LaE，若采用U型，其长度应为0.6LaE。假定135度弯头的抗震等级是2级，采用C35的混凝土强度和12毫米的3号钢的直径，最后的锚杆长度是37d+10=454毫米。在翼壁或斜壁的设计中，边梁的直段长度参数值为300毫米，而单侧的实浇量为500毫米[2]。然而，为减少对工程实际的不利影响，应依据钢筋的配筋状况，确定最终边梁的长度，以确保装配式建筑剪力墙结构的设计工作能够顺利进行。2.3拼装房屋剪力墙结构的拆分要领在进行装配式建筑剪力墙结构的深入设计时，必须对其进行拆分，因为其规范化程度高，因此，拆分时必须将其进行规范化分解，并按照其协调性、构件连接等效的原规则进行拆分。在此基础上，应按节点区域内的钢筋配置要求来确定剪力墙的截面尺寸，并在保证钢筋锚固强度的前提下，使预应力混凝土的厚度控制在200mm以内。在对组合建筑剪力墙结构进行抗震设计时，应从以下几个方面着手（以一个具体项目为例）：第一部分，分析了装配式建筑剪力墙结构的模态和周期，其周期是衡量其性能的重要指标，它可以有效地控制结构的扭转作用，从而使其在设计中的抗震刚度分布更加合理，从而防止其发生扭转过大的破坏。按照《高层建筑混凝土结构技术规程》的内容周期计算，若不能满足相关标准，说明其扭转作用显著，抗震性能有待提高，必须对其进行优化调整。在剪力墙和组合结构的计算中，利用YJK软件对其进行了计算，得到了各个阶段的阵形。从上表中的资料可以看出，目前浇注和拼装剪力墙的结构周期比分别为0.823、0.843和0.9，两者均满足设计要求，抗震性能良好。第二种是层间剪力和倾倒弯矩。在Y方向上，风荷载是控制结构的主要因素。第三种是装配式建筑剪力墙结构的位移比，它是指当受偏心因素作用时，其最大位移与楼面位移之比，并利用位移比来判断其是否满足规范，若位移比达不到相应的水平，则说明建筑物在地震时有可能出现结构破坏。《高规》对建筑物的变形比例作了明确的规定，其中A、B级建筑物的变形比要求小于1.2,A、B级建筑物的变形比例应小于1.5，而A、B级建筑物的变形比例应小于1.5，结构比较复杂的建筑物应小于1.4，采用YJK软件进行位移比对。由上表可知，在X-Y方向上，组合结构的最大位移比为1.12，与标准值1.2相比较小，符合相关规范。然而，由于偶发性偏心地震引起的Y向位移角比率增大，说明必须加强对应节点，以持续改善其抗震性能。3结论装配式建筑剪力墙在工程实践中具有良好的保温、抗震和节能效果，是未来我国的主要发展趋势。在此背景下，为了提高装配式建筑剪力墙的设计使用质量，必须从各