预制装配式剪力墙结构设计及若干问题

预制装配式剪力墙结构设计及若干问题

赵国梁

深圳市建筑设计研究总院有限公司北京分院 北京

摘要：预制装配式混凝土能够在建筑中起到许多作用，例如，节约能源、资源。当前倡导绿色建筑设计理念，用预制装配式是建筑业发展的主要趋势。我国建筑行业起步较晚，并且发展缓慢，预制混凝土装配式结构设计还在不断完善。因此，本文结合这一话题，来阐述预制装配式剪力墙结构的发展，然后设计中的若干问题进行分析，从而提出一些建议。

关键词：预制装配式；剪力墙结构设计；若干问题

当前我国处于高速发展阶段，城市人口越来越多，高层建筑也在不断增加，建筑工程施工的同时伴随着大量的资源消耗。由于我国建筑行业起步较晚，从设计到施工工艺都有待提升，不仅成本高，施工进度缓慢，并且给周围自然环境带来严重的破坏。因此，建筑业开始朝节能、环保方面发展。预制装配式建筑具有施工简单、减少劳动力、降低对周围环境污染等优势，与当前节能减排的要求相符。

1. 预制装配式剪力墙的研究现状

1. 国外方面

预制装配式剪力墙结构起源于欧洲，在19世纪末应用的方式是预制混凝土板墙结构。随着时间的推移，预制装配式剪力墙结构的优势逐渐凸显出来，被广泛应用在工程中，并在战争后取得迅速的发展，为许多欧洲战后国家恢复经济起到重要的作用。

2. 国内方面

我国的现代工业与经济受历史的影响，起步较晚而且发展缓慢，我国应用预制装配式结构是在20世纪中期，主要用在厂房、办公建筑中，有一定的局限性。改革开放以后，我国的经济体制发生了变化，预制装配式结构的优势被挖掘、发展并得到业界的广泛认可。根据专家指出，预制装配式剪力墙能够在现代住房产业化中真正达到降耗的目的，所以，预制装配式剪力墙结构更被业界所青睐。

2. 预制装配式剪力墙结构设计分析

1. 预制剪力墙结构水平受力分析

预制装配式剪力墙结构分为：框架与剪力墙两部分，并且具有许多优势，尤其在建筑工程中应用效果更为明显，能够提高建筑整体的承载力。预制装配式剪力墙结构与传统建筑结构有所不同，存在一定差异。在建筑施工过程中，如果底层框架剪力墙的位移小，而且框架在受力变形时，其也会发生变形，结构变化随着框架而改变；框架剪力墙在建筑的上层位移较大，具备内收功能，因此，受力之后会对预制装配式剪力墙的剪切方向产生影响，并且在受力时，内部外部保持同一水平力。

2. 抗震能力设计分析

在传统的建筑工程中，采用单一框架，框架的材料要与墙体使用材料相同，才能确保连接的牢固性。如果采用的材料不相同，就会导致建筑体的剪应力大，最后降低建筑的抗震能力。在现代建筑工程中，一般都会采用预制装配式剪力墙结构，利用先进的施工技术将框架与墙体连成一个整体。此方法能够有效解决建筑物受到剪应力时，将其分散到建筑物整体的问题，无论受到多强的振动，受力方不再是墙体，而是整个建筑，从而提升建筑物的抗震能力。

3. 剪力墙结构刚度性能分析

在建筑工程中，预制装配式剪力墙在受力方面与以往传统框架结构相比相差无几。因此，在设计预制装配式剪力墙的过程中，要关注剪力墙与框架的抗震系数，再对其进行划分，按照划分的比例使基地剪力墙与框架承载的弯度一致。所以在建筑工程在设计时，除了确定基底剪力墙的体系，还要将抗震问题考虑在内，并做好相应的措施。

3. 预制装配式剪力墙结构不同结构的特点

预制装配式剪力墙结构有两种，全预制与半预制，主要是根据预制的程度而区分的。两者的差异性只能在施工中体现，各有优势。在现代工程施工中，半预制剪力墙结构应用的范围更为广泛，但随着我国科技水平的不断提升，施工技术也在不断完善，全预制剪力墙结构也有着良好发展前景。

1. 半预制剪力墙结构特点

半预制剪力墙结构是预制墙板与现浇墙板所组成的，预制墙板设置在外墙，现浇墙板设置在内墙。外墙主要起到修饰保护的作用，但是称重效果不好；内墙在施工时，工序繁琐、需要现浇、效率低，剪力墙具备连接性好的优势，但是在施工过程中，内墙与外墙连接处发生渗漏的情况。

2. 全预制剪力墙结构特点

全预制剪力墙结构是由内外墙板组成，并且内外墙板需要先在工厂进行预制生产，因此，具备承重能力。然后在具体施工过程中，将其进行组装。尽管有效率高、成本低等优势，但是当前要注意处理节点，否则会导致连接处处理不当而引发的质量问题。

四、若干问题处理

在非高层住宅建筑中，框架结构非常单一，在设计过程中结合预制剪力墙板，能够形成一个新的剪力墙结构体系，此体系中附带预制端柱，有助于解决端部转角处剪力墙边缘构件的处理方式。还需对设计进行优化，将所有的端柱尺寸与标准一致，从而装配率得到了提高。把预制剪力墙板与预制端柱进行竖向连接，连接方式可以采用套筒方式，在连接端柱时，将墙体一端流出位置，用于现场浇筑区域。如果结构跨度不大，可以将一般跨度框架梁与节点出的预制端柱整体进行预制，将柱梁结合为一体，形成一种新的预制方式，从而提高配置率。此外，在具体设计过程中，需要结合框剪结构理论，考虑高度的限制，特别是端柱剪力的放大问题。

随着时代的发展，许多建筑工程在施工时，对预制剪力墙结构体系中的边缘构件位置处理采用新的处理方式，有的还依然用传统现浇方式，导致配置率降低。根据实践经验总结，全预制剪力墙结构体系的重点是全预制剪力墙结构，此结构中各个组成部件都是由工厂提前预制。例如，以最为常见的剪力墙为例，在设计阶段，将墙体进行优化，从而使各个构件的尺寸一致，如果较长的构件，将其从中分割，成为两种型号一致的墙体，然后运输到施工现场再进行安装。此外，养护工艺可以用“浇筑”的方式，要注意一半预制量采用正浇的方式，另一半反浇；浇筑完毕以后，经过四个小时左右的预养护，再放入蒸养室中进行养护，不仅养护效果显著，还提高了养护效率。
结束语：

综上所述，根据对预制装配式剪力墙结构设计进行分析，并对其中典型的问题进行研讨，提出一些有利于预制结构优化的设计建议。当前，我国城市中住宅建筑中，一般都采用竖向钢筋套筒的方式将装配式剪力墙构件进行连接。因此，要加强此方面的研究，以促进预制装配式建筑的不断发展。

参考文献：

1. 孙龙龙. 高层预制装配式剪力墙结构设计及墙体拆分研究[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, (015):1031-1031,1542.

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3. 向渊明, 金山, 罗昭军. 预制装配式剪力墙结构设计思路[J]. 重庆建筑, 2017(3)：09-23