裝配式建筑結(jié)構(gòu)設計中的剪力墻結(jié)構(gòu)設計研究

引言：建筑設計人員只有實現(xiàn)了因地制宜的剪力墻體系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新完善設計，才能確保展現(xiàn)出裝配式剪力墻的良好承重性能，對于建筑體系框架的設計實踐資源進行了科學的優(yōu)化配置利用。由此可見，優(yōu)化設計剪力墻的裝配式建筑墻體結(jié)構(gòu)必須要建立在建筑立體結(jié)構(gòu)模型的保障基礎(chǔ)上，采取實時性的墻體設計參數(shù)改進調(diào)整措施。1.什么是剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑體系結(jié)構(gòu)的設計實踐工作中，建筑剪力墻的基本特征在于支撐建筑整體的框架結(jié)構(gòu)組成部分，剪力墻的基本組成材料應當包含鋼混墻板與其他的裝配式構(gòu)件。與梁體柱體組合形式的傳統(tǒng)建筑體系結(jié)構(gòu)設計形式相比，建筑剪力墻更加能夠達到較小的墻體厚度與體積特征，顯著節(jié)約了裝配式的建筑設計布局空間資源。并且，建筑剪力墻整體上呈現(xiàn)更加優(yōu)良的抗側(cè)性能指標，對于墻體表面部位的結(jié)構(gòu)剛度予以合理的優(yōu)化設計控制。剪力墻的建筑支撐體系由于外力因素的水平荷載影響，那么墻體原有的結(jié)構(gòu)體系將會表現(xiàn)為某種幅度的彎曲性能改變。但是與此同時，建筑剪力墻本身具備更加良好的抗彎折性能參數(shù)，從而決定了剪力墻能夠承受住更大比例的外界壓力荷載作用，而不會損害到建筑原有的體系結(jié)構(gòu)。2.剪力墻結(jié)構(gòu)設計的原則和優(yōu)勢分析2.1原則對于建筑剪力墻的組合設計實施過程而言，優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)的基本設計原則應當落實于合理選擇剪力墻的體系結(jié)構(gòu)材料，并且還要準確計算剪力墻的各項結(jié)構(gòu)參數(shù)指標[1]。建筑墻體的工程設計人員應當采取立體化的建筑構(gòu)造模型，通過模擬得到剪力墻的完善設計方案。在目前的現(xiàn)狀下，合理改進剪力墻的裝配式墻體構(gòu)造設計就是要集中落實與框架設計的技術(shù)人員協(xié)同，確保經(jīng)過合理改進設計后的剪力墻能夠符合現(xiàn)行的抗震指標設計要求。剪力墻應當能夠防止表現(xiàn)為坍塌與裂縫的工程安全事故，重視剪力墻的抗風性能與抗震性能全面優(yōu)化。2.2優(yōu)勢建筑剪力墻屬于特殊的建筑支撐墻體構(gòu)造形式，剪力墻在目前階段的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中顯著的工程設計優(yōu)勢。這是由于，建筑剪力墻的墻體結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)墻體組合設計的空間體積縮小，在協(xié)同設計的技術(shù)支撐前提下，能夠確保組合設計后的墻體強度與剛度達到最基本的設計方案要求。即便在外界荷載壓力明顯增加的情況下，剪力墻的框架支撐結(jié)構(gòu)也不會存在塌陷的安全事故風險。剪力墻的框架體系設計對于現(xiàn)階段的工程設計實踐資源進行了集約化的利用，有效防止了建筑設計的工程資源浪費后果。3.裝配式建筑結(jié)構(gòu)設計中的剪力墻結(jié)構(gòu)設計要點分析3.1設定標準參數(shù)，確定符合裝配式建筑的設計要求剪力墻在建筑整體結(jié)構(gòu)中的布局設計位置必須得到因地制宜的優(yōu)化，通過設定剪力墻的工程標準參數(shù)來實現(xiàn)建筑墻體的功能改進目標[2]。裝配式的建筑設計基本實踐思路應當體現(xiàn)在符合現(xiàn)行法規(guī)的技術(shù)規(guī)范指標，合理布置雙向式的裝配式剪力墻。設定標準的剪力墻體系設計參數(shù)，應當側(cè)重于裝配式建筑的獨特設計要求，并且還要切實維護裝配式建筑的業(yè)主安全利益。圖1建筑剪力墻的BIM設計模型3.2調(diào)整系數(shù)，做好最大位移與層高比的調(diào)整剪力墻的層高比與最大位移限度都屬于非常關(guān)鍵的墻體設計參數(shù)，那么決定了剪力墻的工程設計人員應當采取實時性的調(diào)整優(yōu)化技術(shù)手段來提升剪力墻的整體荷載性能。剪力墻在最大限度內(nèi)的層高比與位移參數(shù)應當?shù)玫揭虻刂埔说母淖?，避免存在剪力墻的層次高度布局誤差缺陷[3]。下表為建筑剪力墻的轉(zhuǎn)換層與上層之間的剛度比系數(shù)設計：表1建筑剪力墻的轉(zhuǎn)換層與上層的剛度比例系數(shù)設計3.3合理布置剪力墻，把控剪力墻間距剪力墻的各個結(jié)構(gòu)層次間隔距離只有得到了精確的限定，那么剪力墻的整體荷載強度才會獲得必要的提高[4]。具體針對于剪力墻的各個層次間隔距離在實施完善設計的過程中，應當致力于避免設計過大或者過小的墻體間隔距離。這是由于，過大的墻體間隔距離將會導致剪力墻失去應有的支撐強度，而過于密集的墻體布局設計方案將會明顯增加剪力墻的設計資源消耗，因此必須要綜合考慮到剪力墻的軸線方向以及軸線所在位置來實現(xiàn)必要的方案完善設計。圖2建筑剪力墻的框架體系結(jié)構(gòu)3.4充分考慮連梁的超限調(diào)節(jié)，保證施工穩(wěn)固性剪力墻主要布置于高層的建筑體系結(jié)構(gòu)，剪力墻如果明顯超出了預設的抗剪結(jié)構(gòu)強度以及彎矩參數(shù)指標，那么墻體發(fā)生裂縫的安全隱患就會呈現(xiàn)增加的特征。按照目前現(xiàn)行的墻體設計技術(shù)指標規(guī)范，通常應當保證達到2.5以上的連梁跨高比例參數(shù)。技術(shù)人員目前需要重點針對于剪力墻的連接墻體部位進行因地制宜的跨度與高度比例優(yōu)化設計，避免存在墻體抗剪程度的削弱后果。除了剪力墻的連接梁設計長度調(diào)節(jié)控制措施之外，建筑設計人員還需側(cè)重于框架體系的耐熱性能與耐腐蝕性能優(yōu)化設計。裝配式的建筑剪力墻結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)展現(xiàn)出多個層面的設計實踐優(yōu)勢，但是與此同時，裝配式的低層剪力墻結(jié)構(gòu)由于存在較差的材料耐腐蝕性能與耐熱性能，那么就會容易造成民用建筑的框架體系發(fā)生較為明顯的腐蝕損壞。近些年以來，工程建筑領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員正在致力于積極探索民用建筑中的裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)完善優(yōu)化方案，通過增設剪力墻結(jié)構(gòu)的外部防腐涂層、增加防火建筑材料以及啟用智能化的建筑火情報警系統(tǒng)等方式來保障剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑使用安全，有效防范了建筑火災以及建筑結(jié)構(gòu)腐蝕導致的不良影響。3.5剪力墻的肢體與柱形進行模型模擬與優(yōu)化設計模擬優(yōu)化設計的重要實踐方法目前主要采用于剪力墻的肢體與柱體結(jié)構(gòu)設計，墻體設計的工程技術(shù)人員必須要構(gòu)建立體化的墻體結(jié)構(gòu)模型，據(jù)此實現(xiàn)了針對墻體彎折程度以及其他參數(shù)指標的直觀設計效果。剪力墻的結(jié)構(gòu)模擬設計不僅體現(xiàn)在優(yōu)化肢體與柱體的結(jié)構(gòu)方案設計，并且還需合理進行墻體裝飾涂料的選取。針對剪力墻結(jié)構(gòu)的外部防腐涂層應當選取合理的防腐設計材料，從而實現(xiàn)了對于剪力墻結(jié)構(gòu)整體使用期限的顯著延長。圖3剪力墻的結(jié)構(gòu)模型圖工程技術(shù)人員通過采取涂裝耐候鋼的特殊建筑材料，那么對于民用建筑設計的鋼材消耗數(shù)目實現(xiàn)了合理的控制降低，同時促進了剪力墻結(jié)構(gòu)的整體使用壽命顯著延長。具體針對于裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑設計方案在全面落實前提下，大型工程建筑的設計技術(shù)人員需要做到合理采用建筑裝配式結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設計方法，并且應當做到綜合考慮裝配式建筑物的空間分配布局、環(huán)保節(jié)能效益、建筑抗震性能等因素，采取因地制宜的建筑設計工藝優(yōu)化方案。未來在大型建筑的工程技術(shù)完善發(fā)展趨勢下，建筑工程的技術(shù)人員還需要側(cè)重于改造現(xiàn)有的剪力墻結(jié)構(gòu)設計實現(xiàn)方案。具體在計算剪力墻的水平抗滑移性能過程中，主要將水平接縫部位的抗剪承載力設定為v，將垂直穿過水平接縫鋼筋的抗拉強度設計為f，將垂直穿過水平接縫鋼筋的橫截面積總和設計為a，將軸向壓力設計為N。在此前提下，可得剪力墻的滑移驗算公式為：V=0.6＊f＊a+0.8N。圖4混凝土剪力墻的結(jié)構(gòu)應變模型3.6墻體配筋以及邊緣構(gòu)件等材料的有效控制建筑剪力墻的邊緣部位構(gòu)件材料需要保證達到應有的堅固性能要求，確保采取合格的墻體配筋工藝材料來促進剪力墻的荷載性能提高。工程設計人員需要做到重點檢測剪力墻的邊緣構(gòu)件材料強度，合理分配與安排剪力墻的配筋所在位置。剪力墻的邊緣結(jié)構(gòu)件與墻體配筋的結(jié)構(gòu)材料都需要確保達到良好的綠色環(huán)保特性指標，采取焊接組裝的設計工藝手段來杜絕剪力墻的工程設計污染。裝配式的建筑剪力墻結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能綠色的建筑設計優(yōu)勢，根源主要在于裝配式的建筑體系結(jié)構(gòu)設計依靠于焊接組裝工藝，有效防止了建筑固廢污染、大氣生態(tài)污染與噪聲污染的產(chǎn)生。剪力墻結(jié)構(gòu)的工程建筑材料體現(xiàn)為環(huán)保清潔的明顯技術(shù)優(yōu)勢，能夠防止存在水泥、混凝土與砂石的建筑固廢污染。裝配式的建筑設計優(yōu)化方案總體上能夠達到超出30%左右的建筑材料節(jié)約目標，避免在組裝、使用與拆除民用建筑的全過程中導致建筑能耗與建筑污染后果。裝配式的建筑剪力墻結(jié)構(gòu)本身具有較高的工業(yè)化程度，能夠優(yōu)化民用建筑物的抗震性能，適合進行靈活的建筑空間分配布局。4.剪力墻結(jié)構(gòu)設計水平提升的對策4.1提高裝備，創(chuàng)新設計理念，落實剪力墻結(jié)構(gòu)設計科學性剪力墻的結(jié)構(gòu)完善程度主要決定于墻體設計的方案科學性，那么現(xiàn)階段的剪力墻框架體系設計模式應當確保吻合創(chuàng)新設計的理念宗旨，積極促進剪力墻的裝配設計綜合水平提高[5]。提升剪力墻的設計科學性，關(guān)鍵應當落實于改善現(xiàn)有的墻體設計結(jié)構(gòu)，科學分配與使用現(xiàn)有的墻體設計材料資源。建筑墻體節(jié)能的創(chuàng)新設計工藝應當普遍采用于建筑剪力墻的優(yōu)化完善設計，確保實現(xiàn)了針對建筑墻體現(xiàn)有設計資源的節(jié)約利用，也降低了建筑墻體的總體設計成本。針對于高層建筑物的剪力墻體系結(jié)構(gòu)在實施科學的改善設計時，應當確保采取優(yōu)質(zhì)的墻體建筑材料，從而保證了建筑剪力墻的墻體結(jié)構(gòu)材料達到最佳的堅固安全性能。建筑剪力墻的裝飾設計材料必須具備優(yōu)良的環(huán)保性能要求，避免采取具有毒害性的墻體裝飾結(jié)構(gòu)材料。對于高層建筑物的外墻結(jié)構(gòu)可以通過種植綠色植被的方式來進行墻體覆蓋設計，全面美化建筑墻體的直觀設計效果，降低了建筑墻體結(jié)構(gòu)設計的資源成本投入。建筑剪力墻必須保證具備良好的墻體保溫性能、承重性能與隔熱性能，建筑物的剪力墻設計人員需要全面把控建筑墻體的各項設計要素，采取綜合性的設計實踐措施。4.2深入分析，強化研究力度，實現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)設計水平提升現(xiàn)階段的建筑設計人員應當側(cè)重于剪力墻的設計研究力度提高，通過深入實施剪力墻的設計技術(shù)改進來提升剪力墻的整體穩(wěn)固程度。促進剪力墻的結(jié)構(gòu)設計實踐水平提高，應當注重于綠色設計工藝的手段方法采取。建筑剪力墻設計的工程技術(shù)人員不僅需要全面考慮到環(huán)保建材以及綠色工藝方法的采取，并且還應當準確排查現(xiàn)有的建筑安全隱患。建筑設計的各個領(lǐng)域?qū)I(yè)人員應當形成密切的信息溝通機制，確保從全方位的設計實踐角度入手來提升建筑整體品質(zhì)。對于建筑隱蔽空間的工程質(zhì)量隱患必須進行及時的查找，采取建筑信息化的建模設計技術(shù)方案來整改目前存在的建筑設計隱患。建筑設計資源應當?shù)玫阶顬榭茖W的采用，通過實現(xiàn)資源優(yōu)化配置組合的實踐技術(shù)方案，才能提升建筑設計的綜合質(zhì)量效益。設計人員對于高層建筑物的具體朝向應當進行必要的整改，從而保證了建筑采光的自然能源得到更大程度的優(yōu)化利用。建筑設計的工程技術(shù)人員對于建筑剪力墻的設計資源需要進行合理的配置利用，凸顯建筑節(jié)能設計與可持續(xù)設計的基本實踐思路。建筑節(jié)能與綠色設計的重要保障前提就是建筑質(zhì)量必須得到全方位的檢測，建筑質(zhì)量的工程監(jiān)管措施應當置于綠色環(huán)保設計的核心地位。4.3提升專業(yè)素養(yǎng)，應用先進技術(shù)，促進裝配式建筑設計發(fā)展裝配式的建筑體系結(jié)構(gòu)目前亟待獲得必要的創(chuàng)新優(yōu)化調(diào)整，全面促進建筑設計的技術(shù)人員業(yè)務素養(yǎng)提高。采取更加先進與科學的剪力墻創(chuàng)新設計工藝，節(jié)約利用剪力墻的建筑設計空間資源[6]。促進裝配式的剪力墻設計工藝實現(xiàn)全面的轉(zhuǎn)型發(fā)展，應當落實于自動化的墻體設計建模技術(shù)完善。可視化的剪力墻建模平臺系統(tǒng)能夠全面支撐實現(xiàn)動態(tài)化的建模設計目標，有效確保了建模設計得到的建筑立體化圖紙