混凝土墻與其平面外梁連接設(shè)計(jì)要點(diǎn)及案例分析

宮 玉 俠

(山西晉城煤業(yè)集團(tuán)勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 晉城　048007)

1　概述

框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻平面內(nèi)剛度很大對(duì)提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)能力和承載力起很大作用，但其平面外剛度則較小，且在進(jìn)行設(shè)計(jì)軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不驗(yàn)算剪力墻的平面外剛度，剪力墻與其平面外連接的問題是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)難點(diǎn)問題，此外在地下室的設(shè)計(jì)中墻與梁平面外的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文將結(jié)合工程案例對(duì)混凝土墻與其平面外梁連接設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行研究分析。

2　設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1　混凝土墻與其平面外梁連接節(jié)點(diǎn)模型簡(jiǎn)化

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，混凝土墻與平面外連接節(jié)點(diǎn)采用的模型簡(jiǎn)化方式分為兩種：剛接和鉸接。具體采用何種簡(jiǎn)化方式由混凝土墻和梁連接節(jié)點(diǎn)處的彎矩及構(gòu)件截面的大小確定。

假定墻厚不變，當(dāng)梁的截面相對(duì)于混凝土墻截面高度較小時(shí)，混凝土墻與梁連接節(jié)點(diǎn)可以通過梁端彎矩調(diào)幅實(shí)現(xiàn)連接節(jié)點(diǎn)鉸接設(shè)計(jì)；當(dāng)梁的截面相對(duì)于墻截面高度較大時(shí)，若混凝土墻與梁連接節(jié)點(diǎn)按剛接進(jìn)行簡(jiǎn)化，此時(shí)由于實(shí)際工程中混凝土墻的線剛度較小，達(dá)不到與梁剛接的條件，混凝土墻平面外的抗彎剛度不足，平面外梁端部產(chǎn)生的負(fù)彎矩較大，按剛接設(shè)計(jì)會(huì)造成混凝土墻開裂破壞；若混凝土墻與梁連接節(jié)點(diǎn)按鉸接進(jìn)行簡(jiǎn)化，此時(shí)理論上混凝土墻平面外不承受任何彎矩，但在實(shí)際工程中由于梁的截面較高，梁端產(chǎn)生彎矩較大，混凝土墻平面外也會(huì)產(chǎn)生較大的彎矩，按鉸接簡(jiǎn)化同樣會(huì)造成混凝土墻開裂破壞，綜上所述，此種情況下不管采用何種簡(jiǎn)化模型均與工程實(shí)際不符，因此為得到與實(shí)際工程相符的簡(jiǎn)化模型，在設(shè)計(jì)時(shí)可通過減小梁端截面實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的鉸接或通過采取特殊的措施使混凝土墻平面外抗彎剛度加大從而實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的剛接連接。

2.2　混凝土墻與其平面外梁連接處墻的設(shè)計(jì)

當(dāng)混凝土墻與梁連接節(jié)點(diǎn)采用鉸接設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，墻內(nèi)應(yīng)設(shè)置構(gòu)造暗柱，暗柱寬度可與墻寬相同，暗柱長(zhǎng)應(yīng)不小于兩倍的墻厚但不宜大于四倍墻厚。

當(dāng)梁截面高度不小于兩倍混凝土墻截面高度時(shí)，梁墻節(jié)點(diǎn)應(yīng)按剛接進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，此時(shí)為避免混凝土墻由于平面外彎矩過大而開裂破壞，可在混凝土墻內(nèi)設(shè)置構(gòu)造暗柱(暗柱寬度可與墻寬相同，暗柱長(zhǎng)應(yīng)不小于兩倍的墻厚且不宜大于四倍墻厚)或在墻平面外方向設(shè)置扶壁柱(扶壁柱寬度應(yīng)不小于梁寬)，若設(shè)計(jì)工程允許，也可沿樓面梁方向設(shè)置混凝土墻。扶壁柱及暗柱配筋均需通過計(jì)算確定。

2.3　平面外梁鋼筋的構(gòu)造要求

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮梁鋼筋與混凝土墻的錨固關(guān)系，梁鋼筋伸入墻、構(gòu)造暗柱或者扶壁柱的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模型簡(jiǎn)化滿足規(guī)范要求。若墻或柱無法滿足梁上部鋼筋直錨的要求，則可將梁上部鋼筋在墻或柱中進(jìn)行彎折錨固。

3　工程實(shí)例

山西省晉城市某隊(duì)組大班房工程，結(jié)構(gòu)所處地形比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)共一層，層高4 m，其建筑平面圖、剖面圖如圖1，圖2所示。本工程房頂作為膠輪車停車場(chǎng)使用，受場(chǎng)地條件限制，建筑西側(cè)及南側(cè)需設(shè)置混凝土墻進(jìn)行擋土，考慮到工程的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，工程結(jié)構(gòu)采用框架—混凝土墻形式。屋面停放的單輛膠輪車滿載時(shí)為7.2 t，屋面頂建筑工程做法重18 kN/m2，結(jié)構(gòu)跨度7.2 m,結(jié)構(gòu)所處地區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度(0.05g)，設(shè)計(jì)地震分組為二組，場(chǎng)地土類別為Ⅱ類，基本風(fēng)壓0.45 kN/m2。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知，需在結(jié)構(gòu)跨中部位加一根與混凝土墻平面外連接的梁，由于屋面承受的荷載較大，用PKPM建模試算時(shí)，所得梁截面350 mm、高850 mm，經(jīng)計(jì)算混凝土墻截面厚度為350 mm，梁截面設(shè)計(jì)彎矩包絡(luò)圖如圖3所示，梁端承受的負(fù)彎矩較大，且梁高大于兩倍混凝土墻厚，由上述設(shè)計(jì)要點(diǎn)可知，混凝土墻與其平面外梁連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)按剛接進(jìn)行設(shè)計(jì)。

為避免墻體開裂破壞，在混凝土墻與梁連接處需采取特殊措施，受使用條件的約束，無法沿平面外梁軸線方向設(shè)置剪力墻，若在剪力墻內(nèi)設(shè)置暗柱，由于梁縱向鋼筋較大，墻厚無法滿足梁上部縱向鋼筋的錨固條件，因此本工程在混凝土墻與其平面外梁交接處設(shè)置扶壁柱來抵抗梁產(chǎn)生的負(fù)彎矩，扶壁柱尺寸為600 mm×600 mm，不僅滿足了平面外梁剛接的條件，而且能夠滿足平面外梁水平鋼筋的錨固要求。由圖4可知，跨中的梁一端和扶壁柱相連，另外一端和框架梁相連，設(shè)計(jì)時(shí)與扶壁柱相連的一端應(yīng)按框架梁進(jìn)行箍筋加密，與梁相連的一端則不需要進(jìn)行箍筋加密。

4　結(jié)語

框架剪力墻結(jié)構(gòu)及帶地下室的建筑結(jié)構(gòu)中常遇到混凝土墻與其平面外梁相連接的情況，由于混凝土墻平面外剛度小，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件對(duì)其平面外剛度不進(jìn)行驗(yàn)算，設(shè)計(jì)中若不加以重視將會(huì)造成嚴(yán)重后果。本文著重介紹了混凝土墻與其平面外梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)，通過研究可知節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)化主要與構(gòu)件截面尺寸及平面外梁的梁端彎矩有關(guān)，對(duì)混凝土墻采取加暗柱、扶壁柱或平面外混凝土墻等處理措施可以避免連接節(jié)點(diǎn)處墻的破壞。

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