混凝土墻與其平面外梁連接設計要點及案例分析

宮 玉 俠

(山西晉城煤業集團勘察設計院有限公司，山西 晉城　048007)

1　概述

框架剪力墻結構中，剪力墻平面內剛度很大對提高結構的抗側能力和承載力起很大作用，但其平面外剛度則較小，且在進行設計軟件在結構設計時不驗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構設計中的重點難點問題，此外在地下室的設計中墻與梁平面外的連接節點設計也是結構設計中的關鍵環節。本文將結合工程案例對混凝土墻與其平面外梁連接設計要點進行研究分析。

2　設計要點

2.1　混凝土墻與其平面外梁連接節點模型簡化

在進行結構設計時，混凝土墻與平面外連接節點采用的模型簡化方式分為兩種：剛接和鉸接。具體采用何種簡化方式由混凝土墻和梁連接節點處的彎矩及構件截面的大小確定。

假定墻厚不變，當梁的截面相對于混凝土墻截面高度較小時，混凝土墻與梁連接節點可以通過梁端彎矩調幅實現連接節點鉸接設計；當梁的截面相對于墻截面高度較大時，若混凝土墻與梁連接節點按剛接進行簡化，此時由于實際工程中混凝土墻的線剛度較小，達不到與梁剛接的條件，混凝土墻平面外的抗彎剛度不足，平面外梁端部產生的負彎矩較大，按剛接設計會造成混凝土墻開裂破壞；若混凝土墻與梁連接節點按鉸接進行簡化，此時理論上混凝土墻平面外不承受任何彎矩，但在實際工程中由于梁的截面較高，梁端產生彎矩較大，混凝土墻平面外也會產生較大的彎矩，按鉸接簡化同樣會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化模型均與工程實際不符，因此為得到與實際工程相符的簡化模型，在設計時可通過減小梁端截面實現節點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現節點的剛接連接。

2.2　混凝土墻與其平面外梁連接處墻的設計

當混凝土墻與梁連接節點采用鉸接設計計算時，墻內應設置構造暗柱，暗柱寬度可與墻寬相同，暗柱長應不小于兩倍的墻厚但不宜大于四倍墻厚。

當梁截面高度不小于兩倍混凝土墻截面高度時，梁墻節點應按剛接進行設計計算，此時為避免混凝土墻由于平面外彎矩過大而開裂破壞，可在混凝土墻內設置構造暗柱(暗柱寬度可與墻寬相同，暗柱長應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置扶壁柱(扶壁柱寬度應不小于梁寬)，若設計工程允許，也可沿樓面梁方向設置混凝土墻。扶壁柱及暗柱配筋均需通過計算確定。

2.3　平面外梁鋼筋的構造要求

結構設計時應考慮梁鋼筋與混凝土墻的錨固關系，梁鋼筋伸入墻、構造暗柱或者扶壁柱的長度應根據模型簡化滿足規范要求。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行彎折錨固。

3　工程實例

山西省晉城市某隊組大班房工程，結構所處地形比較復雜，結構共一層，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使用，受場地條件限制，建筑西側及南側需設置混凝土墻進行擋土，考慮到工程的經濟實用性，工程結構采用框架—混凝土墻形式。屋面停放的單輛膠輪車滿載時為7.2 t，屋面頂建筑工程做法重18 kN/m2，結構跨度7.2 m,結構所處地區抗震設防烈度為6度(0.05g)，設計地震分組為二組，場地土類別為Ⅱ類，基本風壓0.45 kN/m2。

根據經驗可知，需在結構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，所得梁截面350 mm、高850 mm，經計算混凝土墻截面厚度為350 mm，梁截面設計彎矩包絡圖如圖3所示，梁端承受的負彎矩較大，且梁高大于兩倍混凝土墻厚，由上述設計要點可知，混凝土墻與其平面外梁連接節點應按剛接進行設計。

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置剪力墻，若在剪力墻內設置暗柱，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置扶壁柱來抵抗梁產生的負彎矩，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，設計時與扶壁柱相連的一端應按框架梁進行箍筋加密，與梁相連的一端則不需要進行箍筋加密。

4　結語

框架剪力墻結構及帶地下室的建筑結構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，現有結構設計軟件對其平面外剛度不進行驗算，設計中若不加以重視將會造成嚴重后果。本文著重介紹了混凝土墻與其平面外梁設計要點，通過研究可知節點簡化主要與構件截面尺寸及平面外梁的梁端彎矩有關，對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點處墻的破壞。

參考文獻:

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