浅谈梁与剪力墙垂直相交的铰接处理方法

2025-04-28

浅谈梁与剪力墙垂直相交的铰接处理方法

在目前的剪力墙结构设计,特别是住宅剪力墙结构设计中,由于开转角窗、通窗或室内空调布置的要求,不可避免地出现梁与剪力墙垂直相交而又无法设置翼缘的情况,造成梁与剪力墙的薄弱连接节点,梁筋在墙内的锚固长度亦难以达到规范的要求。例如:当剪力墙厚度为200时,梁筋锚固长度为30d,水平段锚固长度=0.4×30d=12d,只有不大于φ16的钢筋在此宽度内才满足水平段的锚固要求。《高规》7.1.7条对抵抗剪力墙的平面外弯矩采取了4个措施,但都存在一定的局限性:

1、沿梁轴线方向设置剪力墙来抵抗平面外弯矩:这种措施往往受到建筑立面开窗、室内空间布置的限制而不能采用。

2、设置扶壁柱:这种措施会导致室内凸出柱角,影响室内空间的使用,同时当扶壁柱截面较小时,配筋将较大。

3、设置暗柱:因为暗柱截面较小,往往会导致较大的柱配筋。由于暗柱是压弯构件,在0.5~0.7的轴压比范围,压力越大对暗柱的配筋越有利,因此在高层结构中,会出现轴力较大的下部楼层的暗柱配筋满足要求,而轴力较小的上部楼层的暗柱配筋不满足要求的情况。同时暗柱的截面高度(即剪力墙宽)要满足梁纵筋水平段锚固长度的要求。

4、设置型钢:这种措施将导致含钢量的大幅增加,而且钢结构工种的加入导致施工复杂。

为此,有必要采取减小梁端弯矩的措施,目前常用的措施有: 1、将梁—墙相交处截面减小,做成变截面梁

2、梁—墙节点设计为铰接或半刚接,或通过调幅减小梁端弯矩

以上措施中,梁端设为铰接的方法有着处理简便、力学模型明确的优点,其受力特点为:

1、梁—墙节点处弯矩为零,梁面筋按构造配置;

2、剪力墙不需要考虑由梁传递来的平面外弯矩,不需要考虑在节点处另外增加暗柱或型钢。

3、在抗震设计中不考虑梁—墙节点的刚度,是偏于安全的;

4、虽然在理论上,梁—墙节点处理成铰接将无法避免梁端裂缝,但大量工程实践经验证明,在常规跨度(10米以下)、常规截面(1.2米以下)、采用现浇砼结构的情况

下,梁—墙节点铰接处理的方法不会导致可见裂缝。这种工程上的处理方法,与主、次梁节点处理成铰接类似。初步分析其原因有:

1)剪力墙宽度较小(200~300mm),对梁的约束弱,即使按弹性模型分析,梁—墙节点处的弯矩值已接近铰接的程度,不会产生可见裂缝。例如:万科城市花园B1栋住宅标准层KL33梁,跨度6.74米,截面200×550,支座负弯矩标准值59kN·m,面筋配2φ14,竣工使用至今状况良好,没有出现裂缝。

2)钢筋砼在正常使用状态下处于弹塑性状态,其刚度比弹性状态的刚度低,实际的梁端部的负弯矩将减小,梁跨中的正弯矩将增大。所以塑性调幅甚至设铰的处理方法与它的实际受力状况相吻合。例如:上述KL33梁弯矩折减0.6,2φ14配筋即可满足承载力要求。

3)在现浇钢筋砼梁—板式楼盖结构中,梁与板整体受力,在梁—墙节点处形成倒T 形截面,板作为梁的受拉翼缘,有效地分散和减少了梁面的拉应力,从而也有效地避免了梁端裂缝的产生。仍以上述KL33梁为例:

腹板尺寸:200×550 受拉翼缘尺寸:1.2×0.1 组合截面惯性矩:I=0.005778m4 组合截面抗弯抵抗矩W=0.0367m3 在调幅后弯矩作用下的拉应力:

0.6?59?106??0.96MPa?rftk?1.28?2.01?2.57MPa 90.0367?10(r为塑性发展系数)

这证明:梁板面受拉区不会出现裂缝

另一方面,在刚度较差,尤其是抗扭刚度较差的结构中,需要将梁—墙垂直相交的节点设为刚接,以提高刚度满足规范的整体侧移和抗扭指标,则构造上应注意以下几点:

1、剪力墙上设暗柱抵抗梁传来的平面外弯矩。尽量利用剪力墙的边缘构件兼作暗柱或利用分布筋来承担弯矩。

2、梁端支座负筋在剪力墙内的水平段锚固长度应基本满足规范的要求。 3、板—墙支座亦相应按刚接考虑。

结 论:

1、梁与剪力墙垂直相交的节点可以按照铰接处理。这一处理方法在包括抗震设计的承载力受力分析中是安全的;只要梁支座负筋满足构造要求,采用现浇砼结构,正常使用状态下不会出现可见裂缝,这已经经过了大量剪力墙结构工程实践的检验。

2、若要将该节点设为刚接,则需要考虑设置暗柱、梁端负筋的足够锚固等构造措施。


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