谈楼面梁与墙平面外的连接处理
2014-06-07黄超星
黄超星
(上海华东建设发展设计有限公司,上海 200040)
某高层住宅,位于上海市宝山区杨行镇,设防烈度为7度,抗震等级为三级,共18层,建筑物高度57.9 m,剪力墙的厚度:地下室部分墙厚300 mm,地上部分厚为200 mm。剪力墙的混凝土强度为:6层以下为C40,7层~10层为C35,11层以上为C30,楼面梁及板均为C30。图1为标准层结构平面图。
图1 标准层结构平面图(比例1∶100)
对于梁与墙平面外连接的处理方法,有很多工程设计人员通常做法就是将此类节点按铰接处理,这样的好处是,可认为此梁不按框架梁处理,对箍筋和纵筋的要求降低;另一方面,铰接可减小梁钢筋在墙内的锚固长度,对钢筋的直径大小要求放松,方便了设计人员设计。但是在实际工程中,这种梁墙节点很难形成真正的铰接,其造成的结果就是梁上的竖向荷载向剪力墙传递了平面外弯矩。而剪力墙的特点是平面内的刚度大,竖向承载力大,而平面外刚度及承载力都很小,剪力墙的平面外弯矩很大的情况下,就会使剪力墙在节点附近产生细小的裂缝,影响了剪力墙的正常使用。所以在结构设计工作中,设计人员应注重剪力墙平面外受弯时的安全问题。另外,JGJ 3-2010高规在框架结构和框剪结构体系章节中也明确规定,除个别部位外,不应点铰处理。在此,本文建议,除个别部位点铰外,其他不按铰接处理,对于点铰的梁墙节点,梁的铰接端仍应满足框架梁的要求,即《抗震规范》第6.3.3条及第6.3.4条的要求,尤其是加强梁端箍筋配置,确保其强剪弱弯,同时梁上、下筋在墙体的水平锚固长度仍要满足《混凝土规范》第9.2.6条规定。
图2 设置暗柱示意图
图3 设置扶壁柱示意图
为了减小梁端的弯矩对墙的不利影响,JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程7.1.6就节点处理形式给出以下规定:在梁、墙铰接处设置扶壁柱;不能设置扶壁柱的设置暗柱;在梁墙铰接处的墙内设置型钢;楼面梁伸出梁头等几种形式,如图2所示。
图4 梁头伸出示意图
图5 墙内设置型钢示意图
最常用的节点加强措施形式见图2及图3。如图1中的①及②,普遍采用这两种加强措施。暗柱和扶壁柱的设置可以有效提高剪力墙平面外承载能力,有利于墙体内部应力的均匀分布,对剪力墙很有利。其中暗柱一般在室内无柱头、梁头凸出室内,应用相对很广泛;图4由于建筑立面或建筑空间的要求,应用相对少一些。图5节点一般很少应用于住宅工程及一般工建中,本文不再专门介绍。
图6 2层KL214配筋图
图7 6层~9层梁配筋图
图8 15层~18层梁配筋图
图9 暗柱详图
楼面梁与墙的平面外连接的加强措施确定好,节点的计算及构造也要满足要求,由于现在的项目工作量大,设计周期短,很多设计人员不太重视这个问题。配筋率不够及梁钢筋的锚固长度不够等问题比比皆是。JGJ 3-2010高规7.1.6第5条规定,楼面梁的水平钢筋应伸入剪力墙或扶壁柱,伸入长度应符合钢筋锚固长度,一般情况下,为满足梁钢筋在墙内的水平锚固长度要求,通常以控制钢筋直径来满足钢筋的水平锚固长度0.4labE的要求。
以2层梁配筋图KL214为例,见图6,KL214平面外连接墙体,加强节点采用的是墙内暗柱形式,墙体混凝土强度为C40,KL214的钢筋锚入墙体的水平锚固长度应不小于0.4labE,查钢筋的锚固长度labE=30d,则钢筋的最大直径,即6层以下剪力墙平面外的楼面梁的最大直径为16 mm。2层KL214的配筋见图6:上下梁的钢筋直径最大为16 mm。
由于7层~10层剪力墙的混凝土强度为C35,11层以上为C30,经计算,其梁内的配筋直径最大为14 mm,12 mm。其相应的梁配筋也应随之改变,如图7,图8所示。
同时,暗柱也应按计算配筋,也要满足JGJ 3-2010高规7.1.6纵向配筋率的要求及箍筋的构造要求。暗柱的纵向钢筋配置要包络梁端传给暗柱的弯矩,对于暗柱的长度,既要符合受力要求又要满足经济要求,本文建议取梁宽的2倍为宜,有关研究机构对此研究过,一味的增加暗柱的长度对于提高剪力墙平面外承载力的效果并不明显,暗柱详图见图9。
在不影响建筑功能使用及美观的情况下,可以设置节点扶壁柱,如图1中的②标记出来的,均是在不影响建筑使用功能及美观的情况下设置的。扶壁柱的计算及构造均按有关规范要求,相对简单些,不再一一叙述。
楼面梁平面外连接墙是设计人员经常遇到的,也是容易忽略和遗漏的地方,本文通过工程实例和规范资料结合,系统的总结这一节点,希望对设计人员有所帮助。
[1]GB 50010-2010,混凝土结构设计规范[S].
[2]GB 50011-2010,建筑抗震设计规范[S].
[3]JGJ 3-2010,高层建筑混凝土结构设计技术规程[S].
[4]朱炳寅.建筑结构设计问答及分析[M].第2版.北京:建筑工业出版社,2013.