混凝土墙与其平面外梁连接设计要点及案例分析

宫 玉 侠

(山西晋城煤业集团勘察设计院有限公司，山西 晋城　048007)

1　概述

框架剪力墙结构中，剪力墙平面内刚度很大对提高结构的抗侧能力和承载力起很大作用，但其平面外刚度则较小，且在进行设计软件在结构设计时不验算剪力墙的平面外刚度，剪力墙与其平面外连接的问题是结构设计中的重点难点问题，此外在地下室的设计中墙与梁平面外的连接节点设计也是结构设计中的关键环节。本文将结合工程案例对混凝土墙与其平面外梁连接设计要点进行研究分析。

2　设计要点

2.1　混凝土墙与其平面外梁连接节点模型简化

在进行结构设计时，混凝土墙与平面外连接节点采用的模型简化方式分为两种：刚接和铰接。具体采用何种简化方式由混凝土墙和梁连接节点处的弯矩及构件截面的大小确定。

假定墙厚不变，当梁的截面相对于混凝土墙截面高度较小时，混凝土墙与梁连接节点可以通过梁端弯矩调幅实现连接节点铰接设计；当梁的截面相对于墙截面高度较大时，若混凝土墙与梁连接节点按刚接进行简化，此时由于实际工程中混凝土墙的线刚度较小，达不到与梁刚接的条件，混凝土墙平面外的抗弯刚度不足，平面外梁端部产生的负弯矩较大，按刚接设计会造成混凝土墙开裂破坏；若混凝土墙与梁连接节点按铰接进行简化，此时理论上混凝土墙平面外不承受任何弯矩，但在实际工程中由于梁的截面较高，梁端产生弯矩较大，混凝土墙平面外也会产生较大的弯矩，按铰接简化同样会造成混凝土墙开裂破坏，综上所述，此种情况下不管采用何种简化模型均与工程实际不符，因此为得到与实际工程相符的简化模型，在设计时可通过减小梁端截面实现节点的铰接或通过采取特殊的措施使混凝土墙平面外抗弯刚度加大从而实现节点的刚接连接。

2.2　混凝土墙与其平面外梁连接处墙的设计

当混凝土墙与梁连接节点采用铰接设计计算时，墙内应设置构造暗柱，暗柱宽度可与墙宽相同，暗柱长应不小于两倍的墙厚但不宜大于四倍墙厚。

当梁截面高度不小于两倍混凝土墙截面高度时，梁墙节点应按刚接进行设计计算，此时为避免混凝土墙由于平面外弯矩过大而开裂破坏，可在混凝土墙内设置构造暗柱(暗柱宽度可与墙宽相同，暗柱长应不小于两倍的墙厚且不宜大于四倍墙厚)或在墙平面外方向设置扶壁柱(扶壁柱宽度应不小于梁宽)，若设计工程允许，也可沿楼面梁方向设置混凝土墙。扶壁柱及暗柱配筋均需通过计算确定。

2.3　平面外梁钢筋的构造要求

结构设计时应考虑梁钢筋与混凝土墙的锚固关系，梁钢筋伸入墙、构造暗柱或者扶壁柱的长度应根据模型简化满足规范要求。若墙或柱无法满足梁上部钢筋直锚的要求，则可将梁上部钢筋在墙或柱中进行弯折锚固。

3　工程实例

山西省晋城市某队组大班房工程，结构所处地形比较复杂，结构共一层，层高4 m，其建筑平面图、剖面图如图1，图2所示。本工程房顶作为胶轮车停车场使用，受场地条件限制，建筑西侧及南侧需设置混凝土墙进行挡土，考虑到工程的经济实用性，工程结构采用框架—混凝土墙形式。屋面停放的单辆胶轮车满载时为7.2 t，屋面顶建筑工程做法重18 kN/m2，结构跨度7.2 m,结构所处地区抗震设防烈度为6度(0.05g)，设计地震分组为二组，场地土类别为Ⅱ类，基本风压0.45 kN/m2。

根据经验可知，需在结构跨中部位加一根与混凝土墙平面外连接的梁，由于屋面承受的荷载较大，用PKPM建模试算时，所得梁截面350 mm、高850 mm，经计算混凝土墙截面厚度为350 mm，梁截面设计弯矩包络图如图3所示，梁端承受的负弯矩较大，且梁高大于两倍混凝土墙厚，由上述设计要点可知，混凝土墙与其平面外梁连接节点应按刚接进行设计。

为避免墙体开裂破坏，在混凝土墙与梁连接处需采取特殊措施，受使用条件的约束，无法沿平面外梁轴线方向设置剪力墙，若在剪力墙内设置暗柱，由于梁纵向钢筋较大，墙厚无法满足梁上部纵向钢筋的锚固条件，因此本工程在混凝土墙与其平面外梁交接处设置扶壁柱来抵抗梁产生的负弯矩，扶壁柱尺寸为600 mm×600 mm，不仅满足了平面外梁刚接的条件，而且能够满足平面外梁水平钢筋的锚固要求。由图4可知，跨中的梁一端和扶壁柱相连，另外一端和框架梁相连，设计时与扶壁柱相连的一端应按框架梁进行箍筋加密，与梁相连的一端则不需要进行箍筋加密。

4　结语

框架剪力墙结构及带地下室的建筑结构中常遇到混凝土墙与其平面外梁相连接的情况，由于混凝土墙平面外刚度小，现有结构设计软件对其平面外刚度不进行验算，设计中若不加以重视将会造成严重后果。本文着重介绍了混凝土墙与其平面外梁设计要点，通过研究可知节点简化主要与构件截面尺寸及平面外梁的梁端弯矩有关，对混凝土墙采取加暗柱、扶壁柱或平面外混凝土墙等处理措施可以避免连接节点处墙的破坏。

参考文献:

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