浅谈梁与剪力墙垂直相交的铰接处理方法

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：（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，