钢筋混凝土剪力墙平面外受弯等效宽度计算

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发布时间：2021-12-06

资料介绍

结构到框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、框支剪力墙结构、筒体结构
等，结构形式在不断发展。随着结构形式的发展，结构构件之间连接方式也在不
断的改变。框架剪力墙结构就是一个框架和剪力墙相互发挥各自优势的结构。但
与此同时，也带来了一些新的问题。本文主要研究的是在框架剪力墙结构或者筒
体结构中出现的框架梁与剪力墙的连接节点在平面外的受力问题。
目前的规范以及一些设计人员对于剪力墙与框架梁的平面外连接，主要是处
理为铰接。这样的处理表面上看是一种保守的设计方法，是出于安全考虑的。但
是，郑祺【l】指出，把框架梁与剪力墙的平面外连接按铰接处理时会带来很多新的问
题，比如梁一墙连接节点附近会产生裂缝。
在钢筋混凝土规范【2】中指出，在剪力墙平面外受弯时，应控制剪力墙平面外弯
矩，但是规范并没有指出如何验算剪力墙平面外的承载力，只指出应至少采取以
下一项措施从而减小梁端弯矩对墙的不利影响：(1)沿梁轴线方向设置与梁相连的
剪力墙，抵抗该墙肢平面外弯矩、(2)当不能设置与梁轴线方向相连的剪力墙时，
宜在墙与梁相交处设置扶壁柱；扶壁柱宜按计算确定截面及配筋、(3)当不能设置
扶壁柱时，应在墙与梁相交处设置暗柱；暗柱按计算确定其配筋、(4)必要时，剪
力墙内可设置型钢。
在墙体中设置暗柱是目前工程上解决此类问题时常用的方法之一。但是墙体
中到底有多宽的范围在承受着框架梁传过来的荷载呢?这个问题规范中没有给出
答案。本文将通过理论计算给出墙体中到底有多宽的范围在主要承受框架梁传来
的弯矩，并通过与有限元分析、实验研究结果进行比较，验证本文理论计算的正
确性，并给出计算等效宽度的简化公式。
1．1剪力墙平面外连接节点问题概述
在整片剪力墙体的上下反弯点处取出一片墙体，在本文的计算模型中左右两
边取为自由、上下两边简支。墙体的中部有一框架梁与之相连，在梁端作用有集
中荷载P。剪力墙与平面外框架梁连接，如图卜l所示。
北京交通大学硕士学位论文第一章引言
图1．1梁一墙体系示意图
Fig 1-I Beam·wall system diagram
梁截面尺寸：梁高u，梁宽’，。
墙体和梁均为钢筋混凝土材料，理论分析时考虑为线弹性。将梁端荷载向节
点处简化，得到弯矩M=P．L和竖向剪力V=P。弯矩对墙体将产生平面外弯曲作
用，本课题主要分析此平面外弯矩M对墙体的作用。
由于剪力墙厚度比长度和宽度方向的尺寸小很多，可采用薄板理论分析(板
厚与板面内最小特征尺寸之比在1／80和1／5之间)，并考虑上下两边简支、左右
两边自由的边界约束。
1．2目前国内外的研究现状
目前，对混凝土框架结构以及钢结构中梁柱节点的研究都已比较深入，但对
梁一墙平面外连接节点的研究还很有限。
(1)Robert[¨】曾研究过相类似的问题，在研究由连梁和剪力墙围成的一种封
闭简体结构时提出了等效剪力键模型(Equivalent Shear Diaphragm Model)。在这
种结构体系中，连梁两端均与剪力墙相连，从而形成了梁．墙平面外连接节点。在
Roberts的研究中，通过考虑墙体的平面外抗弯刚度和将连梁存在的那一条带看成
是等效的剪力键来实现的