暗梁的設(shè)置在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn),分為構(gòu)造暗梁與非構(gòu)造暗梁(或結(jié)構(gòu)暗梁),前者如隔墻下加強(qiáng)筋暗梁、板洞封邊暗梁、角窗/陽(yáng)臺(tái)暗拉梁等,后者如框剪/筒暗梁、板柱暗梁、底框暗梁、暗基礎(chǔ)梁、獨(dú)基/承臺(tái)暗連系梁等,主要區(qū)別在于加強(qiáng)的對(duì)象,前者加強(qiáng)的是結(jié)構(gòu)局部,后者加強(qiáng)的是結(jié)構(gòu)整體,共同點(diǎn)是均是為了加強(qiáng)整體性,提高結(jié)構(gòu)在塑性后階段的保險(xiǎn)度,其對(duì)傳力模式的改變則微乎其微。雖經(jīng)常出現(xiàn),然設(shè)計(jì)中卻很少給予足夠認(rèn)識(shí),只有些設(shè)了總比不設(shè)好的體會(huì),用微博上的一句話來(lái)詮釋“對(duì)設(shè)計(jì)人有巨大的心理安慰作用,可以保障心身健康。”在此也來(lái)說(shuō)上一說(shuō),供大家參考探討。
一、隔墻下加強(qiáng)筋暗梁
由于暗梁高度同樓板厚度,相對(duì)于樓板暗梁的剛度不明顯,板仍然具有本來(lái)的變形特性,豎向撓度等值線類似于橢圓環(huán),因此暗梁處形成不了“支座”,即墻下暗梁是板的一部分,不能改變板的應(yīng)力狀態(tài),只有助于加強(qiáng)樓板整體性,保證樓板在塑性條件下的安全性。
由于隔墻存在一定的剛度,豎向傳力遵循45°原則(或稱拱傳力),角部位會(huì)有較大壓應(yīng)力,底部中間存在拉應(yīng)力,采用低彈模墻體材料,有利于弱化此效應(yīng),因此暗梁中的鋼筋應(yīng)力大小各異。另外,結(jié)構(gòu)中還有好多類似拱傳力現(xiàn)象,如外墻扶壁柱兼做上部結(jié)構(gòu)柱時(shí),柱墻合體處柱拱傳力;墻、柱拱傳力給基礎(chǔ),產(chǎn)生虛支座,導(dǎo)致基礎(chǔ)梁、板實(shí)際受力跨度減;由于托墻存在明顯的拱效應(yīng),導(dǎo)致框支梁的偏心受拉、托墻端部豎向應(yīng)力集中嚴(yán)重;常見(jiàn)于地下室的上短下長(zhǎng)墻肢,布置基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)充分考慮墻肢的傳力,盡量包全墻肢的拱效應(yīng)范圍。
實(shí)際設(shè)計(jì)中經(jīng)常將加強(qiáng)筋布置于墻下,此做法有點(diǎn)欠妥,其實(shí)暗梁與樓板是協(xié)同工作的,板線荷載周邊區(qū)域也是高應(yīng)力區(qū),同實(shí)梁一樣,暗梁也應(yīng)有有效翼緣,實(shí)際中可取T形截面梁的翼緣計(jì)算寬度和抗沖切45度臨界截面寬度的最小值。暗梁附近的高應(yīng)力區(qū)有可能出現(xiàn)裂縫(高應(yīng)力裂縫會(huì)演變?yōu)楹暧^裂縫),為避免裂縫出現(xiàn),墻下暗梁可按下述原則設(shè)計(jì):1)暗梁有效寬度正確取值;2)設(shè)置暗梁樓板厚度不宜小于150mm(針對(duì)存在較長(zhǎng)隔墻的大開間樓板,較短隔墻的小開間樓板考慮到拱效應(yīng),即使不設(shè)置暗梁也無(wú)關(guān)緊要);3)加強(qiáng)筋直徑不宜過(guò)大,宜比板筋高一級(jí),不應(yīng)大于18mm,宜放置于板筋內(nèi)側(cè),保證加強(qiáng)筋與砼的粘結(jié)錨固與樓板的有效高度;4)保證加強(qiáng)筋端部的有效錨固長(zhǎng)度。
二、板洞封邊暗梁
樓板的洞口猶如在一塊布上剪了個(gè)洞,圓洞總比方洞好,但實(shí)際中樓板中的圓洞很少見(jiàn),洞口改變了板帶力流,力流方向的改變帶來(lái)了截面高應(yīng)力,高應(yīng)力點(diǎn)處樓板會(huì)被撕裂破壞,如何弱化這個(gè)問(wèn)題呢?裁縫給了我們答案,布上有個(gè)洞(必須有),如何避免布在此處撕裂,沿布洞邊緣再布上幾圈布,形成加強(qiáng)帶。雖然樓板與布二者的主受力方向有所區(qū)別(一個(gè)面內(nèi)一個(gè)面外,但力流改變導(dǎo)致高應(yīng)力產(chǎn)生是共通的),但樓板開洞也是如此處理,洞口周邊做一圈加強(qiáng)帶,設(shè)實(shí)梁或暗梁,取決于洞口大小(板柱結(jié)構(gòu)中洞口的處理更為苛刻,大小限制較嚴(yán),大開洞時(shí)不得不圍堵墻體實(shí)現(xiàn))。
另外,洞口一般四周封墻,所以板洞封邊暗梁兼有隔墻下加強(qiáng)筋暗梁的性質(zhì)。對(duì)于洞口周邊有長(zhǎng)短向暗梁時(shí),長(zhǎng)短向暗梁鋼筋相交處,短向暗梁鋼筋拉應(yīng)力較大,需保證錨固長(zhǎng)度,長(zhǎng)短向暗梁鋼筋點(diǎn)焊在一起,加強(qiáng)短向鋼筋的錨固。此點(diǎn)對(duì)于隔墻下加強(qiáng)筋暗梁同樣適用。
結(jié)構(gòu)中還有不少這樣的加強(qiáng)帶,如膜開洞周邊加固補(bǔ)強(qiáng)、鋼梁腹板開洞鋼板補(bǔ)強(qiáng)、鋼板開洞加肋補(bǔ)強(qiáng),墻開洞暗梁補(bǔ)強(qiáng),預(yù)應(yīng)力板開洞處理等
三、角窗/陽(yáng)臺(tái)暗拉梁
高層剪力墻住宅,由于立面效果和集中采光的功能要求,一般在平面拐角處設(shè)置角窗/陽(yáng)臺(tái)。角窗/陽(yáng)臺(tái)的設(shè)置對(duì)結(jié)構(gòu)整體十分不利,角部無(wú)豎向構(gòu)件提供可靠約束,僅有懸挑梁的橫向約束(實(shí)際上由于挑梁?jiǎn)沃ё再|(zhì),約束很弱),變相削弱了結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)能力,不同約束程度的樓板一起受扭,角窗/陽(yáng)臺(tái)處的樓板扭轉(zhuǎn)應(yīng)力集中,變形較大時(shí)易脫落。
說(shuō)到角窗/陽(yáng)臺(tái)就不得不提到兩垂交挑梁的設(shè)計(jì),兩挑梁相交處宜按鉸接設(shè)計(jì),這與框筒結(jié)構(gòu)兩向外框架懸挑梁相交處一個(gè)道理,鉸接設(shè)計(jì)可以避免兩向不協(xié)調(diào)錯(cuò)動(dòng)造成額外“負(fù)荷”。固端處按靜定懸臂梁設(shè)計(jì),梁底按固端塑性調(diào)幅后值取用,梁側(cè)腰筋可采用墻體水平筋。
角窗/陽(yáng)臺(tái)位于的房間樓板應(yīng)適當(dāng)加厚,不宜小于150mm,宜雙層雙向配筋,加強(qiáng)樓板自身的整體性與牢固性,利于穩(wěn)定周邊豎向構(gòu)件,加強(qiáng)協(xié)同性。角窗/陽(yáng)臺(tái)兩側(cè)的墻體寬度不宜小于2m,不應(yīng)采用短肢剪力墻或開洞剪力墻,提高墻肢自身穩(wěn)定性與抗扭能力。角窗/陽(yáng)臺(tái)處應(yīng)形成暗框架,墻體暗柱應(yīng)有樓板暗梁拉結(jié)或墻體應(yīng)有樓板加強(qiáng)帶拉結(jié),截面不小于400x板厚,暗梁配筋上下不小于各4根16,箍筋采用6@200,板內(nèi)底筋穿暗梁設(shè)置。
再贅述幾句,由于墻肢需承擔(dān)層層積累的懸挑彎矩,可保守認(rèn)為暗柱全承擔(dān),暗柱寬度應(yīng)適當(dāng)放大,宜取用3倍墻厚,且不小于600mm,底部加強(qiáng)區(qū)暗柱配筋也宜適當(dāng)放大,配筋率宜控制在1.5%~2%(加強(qiáng)暗柱也有利于提高墻肢穩(wěn)定性)。