伸入至地下的组合墙及其正截面承载力计算方法

摘要

本发明公开了一种伸入至地下的组合墙，包括地下室外墙和钢管混凝土束剪力墙，钢管混凝土束剪力墙下部落至地下室外墙的基础；且在高度方向重合部分，地下室外墙对钢管混凝土束剪力墙形成全包设置或半包设置。将钢管混凝土束剪力墙下部落至地下室外墙的基础，同时将地下室外墙对钢管混凝土束剪力墙形成全包设置或半包设置，这使得地下室外墙和钢管混凝土束剪力墙合一，减小了整体地下室外墙厚度，相应增加了地下室可使用面积。由于将钢管束隔板纳入截面承载力计算，地下室外墙配筋相对显著减小，有效地解决钢管混凝土束剪力墙恰落在地下室外墙范围上时两种墙体不合理组合构造的问题。本发明还公开了伸入至地下的组合墙的正截面承载力计算方法。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，更具体地说，涉及一种伸入至地下的组合墙，还涉及一种伸入至地下的组合墙的正截面承载力计算方法。

背景技术

地下室外墙一般只承受外部水、土压力，钢管混凝土束剪力墙恰落在地下室外墙范围上时，相应亦需要承受上部主体结构荷载。主要有以下两种做法：

一种是，除翼墙外，上部钢管混凝土束剪力墙截止于地下室顶板，在地下室中采用钢筋混凝土墙，墙厚一般为400mm(毫米)，兼挡土和承受上部剪力墙所传递荷载功能。此种做法在早期设计中常被采用，但由于钢管束并非直接落至基础，其节点刚度和强度是否满足要求饱受质疑，目前已基本不采用。

另一种是，钢管混凝土束剪力墙直接落至基础，并另做地下室外墙作为地下室外墙紧贴剪力墙。地下室外墙墙厚一般为300mm。此种做法受力较为清晰，为目前所普遍采用方式。由于地下室外墙水平施工缝需留在底板表面不小于300mm处，为便于钢管束墙底部焊接，构造相对较为复杂。

综上所述，如何有效地解决钢管混凝土束剪力墙恰落在地下室外墙范围上时两种墙体不合理组合构造的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种伸入至地下的组合墙，该伸入至地下的组合墙可以有效地解决地下室外墙与钢管混凝土束剪力墙分布位置不好的问题，本发明的第二个目的是提供一种伸入至地下的组合墙的正截面承载力计算方法。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种伸入至地下的组合墙，包括地下室外墙和钢管混凝土束剪力墙，所述钢管混凝土束剪力墙下部落至所述地下室外墙的基础；且在高度方向重合部分，所述地下室外墙对所述钢管混凝土束剪力墙形成全包设置或半包设置。

在该伸入至地下的组合墙中，将其中钢管混凝土束剪力墙下部落至所述地下室外墙的基础，同时将地下室外墙对所述钢管混凝土束剪力墙形成全包设置或半包设置，这使得地下室外墙和钢管混凝土束剪力墙合一，减小了整体地下室外墙厚度，相应增加了地下室可使用面积。而且由于利用了将钢管束隔板纳入截面承载力计算，地下室外墙配筋相对显著减小。综上所述，该伸入至地下的组合墙能够有效地解决钢管混凝土束剪力墙恰落在地下室外墙范围上时两种墙体不合理组合构造的问题。

优选地，在所述全包设置下，所述地下室外墙在所述钢管混凝土束剪力墙两侧分别设置水平筋、竖筋以及拉筋；所述拉筋的一端与水平筋和/或竖筋固定连接、另一端与所述钢管混凝土束剪力墙的钢管固定连接。

优选地，所述钢管混凝土束剪力墙两侧的所述拉筋一一对称设置。

优选地，所述拉筋的一端焊接于所述水平筋与所述竖筋之间的交点位置、另一端焊接于所述钢管混凝土束剪力墙的钢管上。

优选地，在所述半包设置下，在所述钢管混凝土束剪力墙一侧，所述地下室外墙内布置有两层构造钢筋层，两层所述构造钢筋层之间通过拉筋连接，各层所述构造钢筋层均由竖筋和水平筋组成。

优选地，在所述半包设置下，所述钢管混凝土束剪力墙外侧面与所述地下室外墙位于同一平面。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种伸入至地下的组合墙的正截面承载力计算方法，该正截面承载力计算方法基于上述任一种伸入至地下的组合墙，根据如下公式进行计算并验算对应设计参数是否满足要求：

α

1.25x≤δ

其中M为弯矩设计值，h

优选地，其中M

当f

b＝(δ

当f

N

其中，B为钢管混凝土束剪力墙墙厚，∑t

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的全包设置的组合墙的俯视结构示意图；

图2为图1中全包设置的组合墙AA向剖明结构示意图；

图3为本发明实施例提供的全包设置的组合墙的横剖面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种全包设置的组合墙的竖剖面构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种全包设置的组合墙的竖剖面构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种全包设置的组合墙的竖剖面构示意图；

图7为本发明实施例提供的半包设置的组合墙的俯视侧面结构示意图；

图8为图7中的半包设置的组合墙BB向剖面结构示意图；

图9为本发明实施例提供的半包设置的组合墙的横剖面结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种半包设置的组合墙的竖剖面构示意图；

图11为本发明实施例提供的另一种半包设置的组合墙的竖剖面构示意图；

图12为本发明实施例提供的工况3、4的弯矩示意图；

图13为本发明实施例提供的工况7、8的弯矩示意图。

附图中标记如下：

地下室外墙1、钢管混凝土束剪力墙2、地下室顶板3、室外地坪4、竖筋5、水平筋6、拉筋7。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种伸入至地下的组合墙，以有效地解决钢管混凝土束剪力墙恰落在地下室外墙范围上时两种墙体不合理组合构造的问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图13，图1为本发明实施例提供的全包设置的组合墙的俯视结构示意图；图2为图1中全包设置的组合墙AA向剖明结构示意图；图3为本发明实施例提供的全包设置的组合墙的横剖面结构示意图；图4为本发明实施例提供的一种全包设置的组合墙的竖剖面构示意图；图5为本发明实施例提供的另一种全包设置的组合墙的竖剖面构示意图；图6为本发明实施例提供的另一种全包设置的组合墙的竖剖面构示意图；图7为本发明实施例提供的半包设置的组合墙的俯视侧面结构示意图；图8为图7中的半包设置的组合墙BB向剖面结构示意图；图9为本发明实施例提供的半包设置的组合墙的横剖面结构示意图；图10为本发明实施例提供的一种半包设置的组合墙的竖剖面构示意图；图11为本发明实施例提供的另一种半包设置的组合墙的竖剖面构示意图；图12为本发明实施例提供的工况3、4的弯矩示意图；图13为本发明实施例提供的工况7、8的弯矩示意图。

在一种具体实施例中，本实施例提供了一种伸入至地下的组合墙，具体的，该组合墙主要是伸出地面的剪力墙和地下室外墙1之间组合。具体的，该伸入至地下的组合墙主要包括地下室外墙1、钢管混凝土束剪力墙2。其中地下室外墙1用于承受外部土压力，而其中的钢管混凝土束剪力墙2落在地下室外墙1范围上的部分，相应亦需要承受上部主体结构荷载。具体的钢管混凝土束剪力墙2的结构强度要求，可以参考现有技术中剪力墙的强度以及结构要求。其中钢管混凝土束剪力墙2为由钢管束与内填混凝土组合而成的剪力墙。

其中，钢管混凝土束剪力墙2下部落至地下室外墙1的基础，以不由地下室外墙1直接支撑，而是钢管混凝土束剪力墙2与地下室外墙1均有地下基础进行支撑。从表面来看，钢管混凝土束剪力墙的基础与地下室外墙的基础均延伸至地底。在实际应用中，其中地下室顶板3以及支撑地下室顶板3的钢梁优选均与钢管混凝土束剪力墙2连接。

且在高度方向重合部分，地下室外墙1对钢管混凝土束剪力墙2形成全包设置或半包设置，即钢管混凝土束剪力墙2位于地下部分，即与地下室外墙等高的部分，被地下室外墙1全包或半包。其中全包设置是指，是指地下室外墙1基本上全包裹钢管混凝土束剪力墙2中与地下室外墙1等高的部分，以使得钢管混凝土束剪力墙2中与地下室外墙1等高的部分四周全部有地下室外墙1部分；而其中的半包设置，区别于全包设置，又区别于并列设置(非包围设置下的并列设置)，至少形成包围趋势，但又不360度角全包围，如钢管混凝土束剪力墙2半嵌入至地下室外墙1中，或全嵌入至地下室外墙1中，但一侧，在地下室外墙1的一侧外露设置。优选其中的在半包设置下，钢管混凝土束剪力墙2外侧面与地下室外墙1位于同一平面。

现行通常做法中地下室外墙1厚度约为300mm(毫米)，钢管混凝土束剪力墙2厚度为130或150mm，则两者相加至少430mm。本实施例中最大为400mm，至少减少30mm，最多可减小100mm(由450减至350mm)。

在该伸入至地下的组合墙中，将其中钢管混凝土束剪力墙2下部落至所述地下室外墙1的基础，同时将地下室外墙1对所述钢管混凝土束剪力墙2形成全包设置或半包设置，这使得地下室外墙1和钢管混凝土束剪力墙2合一，减小了整体地下室外墙1厚度，相应增加了地下室可使用面积。而且由于将钢管束隔板纳入截面承载力计算，地下室外墙1配筋相对显著减小。综上所述，该伸入至地下的组合墙能够有效地解决钢管混凝土束剪力墙恰落在地下室外墙范围上时两种墙体不合理组合构造的问题。

在上述实施例中，其中全包设置，具体的，可以是地下室外墙1在所述钢管混凝土束剪力墙2两侧分别设置水平筋6、竖筋5以及拉筋7；其中拉筋7的一端与水平筋6和/或竖筋5固定连接、另一端与所述钢管混凝土束剪力墙2的钢管固定连接。

具体的，可以是在钢管混凝土束剪力墙2的两侧分别做一层构造钢筋层，且构造钢筋层与钢管混凝土束剪力墙2平行设置，其中构造钢筋层通过多根竖筋5和多根水平筋6交叉摆列呈网格状，各层构造钢筋层中的竖筋5和水平筋6的密度均可以根据需要进行设置，而且其中的竖筋5与水平筋6的直径、型号，均可以根据需要进行设置。其中水平筋6与竖筋5之间在交叉点处焊接、绑扎等方式固定连接。

其中拉筋7的一端与构造钢筋层固定连接、另一端与所述钢管混凝土束剪力墙2的钢管固定连接，以使得可以通过拉筋7将构造钢筋层与钢管混凝土束剪力墙2进行固定。为了形成更好的固定效果，此处优选钢管混凝土束剪力墙2两侧的所述拉筋7一一对称设置，当然也可以是一一错开设置。

其中拉筋7两端可以通过螺钉连接、绑扎连接等方式进行连接，为了方便固定，此处优选其中拉筋7的一端焊接于水平筋6与竖筋2之间的交点位置、另一端焊接于钢管混凝土束剪力墙2的钢管上。

具体的，对于厚度为350毫米的地下室外墙1，其中钢管混凝土束剪力墙2居中设置，厚度优选为150毫米，而其中钢管混凝土束剪力墙2与两侧的构造钢筋层间隙优选为50毫米，而其中迎水面保护层厚度优选为20毫米。其中迎水面指的是与室外地坪4相抵的侧面，而迎水面保护层的厚度，是指迎水面至最近的构造钢筋层之间的间距。

具体的，对于厚度为400毫米的地下室外墙，其中钢管混凝土束剪力墙2居中设置，厚度优选为150毫米，而其中钢管混凝土束剪力墙2与两侧的构造钢筋层间隙优选为75毫米，而其中迎水面保护层厚度优选为20毫米。

具体的，对于厚度为400毫米的地下室外墙，其中钢管混凝土束剪力墙2居中设置，厚度优选为150毫米，还可以是使其中钢管混凝土束剪力墙2与两侧的构造钢筋层间隙优选为60毫米，而其中迎水面保护层厚度优选为50毫米。

在上述实施例中，其中全包设置，具体的，可以是所述地下室外墙1内布置有两层构造钢筋层，两层所述构造钢筋层之间通过拉筋7连接，各层所述构造钢筋层均由竖筋5和水平筋6组成。具体的构造钢筋层的具体结构，可以参考全包设置中的构造钢筋层。其中拉筋7的两端分别与两层所述构造钢筋层的竖筋5和/或水平筋6固定连接，如焊接，且优选拉筋7的两端均焊接于所述水平筋6与所述竖筋5之间的交点位置。

具体的，对于厚度为350毫米的地下室外墙，其中钢管混凝土束剪力墙2设置在一侧，厚度优选为150毫米，其中迎水面保护层厚度优选为20毫米。

具体的，对于厚度为400毫米的地下室外墙，其中钢管混凝土束剪力墙2设置在一侧，厚度优选为150毫米，其中迎水面保护层厚度优选为50毫米。

具体的，地下室外墙1具体构造进行配筋计算。采用如下表1工况计算表所示工况进行计算。各工况中，钢管混凝土束剪力墙均取150mm厚。

表1工况计算表

对于“两墙合一”地下室外墙，如果将墙体按上述荷载统一计算，则受力复杂。因此优选考虑将两者分开考虑，即其中钢管混凝土束剪力墙承受上部剪力墙传递荷载，两侧钢筋混凝土墙作为整体承受水土压力和地面荷载，按受弯构件底部固支、上部简支梁模型计算(通常地下室外墙按压弯或受弯构件计算，一般情形下受弯计算更不利)。若钢筋混凝土墙混凝土受压区高度落在钢管束截面外，即满足下式：

1.25x≤δ

则理论上此种分析模型可取。其中x表示混凝土受压区计算高度，δ

一、对于上述全包裹式

具体可以参考《组合结构设计规范》JGJ 138-2016，型钢混凝土框架梁正截面受弯承载力计算公式为：

α

式中：M——弯矩设计值；

M

N

h

f

δ

δ

在地下室外墙计算时，考虑钢管束剪力墙隔板的有利作用，根据平截面假定，相应计算公式优选改为：

α

这里：

M

N

α

对于M

这里：f

(1)当f

(2)当f

b＝(δ

(3)当f

N

其中，B为钢管混凝土束剪力墙墙厚，∑t

同样的需满足：

1.25x≤δ

实际计算时可先按单侧最小配筋率0.2％选取钢筋，得到受压区高度后验算弯矩(图9、图10)是否满足，若不够相应增大配筋。

对于工况3单层4.5m高350mm厚墙，取φ12@150，A

满足要求。

相应可以计算得到考虑钢管束隔板后的配筋面积，如下表所示。

表2全包裹式单楼层隔板配筋面积

注：表内实配面积对应括号内数值为所需配筋面积数值。(仅标注配筋面积发生改变情形)

表3全包裹式多楼层隔板配筋面积

注：表内实配面积对应括号内数值为所需配筋面积数值。(仅标注配筋面积发生改变情形)

可以看出，对于两层以内层高3米地下室，由于配筋由最小配筋率控制，考虑隔板有利作用对减少配筋面积基本没有贡献；随层高增大至4.5m，其可减少迎水面配筋最大可达55.6％(工况7，地下一层)。

2、半包裹式

依旧按钢管束承受轴力和面内弯矩，地下室外墙承受面外弯矩分别进行计算。根据面外弯矩正负有两种情形：

(1)当迎水面一侧(墙底)受拉时，此时按面外受弯计算钢管束内混凝土将受压。即这部分混凝土同时被计算在面内偏压和面外受弯计算中，似乎并不是十分合理。不过参照钢混剪力墙结构中计算方式，此计算方式依旧采纳。

(2)当迎水面一侧(墙中部)受压时，此时计算与上述全部包裹式布置情形相同，且一般受压区高度均满足在钢管束截面外。受拉区钢筋可布置在此时由于受拉区钢筋中心处于隔板范围内，当考虑隔板作用，其配筋面积可以更小，乃至可无需配筋。

具体配筋计算如下表表4以及表5所示。

表4半包裹式单楼层隔板配筋面积

注：表内实配面积对应括号内数值为所需配筋面积数值。

表5半包裹式多楼层隔板配筋面积

注：表内实配面积对应括号内数值为所需配筋面积数值。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。